Измерение вязкости жидкостей

Вязкостьявляется важной характеристикой материалов во многих химических производствах (искусственное волокно, синтетические смолы, краски, смазочные масла, растворы каучука и др.).

В международной системе единиц (СИ) единица вязкости равна силе в 1 Н, которая способна между двумя параллельными плоскостями, имеющими площадь 1 м² и находящимися друг от друга на расстоянии 1 м, поддерживать градиент скорости течения жидкости, равный 1 с^-1. Это единицадинамической вязкости, она выражается вПа·с.

На практике пользуются кинематической вязкостью, которая представляет собой отношение динамической вязкости к плотности жидкости и в СИ выражается вм²/с.

Для измерения вязкости применяются приборы – вискозиметры, в которых используются следующие методы:

- истечения;

- падающего тела;

- крутящего момента;

- вибрационный;

- ультразвуковой.

Рассмотрим принцип действия и метод работы с вискозиметром стеклянным капиллярным типа ВПЖ-2.

Измерение вязкости при помощи капиллярного вискозиметра основано на определении времени истечения через капилляр определенного объема жидкости из измерительного резервуара.

Рис.2. Вискозиметр стеклянный капиллярный типа ВПЖ-2.

Вискозиметр стеклянный капиллярный типа ВПЖ-2 предназначен для определения вязкости прозрачных жидкостей. Вискозиметр представляет собой U-образную трубку, в колено 1 которой впаян капилляр 4.

Для измерения времени истечения жидкости на отводную трубу 6 надевают резиновый шланг. Далее, зажав пальцем колено 5 и перевернув вискозиметр, опускают колено 1 в сосуд с жидкостью и засасывают ее (с помощью груши, водоструйного насоса или иным способом) до отметки М₂резервуара, следя за тем, чтобы в жидкости не образовывалось пузырьков воздуха.

В тот момент, когда уровень жидкости достигнет отметки М2 резервуара 3, вискозиметр вынимают из сосуда и быстро переворачивают в нормальное положение. Снимают с внешней стороны конца колена 1 избыток жидкости и надевают на него резиновую трубку.

Вискозиметр устанавливают в термостат так, чтобы резервуар 2 был ниже уровня жидкости в термостате. После выдержки в термостате не менее 15 минут при заданной температуре засасывают жидкость в колено 1 примерно до одной трети высоты резервуара 2. Сообщают колено 1 с атмосферой и определяют время отпускания мениска жидкости от отметки М₁ до отметки М₂.

Вязкость вычисляют по формуле:

V=(g/9,807) ·T· К,

где К- постоянная вискозиметра (0,03604 мм²);

Т – время истечения жидкости (с);

V– кинематическая вязкость жидкости ( мм²/с);

G– ускорение свободного падения в месте измерения (м/с²).

Измерение влажности материалов Измерения влажности газов

Влажность воздуха является одним из основных технологических факторов кондиционирующих, сушильных и холодильных установок. В химической промышленности актуальны задачи контроля и регулирования влагосодержания чистых газов: азота, водорода, кислорода, метана и др.

Содержание влаги в газах характеризуется абсолютной и относительной влажностью.

Абсолютная влажность (f)– это масса водяного пара, содержащегося в 1 м³ газовой смеси при нормальном давлении. Абсолютная влажность измеряется в г/м³, сухого, либо влажного газа.

Относительная влажность (φ)или степень насыщения, есть отношение массы водяного пара, содержащегося в 1 м3 смеси, к максимально возможному содержанию его при той же температуре. Выражается в процентах и вычисляется по формуле:

φ = f'/fн,

где f' иfн – соответственно содержание водяных паров в газе в г/м³влажного газа при фактическом и нормальном атмосферном давлении.

Наибольшее практическое применение нашли следующие методы контроля влажности газов:

- психрометрический;

- метод точки росы;

- гигрометрический.

Приборы для измерения влажности называются влагомерами.

Психрометрический метод основан на измерении температуры двумя одинаковыми термометрами, из которых один «сухой», а другой «мокрый», вследствие того, что его резервуар непрерывно смачивается водой. Испарение с поверхности резервуара «мокрого» термометра происходит тем интенсивнее, чем суше окружающий его газ; разность показаний термометров (психрометрическая разность температур) зависит от влажности.

Относительная влажность определяется по формуле:

φ =[ Рв – А (tc – tв)]/Рс,

где Рв – давление паров, насыщающих испытуемую среду при температуре tв влажного термометра;

Рс – давление паров, насыщающих испытуемую среду при температуре tс сухого термометра;

А- психрометрический коэффициент, зависящий от размеров термометров, скорости обдувания влажного термометра газом и давления газа.

Приборы для измерения влажности газа, основанные на психрометрическом методе, называют психрометрами.

Рассмотрим конструкцию и принцип работы электронного автоматического психрометра.

Датчик прибора (рис.6.3.) заключен в силуминовый корпус 1; с помощью вкладыша 6 из влагостойкого теплоизоляционного материала в корпусе установлены два электрических термометра сопротивления 4 («сухой») и 5 («мокрый»). В нижнюю часть корпуса через ниппель 2 поступает вода из специального бачка; уровень воды поддерживается постоянным с помощью трубки 3. Специальный вентилятор, установленный отдельно от датчика, подает анализируемый газ через фильтры 7 в камеру; причем газ омывает термометры с постоянной скоростью. В зависимости от влажности газа термометры будут иметь разную температуру, а, следовательно, и сопротивление. С помощью соединительных проводов термометры сопротивления подключаются к измерительному прибору, шкала которого градуирована в процентах относительной влажности.

Рис.3. Конструкция датчика электронного автоматического психрометра.

1 – корпус; 2 – ниппель; 3 – трубка; 4,5 – термометры сопротивления; 6 – вкладыш;

7 – фильтры.

Измерительный прибор представляет собой электронный автоматический уравновешенный мост.