Протокол лабораторной работы

1-измеряем диаметр внутреннего цилиндра, D_B=

2-измеряем диаметр нити, d_H=

3- определяем радиус вращающего момента от грузика 4,

D=D_В/2 +d_H/2 =

Расчётная формула для определения вращающего момента

Mвр=D·m·g,

где Мвр – вращающий момент, Н·м; m– масса гирьки (грузика), кг;g– ускорение свободного падения, 9,81 м/с².

Рисунок 5.3. Схема связи ротора вискозиметра с показывающим прибором

Таблица 5.1

Результаты силовой градуировки вискозиметра «Реотест-2»

№ п/п	Масса грузика m, г	Момент вращающий, Мвр, Н	Показания стрелки прибора
	Н	Н·м	Условные ед.
1
2
3
4
5

Мвр

Н·м

0

α

Условн.един.

Рисунок 5. Градуировочный график М_кр = М_кр(α)

Дата:

Подпись:

Лабораторная работа № 6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ТОРЦОВЫХ ЭФФЕКТОВ

РОТАЦИОННОГО ВИСКОЗИМЕТРА

6.1. Цель работы: Изучение практических методов учёта торцевых (донных) эффектов в ротационной вискозиметрии.

Общие сведения по практической вискозиметрии

Теоретические основания ротационной вискозиметрии не учитывают целый ряд факторов, влияющих на окончательный результат. Общий перечень этих факторов приведен в табл.6.1.

Одним из них наиболее существенно влияющих является фактор торцевого сопротивления вращению внутреннего цилиндра. Учесть величину этого воздействия можно при помощи двух цилиндров, имеющих одинаковые радиусы, но разные длины, см. рис.6.1.

L₂

Рисунок 6.1. Схема вискозиметрической системы «цилиндр в цилиндре» с внутренними цилиндрами разной длины,

где R₁,R₂– радиусы соответственно внутреннего и наружного цилиндров;L,L₁– длины цилиндров соответственно нормального и укороченного.

Очевидно, что разность М_кр– М_кр1= М_Ц, где М_Ц– момент сопротивления вращению цилиндра, обусловленный действием сил сопротивления со стороны исследуемой жидкости на цилиндрическую поверхность длинойL-L₁(см. рисунок 6.1.).

Действительно, полагая, что сопротивление вращению торцевой части внутреннего цилиндра как длинного так и короткого со стороны жидкости для одинаковых размеров торцевых поверхностей должно быть одинаково (М_крТ= М_крТ1), и представляя полный момент сопротивления М_кркак сумму вращающих моментов, действующих на цилиндрическую М_крЦи торцевую М_крТчасти, будем иметь:

(М_крЦ+М_крТ)_длин- (М_крЦ+М_крТ)_кортк= М_Ц(6.1)

Таблица 6.1.

Виды ошибок ротационной реометрии

№ п/п Вид ошибки

Причина возникновения

Способ устранения

Систематическое су- Неточное измерение размеров рабочих ор- Проверка размеров, пересчет констант, градуи-

щественное отклоне- ганов, ошибки при вычислении констант ровка по эталонной жидкости

ние результатов от прибора известных данных

Отклонение формы рабочего органа от иде- Замена рабочего органа альной геометрической,

для которой опре­делены константы

Турбулизация потока Уменьшение размера рабочего зазора, уменьше-

ние частоты вращения [формула (3.2)]

Отклонение оси вращения ротора от гео- Проверка с помощью индикатора, устранение метрической (биение ротора) эксцентриситета, замена системы ротор — ось

привода

Неравномерное вра- Попадание крупных частиц в рабочий за- Тщательная щение ротора зор частиц

подготовка пробы, устранение

Ускоренное вращение ротора (у вискози- Уменьшение вращающего момента, учет инер-

метров с приводом от падающих грузов) ционных нагрузок

Проскальзывание продукта относительно Рифление ротора (дает хорошие результаты при

стенок ротора во время измерения сравнительно небольших скоростях сдвига;

при высоких скоростях в маловязких системах может вызвать турбулизацию потока)

Разрушение упругих жидкостей и упругая Специальные методы (для пищевых продуктов гидродинамическая неустойчивость не отмечалось)

Колебание температуры в термостате

Регулировка термостата

Расслаивание продукта (например, налипа­ние жира из многокомпонентной системы на ротор)

Более частая замена продукта в зазоре, очистка ротора

Тепловые эффекты Внезапное ускорение вращения ротора, еc- Тщательное термостатирование, предваритель-ли привод осуществляется от падающих ное разрушение кристаллической структуры грузов, или резкое уменьшение вращающе­го

момента, что характерно для жировых

систем при спонтанном разрушении кристал-

лической структуры при превращении

работы сил вращения в тепловую энергию

Уменьшение вязкости при длительных изме- Контроль температуры путем установки термо- рениях за счет нагрева продукта пар, жидкостное термостатирование рабочих

органов

Концевые эффекты Завышение значений вязкости

Учет влияния торца по теоретическим форму­лам для комбинированных рабочих органов

6.2. Порядок выполнения лабораторной работы.

1) ознакомиться с теоретическими предпосылками данной работы;

2) изучить конструкцию рабочих органов ротационного вискозиметра «Реотест-2» и его работу;

1 2 3 4 5

Рисунок 6.2. Схема испытательной вискозиметрической установки:

1 – ротационный вискозиметр «Реотест-2»; 2 – термостатирующая рубашка для чувствительного элемента «цилиндр в цилиндре»; 3 – термостат; 4 – электрошлейф, соединяющий датчик момента на валу ротора с показывающим стрелочным прибором 5.

3) подготовить термостат 3, исследуемую жидкость и подключить показывающий прибор 5 вискозиметра к механической его части посредством шлейфа 4;

4) вставить сначала цилиндр нормальной длины в цанговый захват прибора;

5) залить во внешний цилиндр прибора отмеренную заранее дозу исследуемой жидкости (касторовое масло);

6) подсоединить внешний цилиндр, надевая его на внутренний и вставляя в байонетный затвор прибора;

7) надеть на вискозиметрическую систему термостатирующую рубашку 2 и соединить её с термостатом;

8) убедившись в стабилизации температуры в термостатирующей рубашке, включить показывающий прибор;

9) провести измерения величин вращающих моментов сначала с цилиндром нормальной длины на разных частотах вращения ротора;

10) повторить всю процедуру подключения вискозиметрической системы с цилиндром малой длины и провести измерения вращающих моментов на тех же частотах вращения внутреннего цилиндра, что и с цилиндром нормальной длины.

11) протокол измерений составляется в виде табл.2.

Таблица 2