Измерение вязкости.

Вязкость –величина внутреннего трения, характеризующая сопротивление относительному сдвигу части жидкости или газа.

Эта сила сопротивления:

- динамическая вязкость

- площадь сдвигаемых слоев

- градиент скорости

- скорость сдвига

- расстояние между слоями

Существуют ньютоновские (не зависит от скорости сдвига) и неньютоновские (зависит от скорости сдвига) жидкости.

справедливо и для газов: 1 Па с = 10 П

см²/с

Кинематическая вязкость (введена Максвеллом)

м²/с

может быть измерена в Стоксах (см²/с) 1стокс=10^-4м²/с.

В нефтехимической и лакокрасочной промышленности используют условную вязкость:

- время истечения дистиллированной воды

- время истечения жидкости.

Вискозиметры – приборы для измерения вязкости.

1. Капиллярные.

2. Ротационные.

3. Шариковые.

4. Вибрационные.

Капиллярные вискозиметры.

Принцип действия основан на измерении перепада давления на концах капилляра, через который протекает жидкость в ламинарном режиме.

Для ламинарного режима движения жидкости через капилляр справедливо уравнение6

- внутренний радиус капилляра

;

Т.е. мы получаем линейную зависимость, для этого и нужен ламинарный режим (первое условие).

Второе условиеQ = const.

ШН – шестеренчатый насос, приводимый в движение двигателем. Он обеспечивает постоянный расход.

Погрешность 1 – 2%.

Ротационные вискозиметры.

Принцип действия основан на измерении момента сопротивления измеряемой среды, оказываемого на вращающееся в ней тело. Этот момент линейно связан с только в ламинарном режиме.

В качестве вращающегося тела (насадки) используют:

• диски

• цилиндры

• крыльчатки

Принципиальная схема:

Я – якорь

Н – насадка

ОВ – обмотка возбуждения

БС – блок сравнения

ИПС – источник стабилизированного напряжения

R_Д – добавочное сопротивление (в цепи питания моста)

Цилиндрическая насадка находится на валу двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Якорь двигателя служит одним из плеч тахометрического моста.

Нагрузочная характеристика:

Т.е. число оборотов постоянно. Это хорошо тем, что у двигателя есть свои потери, которые зависят от скорости вращения, а т.к. она постоянна, то потери тоже постоянны и влияние оказывает только жидкость.

Вискозиметры с падающим шариком.

Принцип действия основан на измерении скорости свободного падения шарика в жидкости при ламинарном движении. При свободном падении скорость постоянна и действует только сила тяжести.

Ламинарный режим нужен для того, чтобы воспользоваться уравнением Стокса:

Стокс показал, что сила трения пропорциональна скорости, т.е. она линейно зависима.

К – коэффициент пропорциональности.

Шар движется равномерно если его вес равен силе трения:

если

- линейная зависимость

поэтому измерение времени происходит на определенном участке

- линейная зависимость

Сигнал – время прохождения расстояния l.

1, 2 ограничительные металлические сетки. Когда шарик находится на сетке 2, включается двигатель и поток увлекает шар вверх, когда он касается сетки 1, то он начинает падать и фиксируется время прохождения расстояния l при постоянной скорости.