10. Радиоизотопные плотномеры.

Принцип действия радиоизотопных плотномеров основан на изменении интенсивности пучка γ-лучей после прохождения их через измеряемую жидкость в зависимости от изменения плотности этой жидкости. Интенсивность энергетически однородного пучкаγ-лучей, прошедшего через слой жидкости, определяется соотношением:

,

где – интенсивностьγ-излучения на поверхности слоя, – массовый коэффициент ослабления пучкаγ-лучей, - толщина слоя жидкости.

В состав радиоизотопного плотномера входят источник и приемник у — излучения, выходной сигнал которого подается на автоматический потенциометр. Интенсивность излучения, воспринимаемая приемником, зависит от плотности протекающей по трубопроводу жидкости: чем больше плотность, тем сильнее поглощение излучения и тем меньше сигнал на входе приемника. На величину этого сигнала будут влиять также толщина стенок трубы, состав жидкости и другие факторы, уменьшающие излучение источника. Так как влияние этих факторов стабильно, оно учитывается путем введения в показания поправки, полученной при градуировке прибора.

Основное преимущество радиоактивного метода измерения плотности – бесконтактность, что позволяет применять его при определении плотности агрессивных и вязких сред, а также жидкостей, находящихся при высоких давлениях и температурах, где использование приборов других типов практически невозможно.

ДИ – 600-2000 кг/м³, КТ – 2.

11. Измерение вязкости жидкости. Капиллярные вискозиметры

Вязкость (внутреннее трение)— свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Основной закон вязкого течения описывается формулой Ньютона:

,

где F — тангенциальная (касательная) сила, вызывающая сдвиг слоев жидкости (газа) друг относительно друга; S — площадь слоя, по которому происходит сдвиг; dW/dn— градиент скорости W течения (быстроты изменения ее от слоя к слою) по нормали п (расстояние между слоями).

Коэффициент пропорциональности называют динамической вязкостью.

Он характеризует сопротивление жидкости (газа) смещению ее слоев. Величину, обратную динамической вязкости φ = 1/, называюттекучестью.

Наряду с понятием динамической вязкости используют понятие кинематической вязкости: ν = /ρ

Единица динамической вязкости в СИ — Па·с, в системе СГС—П (пуаз);

единица кинематической вязкости в СИ — м²/с, в системе СГС—ст (стокс). Соотношение между названными единицами: 1П = 10^-1 Па·с; 1ст = 10^-4 м²/с.

Капиллярные вискозиметры (вискозиметры истечения). Принцип действия этих механических вискозиметров основан на закономерности истечения жидкости через капилляр, описываемой законом Пуазейля:

где Q — объемный расход жидкости; d и l — внутренний диаметр и длина капилляра; P1, Р2— давление до и после капилляра по потоку.

Контролируемая жидкость с постоянным расходом прокачивается дозирующим насосом через капиллярную трубку. Перепад давления на трубке измеряют дифманометром, шкала которого проградуирована в единицах вязкости.

Диапазоны измерений от (0ч2) 10-3 Па·с до (0ч1000) 10-3 Па·с. Классы точности вискозиметра 1,5-2,5 (в зависимости от диапазона измерений).

12. Вискозиметры с падающим телом (шариковые вискозиметры).

Принцип действия этих механических вискозиметров основан на измерении скорости (или времени) движения тела (шарика) под действием сил тяжести и трения в анализируемой жидкости. Это движение описывается законом Стокса:

где постоянный коэффициент, зависящий от единицы измерения,плотность материала тела и жидкости,радиус шарика,ускорение свободного падения,скорость равномерного движения шарика.Анализируемая жидкость из аппарата или трубопровода прокачивается насосом по трубке из немагнитного материала снизу вверх и при своем движении поднимает шарик от нижней до верхней ограничительной сетки. При выключении двигателя насоса (периодическое включение и выключение осуществляются блоком управления) шарик падает в анализируемую жидкость. С помощью дифференциальных трансформаторов формируются электрические импульсы в моменты времени, когда шарик проходит две выбранные отметки, отстоящие друг от друга по высоте трубки на расстояние. С помощью измерителя временных интервалов измеряется отрезок времени между указанными импульсами, значение которого и определяет динамическую вязкость.

КТ – 2. ДИ – 0-100 Па·c.

13. Ротационные вискозиметры.

Принцип действия этих механических вискозиметров основан на измерении крутящего момента, возникающего на оси ротора (цилиндра, диска и т. п.), погруженного в измеряемую среду, при взаимном их перемещении. Указанный крутящий момент в общем случае описывается выражением

M = kω

где k — постоянный коэффициент, зависящий от конструкции ротора вискозиметра; ω — угловая скорость вращения ротора (при постоянной угловой скорости крутящий момент однозначно определяет вязкость жидкости), — динамическая вязкость.

С помощью ротационных приборов можно измерять не только вязкость, но и другие реологические характеристики неньютоновских жидкостей (жидкость, при течении которой её вязкость зависит от градиента скорости.): упругость, ползучесть, релаксацию напряжения и др.

Характерной особенностью ротационных вискозиметров является широкий диапазон измеряемых значений вязкости (0,01—1000 Па·с). Классы точности ротационных вискозиметров 1—2,5.