Засоби вимірювання в'язкості рідин

В'язкість (внутрішнє тертя) -- властивість текучих тіл (рідин і газів) чинити опір переміщенню однієї їхньої частини щодо іншої.

Коефіцієнт пропорційності ц називають динамічною в'язкістю. Він характеризує опір рідини (газу) зсуву її шарів. Величину, зворотну динамічної в'язкості ф= 1/ц називають текучістю

В'язкість рідин зі збільшенням температури зменшується, а газів -- збільшується. Динамічна в'язкість до тисків 20 МПа практично не залежить від тиску. В'язкість у загальному випадку не є адитивною фізичною властивістю.

Засоби вимірювання в'язкості називають віскозиметрами. На хіміко-технологічних процесах віскозиметри використовуються тільки для вимірювання в'язкості рідин. У цей час розроблені автоматичні капілярні, ротаційні, вібраційні віскозиметри, віскозиметри з падаючим тілом і ін. Далі розглянуті віскозиметри, найбільше часто застосовувані в хіміко-технологічних процесах.

Капілярні віскозиметри (віскозиметри витікання)

Принцип дії цих механічних віскозиметрів заснований на закономірності витікання рідини через капіляр, що описується законом Пуазейля:З формули видно, що для вимірювання динамічної в'язкості при постійній об'ємній витраті рідини досить вимірювати перепад тиску на капілярі.

На рис.6 показана схема капілярного віскозиметра, у якому для створення постійної об'ємної витрати аналізованої рідини використовується шестерний насос 1, який приводиться у рух синхронним двигуном 2. З насоса аналізована рідина надходить у змійовик 3, де нагрівається

до температури масла, що заповнює термостат 6, а потім -- у капіляр 4, розміри якого вибирають залежно від діапазону вимірюваних значень в'язкості. Перепад тисків на капілярі вимірюється дифманометром 5 із пневматичним або електричним уніфікованим вихідним сигналом, що пропорційний динамічної в'язкості аналізованої рідини.

Діапазони вимірювання від 0...2 10^-3Па-с до 0...1000 10^-3 Па-с. Класи точності віскозиметра 1,5--2,5 (залежно від діапазону вимірювання).

Віскозиметри з падаючим тілом (шарикові віскозиметри)

Принцип дії цих механічних віскозиметрів заснований на вимірюванні швидкості (або часу) руху тіла (шарика) під дією сил ваги і тертя в аналізованій рідині. Цей рух описується законом Стокса:

Звичайний вимір швидкості Ж зводиться до вимірювання відрізку часу т, за який шарик, падаючи з постійною швидкістю, проходить деякий постійний відрізок шляху 1 між двома прийнятими відмітками.

Рисунок 7 Віскозиметр з падаючим тілом

На рис.7 показана схема шарикового віскозиметра циклічної дії. Аналізована рідина з апарата 7 або трубопроводу прокачується насосом 6 по трубці 1 з немагнітного матеріалу знизу нагору і при своєму русі піднімає шарик від нижньої 11 до верхньої 5 обмежувальної сітки. При вимиканні двигуна 8 насоса (періодичне включення і вимикання здійснюються блоком керування 9) шарик падає в аналізовану рідину. За допомогою диференціальних трансформаторів 3 і 2 формуються електричні імпульси в моменти часу, коли шарик проходить дві прийняті відмітки, що відстоять одна від одної по висоті трубки на відстані І. За допомогою вимірювача тимчасових інтервалів 10 виміряється відрізок часу між зазначеними імпульсами, значення якого і визначає динамічну в'язкість. Клас точності віскозиметра 2.

Існують конструкції віскозиметрів з падаючим тілом безперервної дії.