датчики в'язкості

У віскозиметрах використовуються два різних принципи вимірювання в'язкості:
  • по швидкості витікання рідини з малого отвору або з капіляра;
  • по швидкості падіння кульки у в'язкій рідині.

Перший принцип заснований на формулі Пуазейля. дає залежність між обсягом рідини, яка витікає з трубки радіусом R і довжиною I.
Другий принцип вимірювання в'язкості заснований на вимірюванні швидкості падіння кулі в в'язкому середовищі (формула Стокса).

Одним з широко використовуваних приладів для вимірювання в'язкості є віскозиметр Енглера, в якому вимірюється час витікання 200 м рідини в порівнянні з часом витікання 200 г води через той же отвір. В'язкість вимірюють в градусах Енглер, що відповідає відношенню часу витікання рідини до часу витікання води при тих же умовах.

В'язкість, визначена через силу опору руху називається ще динамічною в'язкістю. Існує поняття кінематичної в'язкості - це в'язкість, віднесена до одиничної щільності.

Вимірюється кінематична в'язкість в одиницях L 2 T -1. т. е. M 2 / сек в системі СІ. Та ж одиниця в СГС-системі називається Стокса.
Існує ще поняття ударної в'язкості, яка визначається, як робота для зламу твердого тіла, віднесена до одиниці поперечного перерізу ізлома.Обратная в'язкості величина називається плинністю.

Віскозиметри класифікуються за рядом ознак:

  • по температурі досліджуваного середовища розрізняють високотемпературні віскозиметри і віскозиметри, виготовлені з нетермостойкіе матеріалів;
  • за властивостями досліджуваної в'язкої середовища розрізняють універсальні віскозиметри і спеціальні (тобто призначені для вимірювання в'язкості середовищ з певними заздалегідь відомими властивостями, наприклад ньютонівських рідин);
  • за методом віскозиметрії розрізняють капілярні, вібраційні, ультразвукові, ротаційні, бульбашкові, віскозиметри з падаючою кулькою;
  • по точності вимірювань розрізняють високоточні віскозиметри і навіть т.зв. зразкові віскозиметри;
  • по області застосування розрізняють промислові, лабораторні, медичні віскозиметри.

У ротаціонномвіскозіметре (ріс.225) досліджувана в'язке середовище поміщається в зазор між двома співісними тілами правильної геометричної форми (циліндри, конуси, сфери або їх поєднання). Одне з тіл, звану ротором, приводиться в обертання з постійною швидкістю, інше залишається нерухомим. Принцип дії віскозиметра ротаційного ґрунтується на декількох положеннях. Обертальний рух від одного тіла (ротора) передається рідиною до іншого тіла. Теорія ротаційного методу віскозиметрії передбачає відсутність прослизання рідини у поверхонь тіл. Отже, момент обертання, що передається від однієї поверхні до іншої, є мірою в'язкості рідини.

У електроротаціонномвіскозіметре внутрішній циліндр, занурений в в'язку середу, приводиться в обертання електродвигуном. Обертається з постійною швидкістю ротор віскозиметра при зануренні в рідину або розплав зустрічає опір рівномірному обертальному руху, на валу двигуна виникає гальмуючий момент, прямопропорційно в'язкості середовища, що викликає відповідну зміну електричних реєстрованих характеристик двигуна.

Капілярний віскозиметр представляє собою один або кілька резервуарів даного обсягу та відходять трубками малого круглого перетину, або капілярами. Принцип дії капілярного віскозиметра полягає в повільному виділенні рідини з резервуара через капіляр певного перерізу і довжини під впливом різниці тисків.

Віскозиметр Гепплера - в досліджуваному середовищі рухається кулька. Дія віскозиметра Гепплера (ріс.230) засновано на законі Стокса про кульці, падаючому в необмеженої в'язкому середовищі. Вискозиметр представляє собою трубку, виконану з прозорого (або непрозорого) матеріалу, в яку поміщається в'язке середовище. В'язкість визначається за швидкістю проходження падаючою кулькою проміжків між мітками на трубці віскозиметра, виходячи з формул методу падаючої кульки віскозиметрії.

датчики в'язкості

В даний час для вимірювання динамічної в'язкості широко застосовують електронні вібраційні віскозиметри, в яких зонд здійснює вимушені коливання під впливом імпульсів електромагнітного вібратора з вбудованим датчиком амплітуди.
Вібраційні високотемпературні віскозиметри з електронним дистанційним управлінням можуть використовуватися в умовах агресивних засобів. За допомогою вібраційних віскозиметрів можна вимірювати в'язкість рідини в резервуарах, трубопроводах і байпасних контурах. Відносна похибка вимірювань при використанні вібраційного віскозиметра становить ± 0,5-1%. При роботі расплавами в інтервалі 700-1900 ° C загальна похибка віскозиметра збільшується і може скласти ± 3-5%.

Принцип ультразвукової віскозиметрії полягає в тому, що в досліджувану середу занурюють пластинку з магніто-стрікціонного матеріалу, звану зондом віскозиметра на яку намотана котушка, в якій виникають короткі імпульси струму тривалістю близько 20 ± 10 мксек. призводять до виникнення коливань. Відповідно до закону збереження, при коливаннях пластинки в котушці наводиться ЕРС. яка убуває зі скорростью, що залежить від в'язкості середовища. Потім, при падінні ЕРС до певного порогового значення, в котушку поступає новий імпульс. Вискозиметр визначає в'язкість середовища по частоті проходження імпульсів.

Схожі статті