В'язкість різних рідин вимірюєтьсяспеціальними приладами – віскозиметрами. За характеристиками та конструкції виділяють кілька видів даних приладів. Одним із них є віскозиметр ротаційний, здатний оцінити проникність середовища.
Різновиди приладів
Прилади, що використовуються для вимірювання в'язкості рідини, прийнято ділити на великі групи:
- Капілярний віскозиметр.
- Механічний віскозиметр.
- Ротаційний віскозиметр.
Розглянемо кожен із видів докладніше.
механічні прилади
Категорія механічних віскозиметрів представляєсобою цілу низку різних приладів, принцип роботи яких заснований на механічних властивостях рідин. Це можуть бути вимірювачі резонансного, пухирцевого, кулькового типів. Якщо перші два типи найчастіше використовуються у лабораторії, то останній зустрічається у побуті. Його принцип роботи ґрунтується на відкритті Галілея.
Усередині приладу є "кабінка", де знаходитьсякулька. Після заповнення приладу рідиною, в'язкість якої необхідно визначити, кулька падає. Вимірюється точний час, необхідний падіння кульки до контактної площадки. Умовна в'язкість визначається за цим часовим інтервалом.
Прилади капілярного типу
Капілярний віскозиметр у своїй конструкції маєтонку трубку із відомим діаметром. Досліджувана рідина протікає цією трубкою. Цю ж рідину пускають також трубкою з великим діаметром, усередині якої не створюється капілярний ефект. Найчастіше рідина тече під силою тяжіння (тобто зверху донизу). Але в деяких приладах створюється штучний тиск. Вимірюється час, протягом якого рідина витече по обох трубках. Далі вираховується їхня різниця. Значення в'язкості буде пропорційно значенню цієї різниці.
Прилади цього типу прості, але мають великірозміри. Ще один недолік полягає в тому, що коефіцієнт в'язкості вимірюваної рідини не повинен перевищувати 12 кПа * с. Це значення відповідає рідинам, які добре течуть. Густіші рідини, або мають грудки, в даному випадку виміряти не можна.
Ротаційний віскозиметр: принцип роботи
Конструкція вимірювачів даного типу є циліндром, всередину якого вміщена сфера. Внутрішня сфера рухається із певною швидкістю з допомогою підключеного електропривода.
Між циліндром і сферою залишається простір,яке заповнюється досліджуваною рідиною. У цьому опір руху сфери змінюється. У даних приладах вимірюється саме залежність опору рідини та швидкості обертання. Ці параметри фіксуються в результаті випробування.
Усередині циліндра який завжди знаходиться сфера.Вона може бути замінена диском, конусом, пластиною чи ще одним циліндром. Відстань між зовнішнім і внутрішнім тілом становить кілька міліметрів, щоб утворилася сила тертя. Значення опору визначається датчиками. Чим більше їх встановлено, тим точнішим буде значення. Відповідно, ціна приладу збільшуватиметься.
Віскозиметр ротаційний підходить для рідин,коефіцієнт в'язкості яких у межах від тисячі до мільйонів Па*с. Швидкість обертання внутрішнього тіла відіграє важливу роль. Від неї залежить точність виміру. Чим менша швидкість, тим точніше вимір. Прилади з мінімальною швидкістю кутового обертання дуже точні, але коштують вони дорого.
Види ротаційних віскозиметрів
Описаний вище принцип роботи приладу характернийдля віскозиметра Брукфільд. Це найпростіший пристрій вимірника даного типу. Але не завжди рухається внутрішнє тіло. В окремих випадках обертається зовнішній циліндр. Саме тому віскозиметр ротаційний може бути двох видів: з нерухомим циліндром та торсіонні вимірювачі.
Внутрішнє тіло торсіонних віскозиметрівпідвішено в центрі на пружній нитці. При обертанні зовнішнього циліндра починає рухатися і рідина, що вимірюється. При її обертанні закручується і циліндр. Кут закручування внутрішнього циліндра врівноважується моментом сил тертя рідини, що обертається.
Похибка виміру виникає через дновнутрішнього циліндра Різні вчені намагалися вирішити цю проблему по-своєму. Найчастіше дно робили увігнутим. При заповненні рідини увігнутості залишається повітря. Тим самим тертя про дно знижується. Вчені Гатчек, Куетт, внутрішній циліндр поміщали в охоронні кільця. Це знижувало турбулентність його кінців. Волорович використав високий, але вузький циліндр. При цьому похибка через дно ставала незначною. Ряд вчених використовували прилади, в яких відстань між циліндрами була дуже малою. При цьому дно приладу не наповнювалося рідиною.
Віскозиметр ротаційний за своєю конструкцієюмає багато варіантів виконання. Але він завжди має такі переваги, як універсальність, невеликий розмір, мала похибка і низька вартість. Саме завдяки цим характеристикам прилад і став настільки популярним.
