Віскозиметр. Види та основні сфери застосування

Віскозиметр. Види та основні сфери застосування

Чи знаєте ви, що таке віскозиметр, для чого він потрібен і в яких напрямках, процесах може бути корисний? Якщо цікавить будь-яке з цих питань, читайте далі.

Віскозиметр (від лат. viscosus – в’язкий, metrum – міра) – це пристрій, призначений для вимірювання двох типів в’язкості матеріалів: динамічної і кінетичної. Одна з них, динамічна, або абсолютна (плинність рідких речовин у стандартних умовах), може вимірюватися в паузах (П) і паскаль-секундах (Па•с). Що стосується другої, кінетичної (плинність тих самих матеріалів, але вже під температурним впливом і під тиском), то для її визначення використовуються Стокс (Ст) і метри квадратні за секунду (м²/с). Перший параметр і тієї, й іншої характерний системі одиниць СГС, другий – СІ.

За допомогою віскозиметра можна контролювати рідкі середовища, шляхом визначення їх в’язкісного рівня. Де ці дані можуть бути корисні? У різних наукових і виробничих напрямках:

- медицина (визначення густини крові);

- фармацевтика (створення мазеподібних ліків густих консистенцій);

- харчопром (вимірювання характеристик харчової сировини і готових продуктів, наприклад, меду, молока, соків тощо);

- нафтопромисловість і виготовлення пального (аналіз автомобільних мастил, бензину, парафіну...);

- лакофарбова і хім. галузі (визначення стану лаків, фарб, смол).

Різновиди віскозиметрів

Залежно від того, який метод лежить в основі функціонування приладу, він може належати до одного з таких видів:

Ротаційні. По суті, моделі, що належать до зазначеного різновиду, конструктивно виглядають як два обертові циліндричні/дискові/конусні/напівсферичні тіла, суміщені по осях. У простір між цими тілами поміщається матеріал, що піддається дослідженню. Після цього одне з тіл обертають, а інше залишається нерухомим. Рідина в процесі вимірювань транслює обертання від тіла, яке рухається, до того, що не рухається. Динамічна в’язкість в результаті вимірюється за швидкістю передачі обертання між тілами.

До речі, загалом, є два основних способи вимірювання в’язкості: за моментом опору деформації при встановленому швидкісному режимі обертання і, власне за швидкістю, з якою обертається тіло від прикладеного стійкого крутного моменту. І коли більшість пристроїв працюють саме на основі першого методу, за допомогою ротаційного віскозиметра можна визначити в’язкість істинну та абсолютну. До того ж, середовища дослідженням можуть піддаватися як структуровані, так і реологічні.

Ще один важливий аспект, що стосується цього виду приладів, полягає в значному діапазоні вимірювань: від 1 мПа•с до сотень тисяч Па•с. Він можливий, завдяки і швидкісним змінам шпинделя в проміжку 0,01-1500 обертів за хвилину, і у зв’язку із застосуванням шпинделів з різними розмірними параметрами, кожен з яких призначений для різних в’язкісних діапазонів.

Капілярні. Ці моделі працюють за іншим, хронометричним, принципом, а саме на основі встановлення тимчасового проміжку, за який певна кількість рідкого середовища проходить крізь вузький отвір або трубку при заданій різниці тисків. Виглядають як один або кілька скріплених капілярів, доповнених лійкою чи невеликої ширини трубкою.

Що приводить в дію рідину, яка розміщується в початковій точці, тобто в резервуарі? У більшості випадків її витікання відбувається під впливом власної ваги. В’язкість визначається в такій ситуації як величина, пропорційна різниці тисків між 2-ма рідкими середовищами, одне з яких випливає з капіляра, інше – з товстої труби.

Якщо рідке середовище випливає тільки під впливом тяжкості, що характерно віскозиметру Убелоде, то в’язкість вимірюється кінематична. А взагалі, крім згаданої специфікації, капілярні пристрої є також Оствальда і Убелоде з підвішеним рівнем. Особливою популярністю користуються прилади Кеннон-Фенске – у зв’язку із простотою і комфортом роботи з ними. Вони вимірюють кінематичну в’язкість прозорих і непрозорих рідких середовищ. Відповідно, перші називаються пристроями прямого струму, другі - зворотного. Їх розміри і константи зазвичай збігаються.

Також всі ці прилади поділяють на два підвиди: заглибні й чашкові. Перші покликані вимірювати в’язкість в експрес-умовах, тобто безпосередньо в робочих посудинах або техніці. Щоб максимально підвищити зручність застосування, виробляються вони з матеріалів, які не викликають складнощів в очищенні та догляді, а також комплектуються спец. тримачем. Другі виглядають як чаші або лійки і реалізуються в сукупності зі штативом, який, до слова, можна регулювати.

Діапазон вимірювань всіх капілярних віскозиметрів, загалом, становить 10 мкПа∙с-10 кПа∙с.

З рухомою кулькою. Також можливе використання назви «з кулькою, що падає». Їх робота ґрунтується на законі Стокса, що визначає силу опору F, яку відчуває тверда куля, рухаючись повільно і поступально у в’язкій рідині, що не має обмежень. Визначення в’язкості відбувається на основі часу, за який кулька проходить певну дистанцію, в більшості випадків, без застосування додаткової сили, тільки під впливом власної ваги.

Різновиди таких віскозиметрів існують різні. Найвідоміший з них, мабуть – модель Геплера.

Вібраційні. Іншими словами, віскозиметри з вібруючим зондом. Вимірювання ґрунтуються на тому, як змінюється резонансна частота коливальних рухів у рідкому середовищі інакшої в’язкості. Оскільки на частоту в такому випадку впливає і густина матеріалу, в деяких моделях передбачається можливість встановлювати густину, незалежно від в’язкості. В інших же в’язкість вимірюється при заданій величині густини.

Бульбашкові. Визначають, як рухаються газові бульбашки, що без перешкод спливають у в’язкому середовищі. Саме за їх параметрами і вимірюється в’язкість досліджуваного матеріалу.

Ось так виглядають основні види та сфери застосування віскозиметрів. Якщо у планах – вибір пристрою, врахуйте всі характеристики і нюанси кожного з описаних варіантів. І не може не тішити, що асортимент і якість сучасної продукції не ставлять перед покупцем практично жодних обмежень.

Замовлення дзвінка
Дякуємо за Ваше звернення. Наші менеджери зв'яжуться з Вами найближчим часом
Сталась помилка при надсиланні листа. Зв'яжіться будь ласка з менеджером.