Вискозиметр капиллярный

ВИСКОЗИМЕТРЫ

Есть много способов классифицировать вискозиметры:

– по температуре исследуемой среды различают высокотемпературные вискозиметры и вискозиметры, изготовленные из нетермостойких материалов;

– по свойствам исследуемой вязкой среды различают универсальные вискозиметры и специальные (т.е. предназначенные для измерения вязкости сред с определёнными заранее известными свойствами, например ньютоновских жидкостей);

– по методу вискозиметрии различают капиллярные, вибрационные, ультразвуковые, ротационные, пузырьковые, вискозиметры с падающим шариком;

– по точности измерений различают высокоточные вискозиметры и даже т.н. образцовые вискозиметры;

– по области применения различают промышленные, лабораторные, медицинские вискозиметры;

– есть и такой вид вискозиметра, как полевой вискозиметр, т.е. вискозиметр примитивной конструкции.

Мы рассмотрим наиболее распространенные виды вискозиметров.

Вискозиметр капиллярный

Капиллярный вискозиметр представляет собою один или несколько резервуаров данного объёма с отходящими трубками малого круглого сечения, или капиллярами.

Рис.1. Схематичное изображение капиллярного вискозиметра

Принцип действия капиллярного вискозиметра заключается в медленном истечении жидкости из резервуара через капилляр определенного сечения и длины под влиянием разности давлений. В автоматических капиллярных вискозиметрах жидкость поступает в капилляр от насоса постоянной производительности.

Суть опыта при определении вязкости состоит в измерении времени протекания известного количества жидкости при известном перепаде давлений на концах капилляра. Дальнейшие расчёты ведутся на основании закона Пуазейля:

Q – количество жидкости, протекающей через капилляр капиллярного вискозиметра в единицу времени, м³/с;

R – радиус капилляра вискозиметра, м;

L – длина капилляра капиллярного вискозиметра, м;

η – вязкость жидкости, Па·с;

р – разность давлений на концах капилляра вискозиметра, Па.

Формула Пуазейля справедлива только для ламинарного потока жидкости, то есть при отсутствии скольжения на границе жидкость – стенка капилляра вискозиметра. Приведенное уравнение используют для определения динамической вязкости.

Капиллярный вискозиметр за счёт простоты устройства и возможности получения точных значений вязкости нашёл широкое распространение в вискозиметрии жидкостей (масел, расплавов). Несмотря на кажущуюся хрупкость тонких капилляров, многие капиллярные вискозиметры являются высокотемпературными вискозиметрами. Однако в случае, если температура вязкой жидкости достаточна высока, возникает трудность в подборе материала вискозиметра, который может как изменить форму (изменение диаметра капилляра вискозиметра недопустимо), так и вступить во взаимодействие с вязкой жидкостью, что плохо отразится на точности данных измерения вязкости. Относительная погрешность измерений при использовании капиллярного вискозиметра составляет 0, 1–2, 5%.