Принцип работы вискозиметра энглера кратко

Обновлено: 05.07.2024

Войти

Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal

Вискозиметр ВУ: Нефтехимическое оборудование

Вискозиметр ВУ предназначен для определения условной вязкости нефтепродуктов и жидкостей, дающих непрерывную струю в течение всего времени испытания.

Принцип работы вискозиметра заключается в определении времени истечения 200 мл анализируемой жидкости через сточную трубку вискозиметра при данной температуре

Вискозиметр ВУ представляет собой резервуар со сточной трубкой, установленный внутри ванны с водой (или маслом). Нагреватель, расположенный в нижней части ванны, предназначен для подогрева жидкостей, мешалка - для размешивания термостатирующей жидкости в ванне с целью достижения её равномерного прогрева. Ванна размещена на основании с тремя ножками . В крышке резервуара имеются направляющие втулки, которые удерживают вставленные в их отверстия термометр и стержень, используемый в качестве пробки для сточной трубки. Второй термометр вставлен в отверстие крышки ванны.

Время истечения анализируемой жидкости через сточную трубку определяется от момента удаления стержня из отверстия сточной трубки до момента достижения вытекающей жидкостью уровня 200 мл в измерительной колбе, установленной в нижней центральной части вискозиметра. Регулятор мощности, подсоединяемый с помощью колодки, предназначен для регулирования мощности.

Технические характеристики вискозиметра ВУ

Габаритные размеры, мм

Условия эксплуатации:

Температура, °С - 10 . 35
Относительная влажность, % - 80
Отсутствие вибрационных воздействий.

Где используется вискозиметр

Это крайне востребованное устройство для поддержания технологического процесса различных производств. Его используют в десятках направлений, к числу которых относятся:

• Фармакология.
• Медицина.
• Пищевая промышленность.
• Нефтепереработка.
• Химическая промышленность.
• Малярное дело.
• Строительная сфера и т.д.

Для поддержания различных технологических процессов имеет значение вязкость веществ, принимаемых в них участие. Примером является переработка нефти, в частности получение из него топлива для ДВС, смазочного масла. Так, в медицине вискозиметрами измеряют вязкость крови, в пищевой промышленности – меда, молока, соков, в фармакологи – сиропов и прочих густых субстанций.

Виды вязкости, и чем они отличаются

Под кинетической вязкостью определяется текучесть под воздействием определенной температуры или давления. Этот показатель имеет значение при исследовании жидкостей, в частности того как они себя поведут при нагреве, охлаждении т.д. Без вискозиметра невозможно испытание холодного и горячего масла для ДВС, и прочих технических жидкостей.

Типы вискозиметров

Под вискозиметрами подразумевается несколько устройств, отличающихся между собой по принципу работы, однако все они позволяют измерить динамическую и кинетическую вязкость.

Данные устройства бывают следующих типов:

• Ротационные.
• Капиллярные.
• С движущимся шариком.
• Вибрационные.
• Пузырьковые.

Ротационный

Это один из самых сложных приборов для измерения вязкости жидкости. По внешнему виду он напоминает кухонный миксер. Устройство разработано для измерения динамической вязкости. Оно представляет собой электронный блок, управляющий шпинделем, который вращается в емкости. Последняя заполняется исследуемой жидкостью. За счет вязкости она замедляет шпиндель, от чего он оборачивается медленнее. Чем выше вязкость, тем больше сопротивление.

Ротационный вискозиметр автоматически подсчитывает обороты оси в жидкости, и выводит годовое значение на экран. Это единственные приборы, с помощью которых можно измерить истинную вязкость ньютоновских и неньютоновских жидкостей. Данные устройства определяют вязкость в единицах Па·с.

Капиллярные

Представлены не менее чем десятком конструкций, разработанных учеными физиками в различные годы. Самые известные из них вискозиметры Оствальда, Уббелоде, Кэнон-Финские.

Все они подразумевают измерение времени, за которое жидкость вытечет через небольшое отверстие капилляр. Чем выше вязкость, тем медленнее вещество стекает. Все что нужно, просто определить время. Затем по нему делаются расчеты вязкости, или используются специальные таблицы перевода.

С движущимся шариком

Это достаточно простая конструкция, работающая основываясь на физическом законе Стокса. Она отличается высокой точностью измерения, поэтому может использоваться и в лабораториях. Прибор представляет собой наклоненную колбу, в которую заливается тестируемая жидкость. В ней находится небольшой шарик. Колба предусматривает возможность оборачивания на 180 градусов.

Процесс измерения заключается в том, чтобы определить за какое время шарик упадет с верхнего положения до нижней контрольной метки. За счет вязкости жидкостей он падает гораздо медленнее, чем на воздухе, что позволяет человеческому глазу определить момент прохождения контрольных меток. Однако результаты измерения сильно зависят от скорости реакции человека, который использует вискозиметр. За счет возможности вращения колбы на 180 градусов, можно проводить несколько измерений подряд, чтобы вывести по ним среднее арифметическое значение. Более точными являются автоматизированные устройства, так как при их использовании исключается человеческий фактор.

Вибрационный

Это вискозиметр, который определяет вязкость путем воздействия на исследуемую жидкость вибрацией, создаваемой погружным зондом. Получаемая в результате резонансная частота колебания напрямую зависит от текучести. Это цифровые устройства, высчитывающие вязкость с лабораторной точностью.

Особенность приборов этого типа в том, что они способны определять густоту даже в ходе химической реакции. Это позволяет с их помощью оценивать степень готовности подготавливаемой жидкости, к примеру, если она доводится к нужной текучести путем выпаривания.

Зонды приборов этого типа часто можно встретить внутри производственных линий. Аппараты монтируются в системы трубопроводов для нефти и прочих производственных жидкостей. Зачастую это высокотемпературные приборы, способные переносить сильный нагрев или охлаждение.

Пузырьковый

Это вискозиметр, работающий по схожему принципу, что и прибор с шариком. Только в этом случае выполняется замер времени, за которое пузырек воздуха или другого газа поднимается через всю колбу, заполненную исследуемой жидкостью. Это достаточно специфическое устройство, не отличающееся выдающейся точностью или удобством, поэтому и используется редко.

Чашка-вискозиметр

Это наиболее простой тип прибора, применяемый для подготовки лакокрасочных материалов. Он является разновидностью капиллярного или проточного устройства.

Неразбавленные растворителями краски обладают различной вязкостью. Ее показатель имеет значение при выполнении малярных работ с использованием краскопульта. Избыточно густые ЛКМ плохо продуваются через его сопло. Кроме этого они не растекается по поверхности, поэтому покрытие покрывается шагренью. Для решение этой проблемы выполняется предварительное определение вязкости краски вискозиметром. После этого она разбавляется растворителем до оптимальной густоты.

Использование чашки-вискозиметра позволяет быстро определить вязкость краски. Этот прибор представляет собой воронку с рукояткой общим объемом обычно 100 мл. В ней имеется отверстие диаметром до 4 мм. Принцип работы прибора заключается в замере времени, которое потребуется, чтобы краска вытекла из воронки. Чем она гуще, тем медленнее вытекает.

Инструкция к прибору крайне проста:

• Воронка полностью наполняется краской, при закрытом сливном отверстии пальцем.
• Палец убирается и запускается таймер отсчета, чтобы измерить, когда струйка краски истощится.

Применяя вискозиметр необходимо стремиться довести вязкость ЛКМ до таких значений измерения:

• Автоэмаль – 15-20 сек.
• Грунтовка – 15-30 сек.
• Латексная краска – 35-45 сек.
• Эмаль – 15-25 сек.
• Молотковая краска – 30-45 сек.

Прибор типа чашки или воронки является самым доступным и простым в применении. Его нередко используют как одноразовое устройство. При желании воспользоваться им повторно, важно провести тщательную мойку от остатков краски, так как ее слой уменьшает диаметр отверстия воронки. Из-за этого все последующие измерения получат искажение.

Суттарда

Также достаточно распространенными в быту является вискозиметр Суттарда. Это устройство представляет собой полый цилиндр из устойчивого к коррозии материала. Он располагается на диске с круговой разметкой.

Суть использования такого вискозиметра заключается в том, что цилиндр устанавливается на шкалу. В него заполняется строительный раствор, обычно штукатурка или гипсовое тесто. После этого цилиндр резко поднимается. Так как у него нет дна, то содержимое растекается по диску.

Применяя устройство этого типа, можно определить текучесть штукатурки, шпаклевки при ее приготовлении. Раствор или клей оптимальной густоты является более простым в нанесении, обладает лучшей прочностью.

Особенности ухода за прибором

Вискозиметр нуждается только в очистке от остатков жидкостей. Мойка выполняется водой, растворителями или специальными средствами, смывающими рабочий материал. Также аппараты, применяемые в области ГРОЕИ, подвергаются проведению поверки. В первую очередь это касается цифровых автоматических моделей. Поверка выполняется с периодичностью 1 год. Для этого используются специальные поверочные жидкости эталонной вязкости. Устройствами измеряется густота веществ, текучесть которых заведомо известна. После этого сравниваются результаты, чтобы определить фактическую погрешность прибора.

Одним из основных свойств жидкостей и газов является вязкость.

Показатель отражает структуру и физико-химическое состояние текучих веществ.

Для контроля и определения параметров вязкости используются специальные анализаторы — вискозиметры.

Что представляют собой вискозиметры

Производится большое количество приборов для анализа вязкости, каждый из которых разработан для определенных веществ и условий измерений.

К наиболее популярным вискозиметрам относятся капиллярные и ротационные устройства:

Капиллярный прибор состоит из следующих основных частей:

• емкости для измерения количества протекающей через капилляр жидкости;
• полой U - образной трубки;
• калиброванного капилляра, диаметром от 0,3 до 0,7 мм;
• блока для определения скорости течения жидкости.

Показатель вязкости определяется по времени истеченияисследуемого вещества через капилляр заданного диаметра.

Конструкция капиллярных вискозиметров.

Основным преимуществом капиллярных измерителей вязкости является возможность моделирования реальных технологических процессов.

Основные узлы ротационных устройств:

• цилиндрический резервуар, заполняемый исследуемым веществом;
• внутреннийцилиндр, соосно помещаемый в полый резервуар;
• электродвигатель, придающий движение ротору;
• электронный блок управления с датчиками.

Один из цилиндров вращается (ротор), а другой (статор) находится в неподвижном состоянии.

Несмотря на широкий ассортимент выпускаемых вискозиметров, их разработки продолжаются, с целью повышения точности и расширения пределов измерений, обеспечения автоматического управления непрерывной работы.

Где используются вискозиметр

Вискозиметры используются для контроля вязкости различных веществ, участвующих в технологических процессах во многих отраслях:

• в медицине приборы используются для измерения вязкости крови человека;
• в фармакологии и косметологии — определение состояния лекарственных препаратов, кремов, мазей и сиропов;
• в пищевой промышленности — анализ напитков, молочных продуктов, меда;
• в химическом производстве — определение вязкости жидких и текучих материалов;
• в строительстве — изготовление лакокрасочных материалов, шпаклевок, клеев, паст.

Постоянно приходится прибегать к регулярному анализу вязкости нефти и продуктов ее переработки в нефтяной отрасли.

Анализаторы вязкости необходимы практически везде, где ведется работа с жидкими текучими материалами, состояние которых должно соответствовать определенным нормам.

Виды вязкости. Как определить

Вязкость — это способность веществ сопротивляться собственному течению за счет сил молекулярного взаимодействия.

Различают два вида вязкости:

Вязкость может измеряться как за счет гидростатического давления, так и и с помощью искусственно создаваемого внешнего давления.

Таблица 1. Вязкость жидкостей при температуре 20°С.

В-во

Динамическая вязкость 10­-3 кг/(м·с)

Кинематическая вязкость10­-6кг/(м2·с-1)

Типы вискозиметров

По области применения приборы подразделяются на лабораторные, промышленные, медицинские.

По температуре исследуемых веществ различают высокотемпературные устройства, работающие при температуре от -60°С, до +2000°С, и приборы изготовленные из нетермостойких материалов.

По принципу действия приборы бывают:

1. Ротационные

Представляют собой устройство, состоящее из двух соосных цилиндров, конусов или сфер правильной геометрической формы, выполненных из термостойких материалов. Наружный цилиндр заполняется исследуемой жидкостью. Один из цилиндров вращается, выполняя функцию ротора.

Принцип действия ротационного вискозиметра заключается в определении меры вязкости на основании измерения угловой скорости вращения ротора, создающего на неподвижном цилиндре определенный момент силы.

Приборы используются для анализа вязкости различных сред при температуре от минус 60°С (масла и нефтепродукты), до плюс 2000°С (расплавленный металл).

Преимущества: возможность непрерывного контроля за состоянием жидких или газообразных соединений. Широкий диапазон измерений, от 0,6 мПа, до 3 000 000 мПа.

Недостатки: низкая, чувствительность, узкий диапазон измерений. Погрешность прибора может достигать 4%.

Ротационный измеритель вязкости.

2. Капиллярные или Отсвальда

Устройства состоят из одного или нескольких резервуаров заданного объема с отходящими круглыми трубками (капиллярами) малого сечения.

Суть метода заключается в определении количества исследуемого вещества, проходящего через капилляры определенной длины и сечения под влиянием перепадов давлений.

Показатели вязкости определяются по расчетам, выполняемым на основании закона Пуазейля.

Капиллярные вискозиметры широко используются для определения вязкости различных расплавов, автомобильных масел и прочих нефтепродуктов.

Преимущества: высокая чувствительность и простота конструкции.

Недостатки: невозможность непрерывных измерений, хрупкость прибора.

Рисунок 4. Капиллярный анализатор вязкости.

3. Вибрационные

Метод основан на определении измерений резонансной частоты колебаний зонда вискозиметра, погруженного в резервуар. Вязкость определяется по силе колебаний, измеренных с помощью градуировочной кривой вискозиметра.

Преимущества: высокая точность измерений, возможность проведения измерений в ходе химических реакций. Способность переносить сильный нагрев или охлаждение.

Недостатки: большая стоимость и сложность конструкции.

4. Ультразвуковые

Компактные приборы состоят из зонда или датчика, соединенного кабелем с электронным блоком.

Принцип действия ультразвуковых вискозиметров основан на измерении затухания амплитуды магнитострикционного зонда (стержня или пластины), вызываемого демпфирующим действием контролируемой жидкой среды.

Преимущества: высокая точность измерений. Подходят для работы с любыми агрессивными средами. Могут производить измерения в инертной атмосфере или вакууме.

Недостатки: не подходит для измерения высокотемпературных веществ.

Ультразвуковой измеритель вязкости.

Ультразвуковые вискозиметры являются самыми точными измерительными приборами.

5. Вискозиметр Гепплера с падающим шариком

Представляет собой стеклянную трубку, наполняемую исследуемым веществом.

Действие вискозиметра основано на Законе Стокса.

Показатель вязкости определяется на основании измерения времени, необходимого для падения шарика под собственным весом через трубку.

Прибор удобен для исследования прозрачных низковязких веществ в пищевой, фармацевтической и нефтехимической отраслях.

Преимущества: доступная цена и простая конструкция.

Недостатки: сложность исследования непрозрачных сред и невозможность постоянного мониторинга.

Прибор Гепплера с падающим шариком.

6. Пузырьковый вискозиметр

Принцип действия устройства заключается в изменении параметров пузырьков газа, и время свободного всплытия. Приборы широко используются в химических и промышленных лабораториях для измерения вязкости различных полимеров, красок, лаков.

Достоинства: возможность исследования очень вязких соединений и высокая точность измерений.

Недостатки: сложность конструкции и высокая стоимость.

7. Чашечный вискозиметр

Приборы, использующие капиллярный метод измерения вязкости, выполненные в виде чашки или воронки. Принцип метода заключается в измерении времени, в течение которого исследуемое вещество вытекает через узкое отверстие воронки. Чем оно гуще, тем медленнее скорость вытекания.

Нередко такие приборы входят в комплектацию краскопультов, имеющих строгое ограничение вязкости красок, которые можно использовать.

Достоинства: простая конструкция, доступная цена.

Недостатки: невозможность непрерывных измерений.

8. Вискозиметр Суттарда

Устройство представляет собой конструкцию из медного или латунного цилиндра, внутренним диаметром 50 мм, помещенного на квадратное основание из стекла, металла или пластика с нанесенной на поверхность шкалой.

Принцип действия прибора основан на измерении диаметра растекания вязкого вещества, залитого в цилиндр.

Вискозиметр Стутторда используют в основном для измерения вязкости строительных растворов (гипсового теста, штукатурки, шпаклевки, клея).

Преимущества: простота конструкции и возможность изготовления собственными силами.

Недостатки: низкая точность измерений.

Измеритель вязкости Стуттарда.

9. Вискозиметр Брукфильда

Показатели вязкости определяются на основании крутящегося момента, необходимого для вращения шпинделя устройства, погруженного в исследуемое вещество.

Самый популярный прибор для контроля вязкости. Метод включен во многие международные стандарты и спецификации.

Достоинства: универсальность применения и точность измерений.

Недостатки: возможность износа вращающихся деталей.

При выборе типа вискозиметра следует учитывать:

• капиллярные приборы наиболее популярные, благодаря высокой чувствительности, точности измерений и доступной стоимости;
• ультразвуковые устройства — самые точные;
• шариковые — идеально подходят для работы в высокотемпературных средах;
• ротационные — имеют самый широкий диапазон измерений, но и самую высокую погрешность.

Вискозиметры выпускают как для мониторинга вязкости в производственных условиях, так и для лабораторных исследований.

Калибровка вискозиметра

Анализаторы вязкости, давно находящиеся в работе, необходимо периодически подвергать поверке или калибровке.

Калибровка вискозиметров осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ и основана на определении времени протекания через прибор эталонной жидкости.

При выполнении поверки следует выполнять температурную корректировку согласно коэффициенту, указанному в сертификате, прилагаемом производителем эталонного раствора.

При калибровке приборов могут использоваться как калибровочные масла, так и эталонные жидкости, кинематические показатели вязкости которых при различных температурах известны.

ГОСТы

Приборы внесены в Государственный Реестр измерительных приборов на основании общих требований и методов испытаний, регламентируемых Государственными стандартами и руководящими документами:

Вся перечисленные выше стандарты являются действующими.

Применение

Приборы применяются для определения вязкости различных жидких и газообразных веществ:

• человеческой крови;
• горюче-смазочных материалов;
• нефтепродуктов;
• расплавленного металла;
• красок, лаков, смол;
• жидких полимеров;
• строительных смесей;
• мазей и кремов;
• расплавленного шоколада;
• молочных и других пищевых продуктов.

Производятся приборы универсального применения и узкоспециализированные устройства, предназначенные для определенного вида соединений.

Измерение вязкости дидкости.

Уход за прибором

Уход за прибором заключается в очистке емкости от остатков жидкости и промывка с помощью растворителя, воды или специальных моющих средств. Вискозиметры необходимо мыть и высушивать после каждого испытания.

Регулярное техническое обслуживание устройства включает:

• чистку измерительных элементов и резервуаров;
• внешний осмотр на наличие механических повреждений;
• проверку нагревателей, датчиков, приводов и элементов управления.

Чтобы не допустить погрешности прибора, вискозиметры нуждаются в ежегодной калибровке с помощью жидкостей эталонной вязкости.

Поверка приборов в первую очередь необходима для цифровых автоматических моделей и устройств, применяемых в системе государственного регулирования обеспечения единства измерений (ГРОЕИ).

Производители

Крупнейшие отечественные и зарубежные производители вискозиметров:

Dong Guan Hong TuoInstruments Co., Ltd

Китайская производственная компания, специализируется на производстве лабораторного оборудования, в том числе вискозиметров марки KREBS-STORMER с цифровым дисплеем.

Shantou Jielian Tech Co., Ltd

Китайский производитель ротационных цифровых вискозиметров с

NANBEI INTERNATIONAL GROUP LIMITED

Научно-исследовательская, опытно-конструкторская производственная китайская компания, выпускающая лабораторное оборудование, в том числе роторные вискозиметры марки NDJ.

Одна из лидирующих компаний по производству лабораторного оборудования и измерительных приборов из Японии. Имеет дочерние предприятия в России, США, Китае и многих других странах мира. Выпускает вибрационные вискозиметры серии SV и SV-A с вращающимся шпинделем.

Российская производственная компания, производитель капиллярных вискозиметров серии ВПЖ.

Ведущий поставщик вискозиметров для испытания буровых растворов выпускает серию полнофункциональных цилиндрических коаксиальных ротационных вискозиметров марки FANN.

Российский производитель и поставщик вискозиметров, предназначенных для измерения вязкости буровых растворов.

Вязкость, внутреннее трение - свойство жидкостей и газов оказывать сопротивление перемещению одного их слоя относительно другого. Вязкость жидкостей легче всего обнаруживается при их переливании или помешивании.

Количественно вязкость характеризуется значением величины, называемой динамической вязкостью или коэффициентом внутреннего трения и обозначаемой n или u. Характерной особенностью этого вида трения является то, что оно наблюдается не на границе твердого тела и жидкости, а во всем объеме жидкости.

Единицей динамической вязкости в Международной системе единиц (СИ) является паскаль-секунда (Па*с). Паскаль-секунда равна динамической вязкости среды, касательное напряжение в которой при ламинарном (упорядоченном) течении и при разности скоростей слоев, находящихся на расстоянии 1 м по нормали к направлению скорости, равной 1 м/с, составляет 1 Па.

Кинематическая вязкость равна отношению динамической вязкости среды к ее плотности при той же температуре:

Единицей кинематической вязкости в СИ является квадратный метр в секунду (м2/с). При кинематической вязкости 1 м2/с динамическая вязкость среды плотностью 1 кг/м3 равна 1 Па*с.

Часто пользуются также величиной относительной, или условной, вязкости (ВУ) - отношением вязкости данной жидкости к вязкости воды при той же температуре (см. ниже).

Широкий диапазон значений вязкости, а также необходимость измерять вязкость в условиях низких или высоких температур и давлений обусловливает большое разнообразие методов определения вязкости и конструкции вискозиметров.

Типы вискозиметров

В зависимости от способа измерения вискозиметры подразделяются на капиллярные (вискозиметры истечения), шариковые, ротационные, вибрационные и ультразвуковые.

При пользовании капиллярными вискозиметрами измеряется время истечения известного количества (объема) жидкости сквозь капиллярные трубки определенного диаметра. Стеклянные капиллярные вискозиметры чаще других используются в практике химических лабораторий.

При пользовании шариковыми вискозиметрами измеряется скорость падения шарика в исследуемой жидкости - она тем меньше, чем больше вязкость жидкости.

В ротационных вискозиметрах измеряется крутящий момент или угловая скорость вращения одного из двух соосных тел, в зазоре между которыми находится испытуемая жидкость. Область измерения вязкости 0,5-1000000 Па*с. Они широко используются для определения вязкости высокомолекулярных жидкостей и растворов полимерных соединений.

Измерение вязкости вибрационными вискозиметрами основано на зависимости амплитуды колебаний тела в исследуемой жидкости от ее вязкости.

Ультразвуковыми вискозиметрами измеряют скорость затухания колебаний магнитострикционного материала, помещенного в исследуемую жидкость.

Независимо от конструкции вискозиметра, определение вязкости следует проводить в условиях строгого термостатирования.

Стеклянные капиллярные вискозиметры

Для измерения вязкости прозрачных жидкостей служат вискозиметры ВПЖ-1, ВПЖ-2, типа Пинкевича, ВПЖМ, а для непрозрачных - ВНЖ (рис. 204).

Кинематическая вязкость жидкости v равна произведению времени т истечения через капилляр определенного ее объема на постоянную вискозиметра C. Постоянная C не зависит от температуры и определяется только геометрическими размерами вискозиметра.

Для определения постоянной вискозиметра пользуются эталонными жидкостями с известной кинематической вязкостью. Измеряя время истечения определенного объема эталонной жидкости определяют постоянную вискозиметра:

Вискозиметры выпускаются с разными капиллярами, причем диаметр капилляра резко сказывается на постоянной вискозиметра. В каждом наборе имеется по девять вискозиметров, диаметры внутренних капилляров которых варьируются в пределах 0,34-5,5 мм, что соответствует значениям С = 0,003-30 сСт/с. Набор вискозиметров типа Пинкевича состоит из 11 вискозиметров с диаметрами капилляров от 0,4 до 4,0 мм.

В качестве эталонной жидкости при калибровке вискозиметров для маловязких жидкостей может служить свежеперегнанная дистиллированная вода, кинематическую вязкость которой принимают равной 1,0067 сСт/с при 20 °С и 0,89748 сСт/с при 25 °С.

По существующему положению каждый капиллярный вискозиметр заводского изготовления должен снабжаться паспортом, в котором указана его постоянная. Так, вискозиметры ВПЖ-1, ВПЖ-2, ВНЖ выпускаются со значением постоянной С: 0,003; 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 1; 3; 10 и 30 сСт/с. Постоянная вискозиметров типа ВПМЖ составляет 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 1 и 3 сСт/с.

Определение кинематической вязкости

Методики определения кинематической вязкости практически наиболее распространены.

Калибровка вискозиметров

Новые вискозиметры, а также вискозиметры, находящиеся давно в работе, следует периодически подвергать проверочной калибровке.

Калибровка заключается в определении времени протекания через вискозиметр эталонной жидкости. Перед выполнением работы вискозиметр промывают последовательно петролейным эфиром, хромовой смесью, водопроводной и дистиллированной водой, спиртом и диэтиловым эфиром, после чего продувают чистым, сухим воздухом.

Пусть для калибровки выбран вискозиметр типа ВПЖ-1 (рис. 204). На отводную трубку 3 надевают резиновый шланг, соединенный с грушей, и, зажав пальцем колено 2, переворачивают вискозиметр, опускают отверстие колена 1 в сосуд с эталонной жидкостью, засасывают ее в вискозиметр с помощью резиновой груши или водоструйного насоса до метки М2, следя за тем, чтобы в расширениях 4 и 5 не образовалось разрывов жидкости. Затем колено 1 вынимают из жидкости и снимают шланг с отводной трубки 3.

На колено 1 надевают резиновую трубку; вискозиметр погружают в жидкостной термостат так, чтобы расширение 4 оказалось в жидкости, и укрепляют строго вертикально с помощью зажима на штативе. Другим зажимом укрепляют термометр, шарик которого должен быть на одном уровне с серединой капилляра 6. В термостате устанавливают температуру 20 ±0,2 °С и вискозиметр выдерживают при этой температуре 10-15 мин.

Затем грушей или насосом, присоединенными к резиновой трубке, засасывают жидкость в колено 1 примерно до 1/3 его высоты, следя, чтобы не образовалось разрывов жидкости или пузырьков воздуха. Прекратив засасывание, дают жидкости стекать в расширение 5 и наблюдают опускание уровня жидкости. Как только уровень вытекающей жидкости коснется метки М1 включают секундомер; когда уровень жидкости коснется метки М2, останавливают секундомер. Записав время истечения жидкости, повторяют определение не менее четырех раз. Затем вискозиметр моют, сушат, вновь заполняют эталонной жидкостью и вновь производят не менее четырех определений.

Если разность между средним временем двух опытов не превышает 0,3%, то находят среднее арифметическое времени истечения т эталонной жидкости в обоих опытах и вычисляют постоянную вискозиметра:

Проведение определения

Определяют время протекания через вискозиметр испытуемой жидкости точно так же, как при калибровке поступали с эталонной. Следует лишь иметь в виду, что время предварительной выдержки вискозиметра с испытуемым веществом в термостате следует увеличивать с повышением температуры проведения испытания (от 10 мин при 20 °С до 20 мин при 100 °С).

Среднюю арифметическую величину времени истечения жидкости в вискозиметре определяют с точностью до 0,1 с и вычисляют кинематическую вязкость (в сантистоксах) по формуле:

где С - постоянная вискозиметра, сСт/с; т - среднее арифметическое время истечения жидкости, с; g - ускорение силы тяжести в месте измерения вязкости, см/с2 (можно принять g/980,7 = 1, если дополнительная погрешность 0,02% не имеет значения); К - коэффициент, учитывающий изменение гидростатического напора жидкости в результате расширения ее при нагревании; для ВПЖ-1 К = 1; для ВПЖ-2 и ВПЖ-4 К = 1 ±0,00004 dt; для ВНЖ K = 1 ±0,000087 dt; для ВПЖМ К = 1 ±0,000074 dt (dt - разность между температурой жидкости при заполнении вискозиметра и при определении вязкости).

Определение динамической вязкости разбавленных растворов полимеров (по ГОСТ 18249-72)

Концентрацию раствора полимера выбирают так, чтобы отношение времени истечения раствора т ко времени истечения растворителя то составляло 1,2-1,6. В соответствии с этим подбирают вискозиметр.

Величина навески полимера, выбор растворителя, его объем и условия растворения указываются в стандартах или технических условиях на данный полимер.

При определении вязкости на вискозиметрах типа ВПЖ-2 приготовляют растворы четырех концентраций, на вискозиметре ВПЖ-1-одной концентрации; растворы меньших концентраций получают разбавлением в самом вискозиметре. Для этого в вискозиметр наливают 13-16 мл раствора, измеряют время истечения, после чего последовательно добавляют измеренный объем растворителя и перед каждым последующим измерением времени истечения тщательно перемешивают. Концентрацию разбавленного раствора А1 вычисляют по формуле:

где А - концентрация раствора полимера, залитого в вискозиметр, г/мл; V - объем раствора в вискозиметре, мл; V1 - объем добавленного растворителя, мл.

Вискозиметр типа ВПЖ-2 заполняют чистым растворителем или раствором так же, как описано выше. Отклонения температуры термостатирования не должны превышать при комнатных температурах ±0,05 °С, при повышенных ±0,15 °С. Уровень термостатирующей жидкости должен быть на 3-4 см ниже верхнего конца колена вискозиметра.

После 15-минутного термостатирования вискозиметра с растворителем или раствором полимера определяют время истечения растворителя т0 или растворов различных концентраций т. При этом за результат принимают среднее арифметическое не менее трех определений, расхождение между которыми не должно превышать 0,4 с.

Динамическая вязкость разбавленных растворов n или растворителя n0 (в сантипуазах) вычисляют по формулам:

где С - постоянная вискозиметра, сСт/с; р, р0 - плотность раствора полимера или растворителя при температуре испытания, г/см3; т, т0 - время истечения раствора или растворителя, с.

Определение условной вязкости

Метод определения условной вязкости применяется для нефтепродуктов, лакокрасочных материалов и ряда других вязких жидкостей, вязкость которых нельзя определить с помощью стеклянных капиллярных вискозиметров. Для ряда нефтепродуктов вязкость нормируется в условных единицах.

Условной вязкостью называют отношение времени истечения из вискозиметра типа ВУ 200 мл испытуемого продукта при температуре испытания ко времени истечения 200 мл дистиллированной воды при температуре 20 °С, являющемуся постоянной (водным числом) прибора. Величина этого отношения выражается как число условных градусов.

Водное число вискозиметра должно контролироваться лабораторией организации, которой принадлежит прибор.

Условная вязкость при температуре t обозначается знаком ВУt.

Прибором для измерения условной вязкости служит вискозиметр типа ВУ-4 (рис. 205). Он состоит из резервуара 1 с трубкой 8 в его дне. Резервуар помещают в сосуд 2, служащий водяной или масляной баней. Резервуар закрывают крышкой с двумя отверстиями. В одно из отверстий вставляют деревянный стержень 6, который закрывает трубку 8; в другое помещают термометр 4. Внутри резервуара 1, на равном расстоянии от дна, прикреплены три заостренных изогнутых вверх под прямым углом штифта 5. По ним устанавливают уровень наливаемой в резервуар исследуемой жидкости, и, кроме того, эти штифты служат для установки прибора в горизонтальное положение. Во внешнем резервуаре помещены мешалка 7 и термометр со шкалой от 10 до 110 °С и ценой деления 1 °С.

Прибор устанавливают на железном треножнике 10, на двух ножках которого имеются установочные винты 9. Для подогрева термостатирующей жидкости в сосуде 2 к треножнику прикрепляется газовая горелка или прибор снабжают электрообогревательным устройством с терморегулятором.

Для измерения объема вытекающей из вискозиметра жидкости к прибору прилагается специальная мерная колба, калиброванная при 20 °С на 200 мл.

Определение водного числа вискозиметра ВУ

Внутренний резервуар промывают последовательно петролейным или диэтиловым эфиром, этиловым спиртом и дистиллированной водой и высушивают воздухом. Затем вискозиметр вставляют ножками в прорези треножника и закрепляют зажимными винтами. Выходное отверстие 3 закрывают чистым стержнем 6. Во внутренний резервуар вискозиметра 1 наливают профильтрованную дистиллированную воду до уровня, при котором острия трех штифтов 5 едва лишь выдаются над зеркальной поверхностью воды; температура воды должна быть 20 ±0,2 °С.

Водой такой же температуры заполняют и внешний сосуд 2. Мерную колбу подставляют под сточную трубку 8 внутреннего резервуара и, приподняв стержень 6, спускают всю воду из резервуара в колбу, не замеряя времени ее истечения; при этом водой наполняется и вся трубка 8, на нижнем конце которой повисает капля воды. Опустив конец стержня 6 в выходное отверстие 3, вновь осторожно выливают воду из колбы в резервуар по стеклянной палочке; опорожненную колбу держат 1-2 мин над резервуаром в опрокинутом положении и затем вновь подставляют под сточную трубку.

Воду во внутреннем резервуаре и внешнем сосуде тщательно перемешивают: в первом - вращением крышки вокруг стержня 6, во втором - мешалкой 7. Убедившись, что температура воды в обоих резервуарах равна 20 °С и в течение 5 мин отклонение температуры не превышает ±0,2 °С, приподнимают коротким движением стержень 6, пуская одновременно секундомер, и наблюдают вытекание воды из резервуара. В момент, когда нижний край мениска достигнет кольцевой метки на колбе, останавливают секундомер. Наблюдение времени истечения 200 мл дистиллированной воды повторяют не менее 4 раз. Для стандартного вискозиметра время истечения 200 мл воды при 20 °С должно быть равным 51 ±1 с.

Проведение определения

Перед каждым определением резервуар 1 промывают и высушивают. Сточное отверстие закрывают стержнем 6 и наполняют внутренний резервуар испытуемой жидкостью, предварительно подогретой несколько выше заданной температуры определения. Уровень налитой жидкости должен быть немного выше остриев штифтов 5.

В сосуд 2 наливают воду (при определении вязкости до 80 °С) или вазелиновое масло, нагретые несколько выше заданной температуры определения.

Подняв немного стержень 6, дают стечь избытку испытуемой жидкости, с тем чтобы острия всех трех штифтов лишь едва заметно выдавались над уровнем жидкости.

Установив вискозиметр, закрывают его крышкой и под сточное отверстие ставят чистую специальную мерную колбу на 200 мл, в то же время осторожно вращая вокруг стержня крышку прибора, в которую вставлен термометр.

Когда термометр будет показывать точно заданную температуру определения, следует выждать 5 мин, быстро вынуть стержень и одновременно пустить секундомер. Когда жидкость в мерной колбе дойдет точно до метки, секундомер останавливают и отсчитывают время истечения с точностью до 0,2 с.

Условную вязкость при температуре t в условных градусах вязкости вычисляют по формуле:

где тt - время истечения из вискозиметра 200 мл испытуемого продукта при температуре t, с; тH2O - водное число вискозиметра, с.

Читайте также:

  
• Рекомендации для родителей в детском саду средняя группа по развитию речи
  
• Сопровождение организованных школьных групп в городской среде
  
• Социокультурные модели воспитания детей кратко
  
• Компетенции учителя технологии в начальной школе
  
• Эволюция княжеской власти и вечевой организации в период ордынского владычества кратко