Вискозиметр

Вискозиметра (также называемый вискозиметр ) представляет собой инструмент , используемый для измерения вязкости в виде жидкости . Для жидкостей с вязкостью, которая меняется в зависимости от условий потока , используется прибор, называемый реометром . Таким образом, реометр можно рассматривать как особый тип вискозиметра. ^[1] Вискозиметры измеряют только при одном условии потока.

В общем, либо жидкость остается неподвижной, и объект движется через нее, либо объект неподвижен, и жидкость движется мимо него. Сопротивление, вызванное относительным движением жидкости и поверхности, является мерой вязкости. Условия потока должны иметь достаточно малое значение числа Рейнольдса, чтобы был ламинарный поток .

При 20  ° C динамическая вязкость (кинематическая вязкость × плотность) воды составляет 1,0038 мПа · с, а ее кинематическая вязкость (произведение времени истечения на коэффициент) составляет 1,0022 мм ² / с. Эти значения используются для калибровки определенных типов вискозиметров.  

Стандартные лабораторные вискозиметры для жидкостей [ править ]

Вискозиметры Оствальда измеряют вязкость жидкости с известной плотностью.

Вискозиметры с U-образной трубкой [ править ]

Эти устройства также известны как стеклянные капиллярные вискозиметры или вискозиметры Оствальда , названные в честь Вильгельма Оствальда . Другая версия - вискозиметр Уббелоде., который состоит из U-образной стеклянной трубки, удерживаемой вертикально в ванне с регулируемой температурой. В одном плече U находится вертикальный участок точного узкого канала (капилляр). Вверху есть лампочка, с другой лампочкой внизу на другом плече. При использовании жидкость всасывается в верхнюю колбу, а затем пропускается через капилляр в нижнюю колбу. Две отметки (одна над и под верхней лампочкой) указывают на известный объем. Время, необходимое для прохождения уровня жидкости между этими отметками, пропорционально кинематической вязкости. Калибровку можно выполнить с использованием жидкости с известными свойствами. Большинство коммерческих единиц имеют коэффициент преобразования.

Измеряется время, необходимое для протекания испытательной жидкости через капилляр известного диаметра с определенным коэффициентом между двумя отмеченными точками. Путем умножения затраченного времени на коэффициент вискозиметра получается кинематическая вязкость.

Такие вискозиметры можно разделить на прямоточные и обратные. Вискозиметры с обратным потоком имеют резервуар над маркировкой, а у прямоточных вискозиметров резервуар находится ниже маркировки. Существуют такие классификации, чтобы уровень можно было определить даже при измерении непрозрачных или окрашивающих жидкостей, в противном случае жидкость покроет отметки и сделает невозможным измерение времени, когда уровень проходит отметку. Это также позволяет вискозиметру иметь более 1 набора меток, чтобы сразу определить время, необходимое для достижения 3-й метки ^{[ пояснить ]}, таким образом давая 2 тайминга и позволяя последующий расчет определяемости для обеспечения точных результатов. Использование двух таймингов в одном вискозиметре за один цикл возможно только в том случае, если измеряемый образец имеет ньютоновские свойства . В противном случае изменение приводного напора, которое, в свою очередь, изменяет скорость сдвига, приведет к разной вязкости для двух ламп.

Вискозиметры с падающей сферой [ править ]

Ползучий поток мимо сферы

Закон Стокса лежит в основе вискозиметра с падающей сферой, в котором жидкость неподвижна в вертикальной стеклянной трубке. Сфера известного размера и плотности может опускаться через жидкость. При правильном выборе он достигает предельной скорости , которую можно измерить по времени, необходимому для прохождения двух отметок на трубке. Электронное зондирование может использоваться для непрозрачных жидкостей. Зная конечную скорость, размер и плотность сферы, а также плотность жидкости, закон Стокса можно использовать для расчета вязкости жидкости. В классическом эксперименте обычно используются стальные шарикоподшипники разного диаметра для повышения точности расчетов. В школьном эксперименте используется глицеринкак жидкость, и этот метод используется в промышленности для проверки вязкости жидкостей, используемых в технологических процессах. В его состав входит множество различных масел и полимерных жидкостей, например растворы ^{[ пояснить ]} .

В 1851 году Джордж Габриэль Стокс вывел выражение для силы трения (также называемой силой сопротивления ), действующей на сферические объекты с очень малыми числами Рейнольдса (например, очень маленькие частицы) в непрерывной вязкой жидкости , изменив предел малой массы жидкости для вообще неразрешимые уравнения Навье – Стокса :

${\ Displaystyle F = 6 \ пи р \ эта v,}$

куда

${\ displaystyle F}$ сила трения,

${\ displaystyle r}$ - радиус сферического объекта,

${\ displaystyle \ eta}$ вязкость жидкости,

${\ displaystyle v}$ - скорость частицы.

Если частицы падают в вязкой жидкости под собственным весом, то конечная скорость, также известная как скорость оседания, достигается, когда сила трения в сочетании с выталкивающей силой точно уравновешивает гравитационную силу . Результирующая скорость осаждения (или конечная скорость ) определяется как

${\ displaystyle V _ {\ text {s}} = {\ frac {2} {9}} {\ frac {r ^ {2} g (\ rho _ {p} - \ rho _ {f})} {\ mu}},}$

куда:

V _s - скорость оседания частицы (м / с): вертикально вниз, если ρ _p > ρ _f , вверх, если ρ _p < ρ _f ,

r - стоксовский радиус частицы (м),

g - ускорение свободного падения (м / с ² ),

ρ _p - плотность частиц (кг / м ³ ),

ρ _f - плотность жидкости (кг / м ³ ),

μ - (динамическая) вязкость жидкости (Па · с).

Обратите внимание, что поток Стокса предполагается, поэтому число Рейнольдса должно быть небольшим.

Фактором, ограничивающим достоверность этого результата, является шероховатость используемой сферы.

Модификация вискозиметра с прямой падающей сферой представляет собой вискозиметр с катящимся шариком, который измеряет время, когда шарик катится по склону, будучи погруженным в испытательную жидкость. Это можно еще больше улучшить, используя запатентованную V-образную пластину, которая увеличивает количество оборотов до пройденного расстояния, позволяя создавать более компактные и портативные устройства. Управляемое катящееся движение шара позволяет избежать турбулентности в жидкости, которая в противном случае возникла бы при падении шара. ^[2] Этот тип устройства также подходит для использования на борту судна. ^{[ почему? ]}

Вискозиметр с падающим шариком [ править ]

В 1932 году Фриц Хепплер получил патент на вискозиметр с падающим шариком, названный в его честь - первый в мире вискозиметр для определения динамической вязкости. Другие первые в мире вискозиметры, разработанные Фрицем Хепплером в Медингене (Германия), представляют собой консистометр с шариковым давлением и реовискозиметр, см. ^{[ Где? ]} Вискозиметр Kugeldruck = шариковый вискозиметр.

Вискозиметр с падающим поршнем [ править ]

Также известен как вискозиметр Норкросса в честь его изобретателя Остина Норкросса. Принцип измерения вязкости в этом прочном и чувствительном промышленном устройстве основан на узле поршень и цилиндр. Поршень периодически поднимается воздушным подъемным механизмом, втягивая измеряемый материал вниз через зазор (зазор) между поршнем и стенкой цилиндра в пространство, образованное под поршнем, когда он поднимается. Затем сборку обычно задерживают на несколько секунд, а затем позволяют ей упасть под действием силы тяжести, вытесняя образец по тому же пути, по которому он вошел, создавая эффект сдвига для измеряемой жидкости, что делает этот вискозиметр особенно чувствительным и подходящим для измерения. определенный тиксотропныйжидкости. Время падения является мерой вязкости, при этом зазор между поршнем и внутренней частью цилиндра образует измерительное отверстие. Контроллер вязкости измеряет время падения (время падения в секундах является мерой вязкости) и отображает полученное значение вязкости. Контроллер может откалибровать значение времени падения в секундах стакана (известном как стаканчик оттока), универсальной секунде Сейболта (SUS) или сантипуазе .

Промышленное использование популярно из-за простоты, повторяемости, низких эксплуатационных расходов и долговечности. На этот тип измерения не влияют скорость потока или внешние вибрации. Принцип работы может быть адаптирован для множества различных условий, что делает его идеальным для сред управления технологическим процессом .

Вискозиметр с качающимся поршнем [ править ]

Иногда называемый электромагнитным вискозиметром или вискозиметром EMV, был изобретен в Кембриджском Вискозиметре (официально Кембриджские прикладные системы)в 1986 году. Датчик (см. рисунок ниже) состоит из измерительной камеры и поршня, находящегося под магнитным воздействием. Производятся измерения, при которых образец сначала вводится в терморегулируемую измерительную камеру, где находится поршень. Электроника приводит поршень в колебательное движение в измерительной камере с помощью управляемого магнитного поля. Напряжение сдвига накладывается на жидкость (или газ) из-за перемещения поршня, а вязкость определяется путем измерения времени перемещения поршня. Параметры конструкции для кольцевого зазора между поршнем и измерительной камерой, напряженность электромагнитного поля и расстояние перемещения поршня используются для расчета вязкости в соответствии с законом вязкости Ньютона.

Технология вискозиметра с качающимся поршнем была адаптирована для испытаний вязкости малых образцов и микропробов в лабораторных условиях. Он также был адаптирован для измерения вязкости при высоком давлении и вязкости при высоких температурах как в лабораторных, так и в производственных условиях. Датчики вязкости были масштабированы для широкого спектра промышленных приложений, таких как малогабаритные вискозиметры для использования в компрессорах и двигателях, проточные вискозиметры для процессов нанесения покрытия погружением, поточные вискозиметры для использования на нефтеперерабатывающих заводах и сотни других приложений. . Повышение чувствительности современной электроники стимулирует рост популярности вискозиметров с качающимся поршнем в академических лабораториях, изучающих вязкость газа.

Вибрационные вискозиметры [ править ]

Вибрационные вискозиметры восходят к приборам Bendix 1950-х годов, которые относятся к тому классу, который работает, измеряя затухание колеблющегося электромеханического резонатора, погруженного в жидкость, вязкость которой необходимо определить. Резонатор обычно колеблется в торсионном или поперечном направлении (как консольная балка или камертон). Чем выше вязкость, тем большее демпфирование накладывается на резонатор. Затухание резонатора можно измерить одним из нескольких методов:

1. Измерение потребляемой мощности, необходимой для поддержания постоянной амплитуды колебаний осциллятора. Чем выше вязкость, тем больше мощности требуется для поддержания амплитуды колебаний.
2. Измерение времени затухания колебаний после выключения возбуждения. Чем выше вязкость, тем быстрее затухает сигнал.
3. Измерение частоты резонатора как функции фазового угла между сигналами возбуждения и отклика. Чем выше вязкость, тем больше изменение частоты для данного фазового перехода.

Вибрационный инструмент также страдает отсутствием определенного поля сдвига, что делает его непригодным для измерения вязкости жидкости, поведение потока которой заранее неизвестно.

Вибрационные вискозиметры - это надежные промышленные системы, используемые для измерения вязкости в технологических условиях. Активная часть датчика - вибрирующий стержень. Амплитуда колебаний изменяется в зависимости от вязкости жидкости, в которую погружен стержень. Эти измерители вязкости подходят для измерения засоряющих жидкостей и жидкостей с высокой вязкостью, в том числе с волокнами (до 1000 Па · с). В настоящее время многие отрасли промышленности по всему миру считают эти вискозиметры наиболее эффективной системой для измерения вязкости широкого спектра жидкостей; Напротив, ротационные вискозиметры требуют большего обслуживания, не могут измерять забивающую жидкость и требуют частой калибровки после интенсивного использования. Вибрационные вискозиметры не имеют движущихся частей, слабых частей, а чувствительная часть обычно имеет небольшие размеры. Даже очень простойили кислотные жидкости могут быть измерены путем добавления защитного покрытия, такого как эмаль , или путем замены материала датчика на материал, такой как нержавеющая сталь 316L . Вибрационные вискозиметры - это наиболее широко используемый линейный прибор для контроля вязкости технологической жидкости в резервуарах и трубопроводах.

Кварцевый вискозиметр [ править ]

Кварцевый вискозиметр - это особый тип вибровискозиметра. Здесь колеблющийся кристалл кварца погружен в жидкость, и конкретное влияние на колебательное поведение определяет вязкость. Принцип кварцевой вискозиметрии основан на идее У. П. Мейсона. Основная концепция - применение пьезоэлектрического кристалла для определения вязкости. Частое электрическое поле, приложенное к осциллятору, вызывает движение датчика и приводит к сдвигу жидкости. Затем на движение датчика влияют внешние силы (напряжение сдвига) жидкости, которые влияют на электрический отклик датчика. ^[3]Процедура калибровки как предварительное условие определения вязкости с помощью кристалла кварца восходит к Б. Боде, который способствовал детальному анализу электрических и механических характеристик передачи колебательной системы. ^[4] На основе этой калибровки был разработан кварцевый вискозиметр, который позволяет непрерывно определять вязкость в покоящихся и текущих жидкостях. ^[5]

Кварцевые микровесы [ править ]

В Пьезокварцевые функционирует в качестве вибрационного вискозиметра с помощью пьезоэлектрических свойств , присущих кварца для выполнения измерения проводимости спектров жидкостей и тонких пленок , подвергшихся воздействию поверхности кристалла. ^[6] Из этих спектров отслеживаются сдвиги частоты и уширение пиков для резонансных и обертонных частот кристалла кварца, которые используются для определения изменений массы, а также вязкости , модуля сдвига.и другие вязкоупругие свойства жидкости или тонкой пленки. Одним из преимуществ использования микровесов с кристаллами кварца для измерения вязкости является небольшое количество пробы, необходимое для получения точных измерений. Однако из-за зависимости вязкоупругих свойств от методов подготовки образцов и толщины пленки или объемной жидкости при измерениях вязкости между образцами могут быть погрешности до 10%. ^[6]

В интересном методе измерения вязкости жидкости с помощью кварцевых микровесов, который улучшает согласованность измерений, используется капельный метод. ^{[7] [8]} Вместо того, чтобы создавать тонкую пленку или погружать кристалл кварца в жидкость, на поверхность кристалла падает одна капля интересующей жидкости. Вязкость извлекается из сдвига частотных данных с использованием следующего уравнения

${\displaystyle \Delta f=-f_{0}^{3/2}{\sqrt {\frac {\eta _{l}\rho _{l}}{\pi \mu _{Q}\rho _{Q}}}}}$

где - резонансная частота,  - плотность жидкости,  - модуль сдвига кварца,  - плотность кварца. ^[8] Расширение этого метода корректирует сдвиг резонансной частоты на размер капли, нанесенной на кристалл кварца. ^[7]${\displaystyle f_{0}}$${\displaystyle \rho _{l}}$${\displaystyle \mu _{Q}}$${\displaystyle \rho _{Q}}$

Ротационные вискозиметры [ править ]

В ротационных вискозиметрах используется идея о том, что крутящий момент, необходимый для поворота объекта в жидкости, является функцией вязкости этой жидкости. Они измеряют крутящий момент, необходимый для вращения диска или бобины в жидкости с известной скоростью.

Вискозиметры типа "чашка и боб" работают, определяя точный объем образца, подлежащего разрезанию в испытательной ячейке; крутящий момент, необходимый для достижения определенной скорости вращения, измеряется и наносится на график. В вискозиметрах типа «чашка и боб» есть две классические геометрии, известные как системы «Куэтта» или «Сирла», которые различаются в зависимости от того, вращается ли чашка или боб. Вращающаяся чашка предпочтительнее в некоторых случаях, потому что она уменьшает возникновение вихрей Тейлора при очень высоких скоростях сдвига, но вращающийся боб используется чаще, поскольку конструкция прибора может быть более гибкой и для других геометрий.

Вискозиметры типа «конус и пластина» используют узкоугольный конус в непосредственной близости от плоской пластины. В этой системе скорость сдвига между геометриями постоянна при любой заданной скорости вращения. Вязкость легко рассчитать по напряжению сдвига (по крутящему моменту) и скорости сдвига (по угловой скорости).

Если испытание с любой геометрией проходит через таблицу с несколькими скоростями сдвига или напряжениями, данные можно использовать для построения кривой потока, то есть графика вязкости в зависимости от скорости сдвига. Если вышеуказанный тест проводится достаточно медленно для того, чтобы измеренное значение (напряжение сдвига, если скорость регулируется, или наоборот) достигло устойчивого значения на каждом этапе, данные считаются «равновесными», и тогда график «кривая равновесного потока». Это предпочтительнее неравновесных измерений, так как данные обычно могут быть воспроизведены на множестве других инструментов или с другой геометрией.

Расчет форм-факторов скорости сдвига и напряжения сдвига [ править ]

Реометры и вискозиметры работают с крутящим моментом и угловой скоростью. Поскольку вязкость обычно рассматривается с точки зрения напряжения сдвига и скорости сдвига, необходим метод для преобразования «номеров приборов» в «числа реологии». Каждая измерительная система, используемая в приборе, имеет соответствующие «форм-факторы» для преобразования крутящего момента в напряжение сдвига и преобразования угловой скорости в скорость сдвига.

Мы будем называть форм-фактор напряжения сдвига C ₁ и коэффициент скорости сдвига C ₂ .

напряжение сдвига = крутящий момент ÷ C ₁ .

скорость сдвига = C ₂ × угловая скорость.

Для некоторых измерительных систем, таких как параллельные пластины, пользователь может установить зазор между измерительными системами. В этом случае используется уравнение

скорость сдвига = C ₂ × угловая скорость / зазор.

вязкость = напряжение сдвига / скорость сдвига.

В следующих разделах показано, как рассчитываются форм-факторы для каждой измерительной системы.

Конус и пластина [ править ]

${\displaystyle {\begin{aligned}C_{1}&={\frac {3}{2}}r^{3},\\C_{2}&={\frac {1}{\theta }},\end{aligned}}}$

куда

r - радиус конуса,

θ - угол конуса в радианах.

Параллельные пластины [ править ]

${\displaystyle {\begin{aligned}C_{1}&={\frac {3}{2}}r^{3},\\C_{2}&={\frac {3}{4}}r,\end{aligned}}}$

где r - радиус пластины.

Примечание. Напряжение сдвига меняется по радиусу параллельной пластины. Приведенная выше формула относится к положению радиуса 3/4, если тестовый образец является ньютоновским.

Коаксиальные цилиндры [ править ]

${\displaystyle {\begin{aligned}C_{1}&={\frac {1}{3}}r_{\text{a}}^{2}H,\\C_{2}&={\frac {2r_{\text{i}}^{2}r_{\text{o}}^{2}}{r_{\text{a}}^{2}\left(r_{\text{o}}^{2}-r_{\text{i}}^{2}\right)}},\end{aligned}}}$

куда:

r _a = ( r _i + r _o ) / 2 - средний радиус,

r _i - внутренний радиус,

r _o - внешний радиус,

H - высота цилиндра.

Примечание: C ₁ принимает напряжение сдвига как напряжение, возникающее при среднем радиусе r _a .

Электромагнитный вискозиметр с вращающейся сферой (вискозиметр EMS) [ править ]

Вискозиметр EMS измеряет вязкость жидкостей путем наблюдения за вращением сферы, вызванной электромагнитным взаимодействием: два магнита, прикрепленные к ротору, создают вращающееся магнитное поле. Образец ③ для измерения находится в небольшой пробирке ②. Внутри трубки находится алюминиевый шар. Трубка расположена в камере с регулируемой температурой ① и установлена ​​так, что сфера расположена в центре двух магнитов.

Вращающееся магнитное поле наводит в сфере вихревые токи. Получающееся в результате лоренцево взаимодействие между магнитным полем и этими вихревыми токами создает крутящий момент, который вращает сферу. Скорость вращения сферы зависит от скорости вращения магнитного поля, величины магнитного поля и вязкости образца вокруг сферы. За движением шара следит видеокамера ⑤, расположенная под ячейкой. Крутящий момент , приложенный к сфере пропорционален разности угловой скорости магнитного поля Ω _B и один из области Ω _S . Таким образом, существует линейная зависимость между ( Ω _B - Ω _S ) / Ω_S и вязкость жидкости.

Этот новый принцип измерения был разработан Сакаи и др. в Токийском университете. Вискозиметр EMS отличается от других ротационных вискозиметров тремя основными характеристиками:

• Все части вискозиметра, которые непосредственно контактируют с образцом, одноразовые и недорогие.
• Измерения проводятся в герметичном сосуде для образцов.
• Для вискозиметра EMS требуется очень небольшое количество пробы (0,3 мл).

Вискозиметр Стабингера [ править ]

Модифицировав классический ротационный вискозиметр Куэтта, можно совместить точность определения кинематической вязкости с широким диапазоном измерения.

Внешний цилиндр вискозиметра Стабингера представляет собой заполненную пробой трубку, которая вращается с постоянной скоростью в медном корпусе с регулируемой температурой. Полый внутренний цилиндр, имеющий форму конического ротора, центрируется внутри образца за счет эффектов гидродинамической смазки ^[9] и центробежных сил . Таким образом полностью исключается трение в подшипниках , которое является неизбежным фактором в большинстве вращающихся устройств. Сдвиговые силы вращающейся жидкости приводят в движение ротор, в то время как магнит внутри ротора образует вихретоковый тормоз с окружающим его медным корпусом. Между движущей и тормозящей силами устанавливается равновесная частота вращения ротора, которая является однозначной мерой динамической вязкости. Скорость иИзмерение крутящего момента осуществляется без прямого контакта с помощью датчика Холла , считающего частоту вращающегося магнитного поля . Это обеспечивает высокоточное разрешение крутящего момента 50  пН · м и широкий диапазон измерения от 0,2 до 30 000 мПа · с с одной измерительной системой. Встроенное устройство измерения плотности, основанное на принципе колеблющейся U-образной трубки, позволяет определять кинематическую вязкость по измеренной динамической вязкости с использованием соотношения

${\displaystyle \nu ={\frac {\eta }{\rho }},}$

куда:

ν - кинематическая вязкость (мм ² / с),

η - динамическая вязкость (мПа · с),

ρ - плотность (г / см ³ ).

Пузырьковый вискозиметр [ править ]

Пузырьковые вискозиметры используются для быстрого определения кинематической вязкости известных жидкостей, таких как смолы и лаки. Время, необходимое для подъема пузырька воздуха, прямо пропорционально вязкости жидкости, поэтому чем быстрее поднимается пузырь, тем ниже вязкость. В методе сравнения по алфавиту используются 4 комплекта эталонных трубок с буквенными обозначениями от A5 до Z10 известной вязкости для покрытия диапазона вязкости от 0,005 до 1000 стоксов . В методе прямого измерения времени используется одна трехстрочная временная трубка для определения «пузырьковых секунд», которые затем могут быть преобразованы в сток. ^[10]

Этот метод достаточно точен, но измерения могут отличаться из-за различий в плавучести из-за изменения формы пузырька в трубе. ^[10] Однако это не вызывает серьезных просчетов.

Вискозиметр с прямоугольной щелью [ править ]

Базовая конструкция вискозиметра / реометра с прямоугольной щелью состоит из канала с прямоугольной щелью и однородной площадью поперечного сечения. Через этот канал с постоянным расходом прокачивается испытательная жидкость. Несколько датчиков давления, установленных заподлицо на линейных расстояниях вдоль направления потока, измеряют падение давления, как показано на рисунке:

Принцип измерения: щелевой вискозиметр / реометр основан на фундаментальном принципе, согласно которому вязкая жидкость сопротивляется потоку, демонстрируя понижающееся давление по длине щели. Уменьшение или падение давления ( ∆ P ) коррелирует с напряжением сдвига на границе стенки. Кажущаяся скорость сдвига напрямую связана со скоростью потока и размером щели. Рассчитываются кажущаяся скорость сдвига, напряжение сдвига и кажущаяся вязкость :

${\displaystyle {\begin{aligned}{\dot {\gamma }}_{\text{a}}&={\frac {6Q}{wh^{2}}},\\\sigma &={\frac {wh}{2(w+h)}}{\frac {\Delta P}{l}},\\\eta _{\text{a}}&={\frac {\sigma }{{\dot {\gamma }}_{\text{a}}}},\end{aligned}}}$

куда

${\displaystyle {\dot {\gamma }}}$- кажущаяся скорость сдвига (с ⁻¹ ),

σ - напряжение сдвига (Па),

η _a - кажущаяся вязкость (Па · с),

∆ P - перепад давления между ведущим датчиком давления и последним датчиком давления (Па),

Q - расход (мл / с),

w - ширина проточного канала (мм),

h - глубина проточного канала (мм),

l - расстояние между ведущим датчиком давления и последним датчиком давления (мм).

Для определения вязкости жидкости образец жидкости прокачивается через щелевой канал с постоянной скоростью потока и измеряется падение давления. Следуя этим уравнениям, кажущаяся вязкость рассчитывается для кажущейся скорости сдвига. Для ньютоновской жидкости кажущаяся вязкость такая же, как истинная вязкость, и достаточно одного измерения скорости сдвига. Для неньютоновских жидкостей кажущаяся вязкость не является истинной вязкостью. Чтобы получить истинную вязкость, кажущуюся вязкость измеряют при нескольких кажущихся скоростях сдвига. Затем вычисляются истинные вязкости η при различных скоростях сдвига с использованием поправочного коэффициента Вайссенберга – Рабиновича – Муни:

${\displaystyle {\frac {1}{\eta }}={\frac {1}{2\eta _{\text{a}}}}\left(2+{\frac {\mathrm {d} \ln {{\dot {\gamma }}_{\text{a}}}}{\mathrm {d} \ln {\sigma }}}\right).}$

Рассчитанная истинная вязкость совпадает со значениями конуса и пластины при той же скорости сдвига.

Модифицированная версия вискозиметра / реометра с прямоугольной щелью также может использоваться для определения кажущейся вязкости при растяжении .

Вискозиметр Кребса [ править ]

Вискозиметр Кребса использует цифровой график и небольшой шпиндель с боковым плечом для измерения вязкости жидкости. В основном он используется в лакокрасочной промышленности.

Разные типы вискозиметров [ править ]

В других типах вискозиметров используются шарики или другие предметы. Вискозиметры, которые могут характеризовать неньютоновские жидкости , обычно называют реометрами или пластометрами .

В вискозиметре ICI «Оскар» запечатанный баллон с жидкостью колебался крутильно, и с помощью хитроумных методов измерения можно было измерить как вязкость, так и эластичность образца.

Марш Воронка мера вискозиметра вязкость от времени ( эффлюксного времени ) он принимает известный объем жидкости вытекать из основания конуса через короткую трубку. Это в принципе похоже на проточные стаканы (отводящие стаканы), такие как стаканы Ford , Zahn и Shell, в которых используются разные формы конуса и разные размеры сопел. Измерения можно проводить в соответствии с ISO 2431, ASTM D1200-10 или DIN 53411.

Реометр гибкого лезвия улучшает точность измерений для жидкостей нижней вязкости , использующих тонких изменения в поле потока из - за гибкости перемещения или неподвижного лезвия (иногда называют крылом или односторонний-зафиксированный консольным).

См. Также [ править ]

• Измерение расхода
• Уравнение Пуазейля
• Вискотерм

Ссылки [ править ]

• Британский институт стандартов BS ISO / TR 3666: 1998 Вязкость воды
• Британский институт стандартов BS 188: 1977 Методы определения вязкости жидкостей

Внешние ссылки [ править ]

• RHEOTEST Medingen GmbH - История и коллекция реологических инструментов времен Фрица Хепплера
• ASTM International (ASTM D7042)
• Таблицы преобразования вязкости
• [1] - Alpha Technologies (ранее Monsanto Instruments and Equipment) - Акрон, Огайо, США
• Вископедия | Бесплатная база знаний по вязкости