Viskositeten af forskellige væsker måles med specielle enheder - viskosimeter. I henhold til egenskaberne og designet skelnes flere typer af disse enheder. En af dem er et rotationsviskosimeter, der er i stand til at vurdere et mediums permeabilitet.
Forskellige apparater
Instrumenter, der bruges til at måle en væskes viskositet, er norm alt opdelt i tre store grupper:
Kapillærviskosimeter
Mekanisk viskosimeter
Roterende viskosimeter
Lad os overveje hver af arterne mere detaljeret.
Mekaniske enheder
Kategorien af mekaniske viskosimeter er en række forskellige instrumenter baseret på væskers mekaniske egenskaber. Disse kan være resonans-, boble-, kugletypemålere. Hvis de to første typer oftest bruges i laboratoriet, så findes sidstnævnte i hverdagen. Dets funktionsprincip er baseret på opdagelsen af Galileo.
Inde i enheden er der en "bod", hvor bolden er placeret. Efter at have fyldt enheden med væske,hvis viskositet skal bestemmes, falder kuglen. Den nøjagtige tid, det tager for bolden at falde til kontaktområdet, måles. Den betingede viskositet bestemmes af dette tidsinterval.
enheder af kapillartype
Kapillærviskosimeteret i sit design har et tyndt rør med en kendt diameter. Testvæsken strømmer gennem dette rør. Den samme væske ledes også gennem et rør med en stor diameter, inden i hvilket der ikke skabes nogen kapillæreffekt. Oftest flyder væsken under tyngdekraften (dvs. fra top til bund). Men i nogle enheder skabes kunstigt tryk. Den tid, det tager for væsken at strømme ud af begge rør, måles. Dernæst beregnes deres forskel. Viskositetsværdien vil være proportional med værdien af denne forskel.
Enheder af denne type er enkle, men store. En anden ulempe er, at viskositeten af den målte væske ikke bør overstige 12 kPas. Denne værdi svarer til væsker, der flyder godt. Tykkere væsker eller væsker med klumper kan ikke måles i dette tilfælde.
Roterende viskosimeter: funktionsprincip
Udformningen af målere af denne type er en cylinder, hvori der er placeret en kugle. Den indre sfære bevæger sig med en bestemt hastighed på grund af det tilsluttede elektriske drev.
Der er et mellemrum mellem cylinderen og kuglen, som er fyldt med den undersøgte væske. I dette tilfælde ændres modstanden mod kuglens bevægelse. I disse enheder er det netop afhængigheden af modstanden, der målesvæske og rotationshastighed. Disse parametre er fastsat som et resultat af testen.
Der er ikke altid en kugle inde i en cylinder. Den kan erstattes af en skive, en kegle, en plade eller en anden cylinder. Afstanden mellem den ydre og den indre krop er et par millimeter for at skabe en friktionskraft. Modstandsværdien bestemmes af sensorer. Jo mere de er indstillet, jo mere nøjagtig vil værdien være. Derfor vil prisen på enheden stige.
Rotationsviskosimeteret er velegnet til væsker, hvis viskositet varierer fra tusind til millioner af Pas. Rotationshastigheden af den indre krop spiller en vigtig rolle. Det afhænger af målingens nøjagtighed. Jo langsommere hastigheden er, jo mere nøjagtig er målingen. Instrumenter med en minimumsrotationshastighed er meget nøjagtige, men de er også dyre.
Typer af rotationsviskosimeter
Funktionsprincippet for den ovenfor beskrevne enhed er typisk for Brookfield viskosimeteret. Dette er den enkleste målerenhed af denne type. Men den indre krop bevæger sig ikke altid. I nogle tilfælde roterer den ydre cylinder. Derfor kan rotationsviskosimeteret være af to typer: med en fast cylinder og torsionsmålere.
Den indvendige krop af torsionsviskosimeter er ophængt i midten på en elastisk tråd. Når den ydre cylinder roterer, begynder væsken, der måles, også at bevæge sig. Når den roterer, drejer cylinderen sig også. Vridningsvinklen på den indre cylinder afbalanceres af friktionsmomentet for den roterende væske.
Målefejl opstår på grund af bunden af den indre cylinder. Forskellige forskere har forsøgt at løse dette problem på deres egen måde. Oftest blev bunden lavet konkav. Ved påfyldning af væsken forbliver luft i konkavitet. Dette reducerer friktionen på bunden. Forskerne Gatchek, Kuett placerede den indre cylinder i beskyttende ringe. Dette reducerede turbulensen i dens ender. Volorovich brugte en høj, men smal top hat. I dette tilfælde blev fejlen på grund af bunden ubetydelig. En række videnskabsmænd brugte instrumenter, hvor afstanden mellem cylindrene var meget lille. Samtidig var bunden af enheden ikke fyldt med væske.
Roterende viskosimeter i sit design har mange muligheder. Men det har altid fordelene ved alsidighed, lille størrelse, lille fejl og lave omkostninger. Det er takket være disse egenskaber, at enheden er blevet så populær.
