Вискозиметры капиллярные и с падающим шариком

Вискозиметры этого типа применяются в основном для измерения характеристик материалов обладающих относительно небольшой вязкостью (жидкие бульоны, топленный жир, кровь, подсолнечное масло и др.).

Наиболее широкое применение получили капиллярные вискозиметры Оствальда, Убеллоде и шариковый вискозиметр Гепплера.

Общим для всех приборов этого типа является наличие капилляра, устройства для измерения расхода или объема жидкости и системы, обеспечивающей создание гигроскопического давления.

В качестве капилляра может быть использована трубка диаметром от долей миллиметра до 2-3 мм для измерения вязкости ньютоновских и маловязких неньютоновских жидкостей.

Основным сдвиговым свойством жидкообразных систем является вязкость, которая характеризует силу сопротивления между двумя элементарными слоями при относительном их смещении, т. е. при наличии градиента скорости. Вязкость весьма интенсивно изменяется при увеличении температуры, зависит от природы и строения веществ, концентрации дисперсной фазы и др.

Схемы капиллярных вискозиметров Оствальда и Убеллоде.

Оствальда Убеллоде

1. –емкость для измерения количества протекающей через капилляр жидкости; 2 – капилляр; 3 – емкость для сбора жидкости.

Капиллярный вискозиметр Оствальда и Убеллоде представляют собой U-образные трубки, в одно из колен которых впаян капилляр. У вискозиметра Оствальда определенное количество жидкости из левого шарика от метки А до В перетекает в правый в результате гидростатического давления. В вискозиметре Убеллоде для истечения жидкости необходимо в одном колене создать давление или вакуум.

Для измерения вязкости капиллярный вискозиметр помещают в открытый сосуд, в который подается жидкость для термостатирования. Термостатирование исследуемой жидкости в приборе занимает 10-30 мин., что определяется ее объемом. За это время ее температура достигает температуры жидкости из термостата, при этом прибор следует устанавливать строго вертикально.

Измерение времени истечения определенного объема жидкости, которое обусловлено вязкостью и разностью высот или гидростатических давлений должно осуществляться особенно тщательно.

Движение жидкости в капилляре должно быть ламинарным. Для такого режима критерий Рейнольдса должен быть не выше Re =150-200.

Критерий Рейнольдса характеризует соотношение в потоке кинетической энергии и работы сил вязкого сопротивления, определяется по выражению:

_Re= d _,

где - среднеобъемная скорость движения жидкости в капилляре, м/с =4V_c/πd² (V_c- объемный расход, м³/с);

d-внутренний диаметр капилляра, м; - плотность жидкости, кг/м³; μ- вязкость жидкости, кг/(м с);

Вискозиметр Освальда используют как относительный прибор. При определении вязкости этим прибором используют следующую формулу:

μ=К_t t,

где К_t- водная константа прибора при температуре измерения, м²/с²; - плотность жидкости при температуре заливки, кг/м³;

t- время истечения, с.

В опытах на капиллярах вискозиметрах получают зависимость расхода массы от перепада давления Р.

Если опыты проводят на одном капилляре, то напряжение сдвига на стенке капилляра τ (Па) рассчитывают по формуле:

τ= ^РR,

2(l nR)

где R -радиус капилляра, м l -длина капилляра,м

n -поправка,учитывающая концевые эффекты

Поиск по сайту: