Анализаторы вязкости

Вискозиметр

Вязкость – одно из важнейших свойств, которое характеризует текучесть жидкости. Вязкостью называют свойство жидкости оказывать сопротивление её движению/скольжению. При увеличении температуры внутреннее трение, сопротивление, а соответственно и вязкость уменьшаются.

Вискозиметр это прибор для определения динамической (текучесть жидкости в обычных условиях) или кинематической (nекучесть под влиянием температур и давления) вязкости вещества. В системе единиц СГС и СИ динамическая вязкость измеряется в пуазах (П) и паскаль-секундах (Па * с), кинематическая – соответтвенно в стоксах (Ст) и квадратных метрах на секунду (м²/с).

В зависимости от используемого метода вискозиметрии, существуют различные виды вискозиметров.

Разновидности вискозиметров

Вискозиметры бывают:

• Каппилярные. Принцип действия основан на законе Пуазёйля и состоит в измерении времени протекания известного количества жидкости или газа через узкие трубки круглого сечения при заданном перепаде давления. Чаще всего жидкость из резервуара вытекает под действием собственного веса, в таком случае вязкость пропорциональна разнице давлений между жидкостью, вытекающей из капилляра и жидкостью на том же уровне, вытекающей из очень толстой трубки. Если течение жидкости в приборе осуществляется только под действием тяжести, то при работе капиллярного вискозиметра определяется кинематическая вязкость. С помощью капиллярного вискозиметра измеряются вязкости от 10 мкПа * с (газы) до 10лПа * с.  Различают вискозиметры Освальда, Убеллоде, Убеллоде с подвешенным уровнем.
  В капиллярных автоматических вискозиметрах (непрерывного действия) жидкость поступает в капилляр от насоса постоянной производительности.
  Перепад давления на капилляре, измеряемый манометром, пропорционален искомой вязкости.
  Каппилярные вискозиметры существуют двух видов:
  1. Погружные. Предназначены для экспресс-измерения вязкости вещества прямо в рабочих емкостях или аппаратах. Для удобства использования, приборы производятся из легкоочищаемых материалов и оснащаются ручкой.
  2. Чашечные. Имеют конструкцию воронки или чаши и идут в комплекте с регулируемым штативом.
• Ротационные. Представляет собой конструкцию из двух вращающихся тел, совмещенных по осям. Пространство между телами заполняется исследуемым веществом. Исследуемая жидкость передает вращение от движимого тела к недвижимому и скорость, с которой вращение передается от одного тела к другому, определяет вязкость вещества. Измеряют динамическую вязкость. Существуют два основных метода измерения: измерение момента сопротивления деформации при заданной скорости вращения и измерение скорости вращения тела от приложенного фиксированного крутящего момента. Основная масса приборов использует первый метод. Только ротационные вискозиметры позволяют измерить истинную или абсолютною вязкость, как ньютоновких, так и неньютоновских сред. Диапазон измеряемой вязкости обычно простирается от 1 мПа*с до сотен тысяч Па*с. Такой широкий диапазон измерений достижим как за счет изменения скорости вращения шпинделя от 0,01 оборота в минуту до 1500, так и использования шпинделей разных размеров для разных диапазонов вязкости.
  Ротационные вискозиметры применяют для измерения вязкости смазочных масел (при температурах до —60 °С), нефтепродуктов, расплавленных силикатов и металлов (до 2000 °С), высоковязких лаков и клеев, глинистых растворов и т.д.
• С движущимся (падающим) шариком. Вискозиметр основан на законе Стокса. Вязкость определяется по времени прохождения шариком некоего расстояния, чаще всего под воздействием его собственного веса. Наиболее известен вискозиметр Геллера.
• С вибрирующим зондом. Основан на изменении резонансной частоты колебаний в жидкости различной вязкости. Так как частота будет зависеть и от плотности измеряемой жидкости, некоторые модели позволяют определить это плотность независимо от вязкости, тогда как другие используют заданное известное значение плотности.
• Пузырькового типа. Основан на определении параметров движения пузырька газа, свободно всплывающего в вязкой среде.

Компания A&D предлагает инновационный сетод измерения вязкости – вискозиметр, основанный на методе камертонной вибрации.

Две сенсорные пластины вибрируют с постоянной частотой 30 Гц в анализируемой среде. Амплитуда колеблется в соответствии с величиной силы трения, возникающем между сенсорными пластинами и образцом из-за вязкости. Вибровискозиметр управляет возбуждающим электрическим током, вызывающим вибрацию сенсорной пластины, для того чтобы добиться постоянной амплитуды.

Сила трения прямо пропорциональна величине вязкости, возбуждающий электрический ток, необходимый для вибрации сенсорной пластины с постоянной частотой для получения постоянной амплитуды колебаний, также прямо пропорционален величине вязкости конкретного образца. Вибровискозиметр измеряет величину возбуждающего электрического тока, а затем определяет значение вязкости по величине положительной корреляции между возбуждающим электричеким током и вязкостью.