De viscositeit van verschillende vloeistoffen wordt gemeten door speciale apparaten - viscosimeters. Volgens de kenmerken en het ontwerp worden verschillende soorten van deze apparaten onderscheiden. Een daarvan is een rotatieviscosimeter die de doorlaatbaarheid van een medium kan beoordelen.
Verscheidenheden van apparaten
Instrumenten die worden gebruikt om de viscositeit van een vloeistof te meten, worden meestal in drie grote groepen verdeeld:
Capillaire viscositeitsmeter
Mechanische viscositeitsmeter
Rotatieviscosimeter
Laten we elk van de soorten in meer detail bekijken.
Mechanische apparaten
De categorie mechanische viscosimeters is een reeks verschillende instrumenten op basis van de mechanische eigenschappen van vloeistoffen. Dit kunnen resonante, bubbel-, bal-type meters zijn. Als de eerste twee typen het vaakst in het laboratorium worden gebruikt, wordt de laatste in het dagelijks leven aangetroffen. Het werkingsprincipe is gebaseerd op de ontdekking van Galileo.
In het apparaat bevindt zich een "hokje" waar de bal zich bevindt. Na het vullen van het apparaat met vloeistof,waarvan de viscositeit moet worden bepaald, v alt de bal. De exacte tijd die nodig is om de bal in het contactgebied te laten vallen, wordt gemeten. De voorwaardelijke viscositeit wordt bepaald door dit tijdsinterval.
Capillaire apparaten
De capillaire viscosimeter heeft in zijn ontwerp een dunne buis met een bekende diameter. Door dit buisje stroomt de testvloeistof. Dezelfde vloeistof wordt ook door een buis met een grote diameter geleid, waarbinnen geen capillair effect ontstaat. Meestal stroomt de vloeistof onder de zwaartekracht (d.w.z. van boven naar beneden). Maar in sommige apparaten wordt kunstmatige druk gecreëerd. De tijd die nodig is om de vloeistof uit beide buizen te laten stromen, wordt gemeten. Vervolgens wordt hun verschil berekend. De viscositeitswaarde is evenredig met de waarde van dit verschil.
Apparaten van dit type zijn eenvoudig maar groot. Een ander nadeel is dat de viscositeit van de gemeten vloeistof niet hoger mag zijn dan 12 kPas. Deze waarde komt overeen met vloeistoffen die goed stromen. Dikkere vloeistoffen, of vloeistoffen met klonten, kunnen in dit geval niet worden gemeten.
Rotatieviscosimeter: werkingsprincipe
Het ontwerp van meters van dit type is een cilinder, waarin een bol is geplaatst. De binnenste bol beweegt met een bepaalde snelheid door de aangesloten elektrische aandrijving.
Er is een ruimte tussen de cilinder en de bol, die is gevuld met de onderzochte vloeistof. In dit geval verandert de weerstand tegen de beweging van de bol. Bij deze apparaten wordt juist de afhankelijkheid van de weerstand gemetenvloeistof en rotatiesnelheid. Deze parameters zijn vastgesteld als resultaat van de test.
Er zit niet altijd een bol in een cilinder. Het kan worden vervangen door een schijf, een kegel, een plaat of een andere cilinder. De afstand tussen het buiten- en binnenlichaam is enkele millimeters om een wrijvingskracht te creëren. De weerstandswaarde wordt bepaald door sensoren. Hoe meer ze zijn ingesteld, hoe nauwkeuriger de waarde zal zijn. Dienovereenkomstig zal de prijs van het apparaat stijgen.
De rotatieviscosimeter is geschikt voor vloeistoffen waarvan de viscositeit varieert van duizend tot miljoenen Pas. De rotatiesnelheid van het binnenlichaam speelt een belangrijke rol. Het hangt af van de nauwkeurigheid van de meting. Hoe langzamer de snelheid, hoe nauwkeuriger de meting. Instrumenten met een minimale rotatiesnelheid zijn zeer nauwkeurig, maar ze zijn ook duur.
Soorten rotatieviscosimeters
Het werkingsprincipe van het hierboven beschreven apparaat is typerend voor de Brookfield-viscosimeter. Dit is de eenvoudigste meterinrichting van dit type. Maar het innerlijke lichaam beweegt niet altijd. In sommige gevallen draait de buitenste cilinder. Daarom kan de rotatieviscosimeter van twee soorten zijn: met een vaste cilinder en torsiemeters.
Het binnenlichaam van torsieviscosimeters is in het midden opgehangen aan een elastische draad. Wanneer de buitenste cilinder draait, begint ook de te meten vloeistof te bewegen. Als hij draait, draait de cilinder ook mee. De draaihoek van de binnencilinder wordt gecompenseerd door het wrijvingsmoment van de roterende vloeistof.
Meetfout treedt op vanwege de onderkant van de binnencilinder. Verschillende wetenschappers hebben op hun eigen manier geprobeerd dit probleem op te lossen. Meestal werd de bodem hol gemaakt. Bij het vullen van de vloeistof blijft er lucht in de holte. Dit vermindert de wrijving op de bodem. Wetenschappers Gatchek, Kuett plaatsten de binnencilinder in beschermende ringen. Dit verminderde de turbulentie van de uiteinden. Volorovich gebruikte een hoge maar smalle hoge hoed. In dit geval werd de fout als gevolg van de bodem onbeduidend. Een aantal wetenschappers gebruikte instrumenten waarbij de afstand tussen de cilinders erg klein was. Tegelijkertijd was de onderkant van het apparaat niet gevuld met vloeistof.
Rotatieviscosimeter in zijn ontwerp heeft veel opties. Maar het heeft altijd de voordelen van veelzijdigheid, klein formaat, kleine fout en lage kosten. Het is dankzij deze eigenschappen dat het apparaat zo populair is geworden.
