Прилади для вимірювання в'язкості рідини. Ротаційний віскозиметр

В'язкість різних рідин вимірюється спеціальними приладами – віскозиметрами. За характеристик і конструкції виділяють кілька видів даних приладів. Одним з них є ротаційний віскозиметр, здатний оцінити проникність середовища.

Різновиди приладів

Прилади, використовувані для вимірювання в'язкості рідини, прийнято ділити на три великі групи:

Капілярний віскозиметр.

Механічний віскозиметр.

Ротаційний віскозиметр.

Розглянемо кожен з видів більш детально.

Механічні прилади

Категорія механічних віскозиметрів являє собою цілий ряд різних приладів, принцип роботи яких заснований на механічні властивості рідин. Це можуть бути вимірювачі резонансного, бульбашкового, кулькового типів. Якщо перші два типи найчастіше використовуються в лабораторії, то останній зустрічається в побуті. Його принцип роботи заснований на відкриття Галілея.


Усередині приладу є «кабінка», де знаходиться кулька. Після заповнення приладу рідиною, в'язкість якої необхідно визначити, кулька падає. Вимірюється точний час, необхідне на падіння кульки до контактного майданчика. Умовна в'язкість визначається з даного тимчасового інтервалу.

Прилади капілярного типу

Капілярний віскозиметр в своїй конструкції має тонку трубку з відомим діаметром. Досліджувана рідина протікає по цій трубці. Цю ж рідина пускають також по трубці з великим діаметром, всередині якої не створюється капілярний ефект. Найчастіше рідина тече під силою тяжіння (тобто зверху вниз). Але в деяких приладах створюється штучне тиск. Вимірюється час, за який рідина витече по обох трубках. Далі вираховується їх різниця. Значення в'язкості буде пропорційно значенню даної різниці.


Прилади цього типу прості, але мають великі розміри. Ще один недолік полягає в тому, що коефіцієнт в'язкості вимірюваної рідини не повинен перевищувати 12 кПа*с. Це значення відповідає рідин, які добре течуть. Більш густі рідини, або мають грудки, в даному випадку виміряти не можна.

Ротаційний віскозиметр: принцип роботи

Конструкція вимірників даного типу являє собою циліндр, всередину якого поміщена сфера. Внутрішня сфера рухається з певною швидкістю за рахунок підключеного електроприводу. Між циліндром і сферою залишається простір, який заповнюється досліджуваною рідиною. При цьому опір руху сфери змінюється. В даних приладах вимірюється саме залежність опору рідини та швидкості обертання. Ці параметри і фіксуються в результаті випробування. Всередині циліндра не завжди знаходиться сфера. Вона може бути замінена диском, конусом, пластиною або ще одним циліндром. Відстань між зовнішнім і внутрішнім тілом складає декілька міліметрів, щоб створилася сила тертя. Значення опору визначається датчиками. Чим більше їх встановлено, тим точніше буде значення. Відповідно, ціна приладу буде збільшуватися. Ротаційний віскозиметр підходить для рідин, коефіцієнт в'язкості яких знаходиться в межах від тисячі до мільйонів Па*с. Швидкість обертання внутрішнього тіла відіграє важливу роль. Від неї залежить точність вимірювання. Чим менше швидкість, тим точніше вимірювання. Прилади з мінімальною швидкістю кутового обертання дуже точні, але і коштують вони дорого.

Види ротаційних віскозиметрів

Описаний вище принцип роботи приладу характерний для віскозиметра Брукфильда. Це найбільш простий пристрій вимірювача даного типу. Але не завжди рухається внутрішнє тіло. В окремих випадках обертається зовнішній циліндр. Саме тому ротаційний віскозиметр може бути двох видів: з нерухомим циліндром і торсіонні вимірники. Внутрішнє тіло торсіонних віскозиметрів підвішене в центрі на пружній нитці. При обертанні зовнішнього циліндра починає рухатися і вимірюється рідина. При її обертанні закручується і циліндр. Кут закручування внутрішнього циліндра врівноважується моментом сил тертя обертової рідини. Похибка вимірювання виникає дна внутрішнього циліндра. Різні вчені намагалися вирішити цю проблему по-своєму. Найчастіше дно робили увігнутим. При заповненні рідини в угнутості залишається повітря. Тим самим тертя об дно знижується. Вчені Гатчек, Куетт внутрішній циліндр поміщали в охоронні кільця. Це знижувало турбулентність його кінців. Волорович використовував високий, але вузький циліндр. При цьому похибка через дна ставала незначною. Ряд вчених використовували прилади, в яких відстань між циліндрами було дуже мало. При цьому дно приладу не заповнювався рідиною. Ротаційний віскозиметр по своїй конструкції має дуже багато варіантів виконання. Але він завжди володіє такими перевагами, як універсальність, невеликий розмір, мала похибка і низька вартість. Саме завдяки цим характеристикам прилад і став настільки популярним.