Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Вискозиметр – для контроля строительных жидкостей

Вискозиметр – для контроля строительных жидкостей!

Для того чтобы при покраске деревянных или металлических изделий сам процесс прошел правильно, необходимо подобрать красители нужной густоты, в этом поможет специальный инструмент: принцип работы вискозиметра мы и изучим в данной статье.

Чем и зачем измерить вязкость?

Как узнать, хорошую краску мы приобретаем или нет? Для этого можно использовать прибор для определения вязкости или густоты вещества, которым мы заинтересовались. Какой же вид данного приспособления нужен нам для конкретной ситуации? Узнать это можно, рассмотрев особенности каждого типа приборов, поэтому в данной статье посмотрим, как устроен вискозиметр, узнаем принцип его действия и обсудим применение.

Фото вискозиметра для измерения вязкости краски

Что интересно, на сегодняшний день существуют разные способы, по которым классифицируют данные приспособления. Например, различают среди таких инструментов как те, что способны выдержать влияние большой температуры, так и аппараты, не предназначенные для этой цели. Можно также отличать их по исследуемым свойствам вязкой среды, здесь присутствуют инструменты с большим количеством функций, также есть и те, что имеют специальное предназначение измерять вязкости в особых средах с уже известными заранее свойствами.

капиллярный вискозиметр

Выделяют следующие виды приспособления для измерения вязкости: капиллярные, ультразвуковые, с вибрацией, ротационные, использующие в работе пузырьки, а также с падающим шариком. Проводимые измерения точны, так как существуют высокоточные приспособления, применяются эти аппараты широко, в частности, в промышленности, при лабораторных экспериментах, в медицине и даже в полевых условиях. Проведем сравнение, которое покажет, что именно пригодится в нашем ремонте или строительстве.

Ротационный аппарат для измерения вязкости жидкости

В аппарате ротационного действия вязкая среда помещается в зазор между парой тел правильного соотношения, например, цилиндр или конус. Одно из них (это и есть ротор) начинает вращаться с неизменной скоростью, а другое не изменяет положения. Принцип действия этого инструмента имеет несколько нюансов. Вращательное движение от ротора к другому телу происходит благодаря перемещению жидкости.

Теория, основанная на этом понятии, полагает, что по поверхности тел жидкость не проскальзывает, поэтому момент вращения от одной точки до другой принято называть мерой для вязкости жидкостей.

Фото ротационного вискозиметра

Пользуются популярностью ротационные электрические устройства: в них цилиндр, погруженный во внутреннюю вязкую среду, работает от электродвигателя. При вращении с одной скоростью ротора аппарата во время вхождения в жидкую среду возникает сопротивление, пропорциональное движению вращения, а на валу двигателя происходит тормозящий момент, противоположный вязкости среды, вызывающий соответствующее изменение установленных характеристик электродвигателя.

ротационный вискозиметр

При выполнении корпуса такого аппарата из термоустойчивых материалов он может быть представлен, как устройство, имеющее способность для работы с высокими температурами. Наиболее часто оно применяется для обследования жидкостей, как при небольших отрицательных температурах, например в маслах, так и при очень высоких. Имеет небольшие погрешности, на которые можно не обращать внимание.

Капиллярный вискозиметр – когда нужна высокая точность!

Приспособление для измерения вязкости с капиллярами выглядит, как емкость (или несколько емкостей) определенного объёма с круглыми небольшими трубками, они же и есть капилляры. Как пользоваться вискозиметром с капиллярами, догадаться несложно: внутрь запускаем исследуемый раствор и ждем, пока он проделает путь. Суть такова, что при малой скорости вещество протекает по капиллярам заданного сечения и нужной длины, где на него оказывает влияние разница между давлениями.

Читайте так же:
Для чего нужен сетевой фильтр для компьютера

Фото стеклянных капиллярных вискозиметров

В автоматизированных аппаратах этого типа жидкость подается в капилляр насосом постоянной производительности. Капилляр ный вариант аппарата отличается простым устройством, так что получить точные значения вязкости легко. Из-за этих свойств данный представитель часто используется для определения свойств масел. Несмотря на обманчивый вид тонких стенок, капилляры, на самом деле, способны выдержать высокие температуры.

измерение вязкости капиллярным вискозиметром

Но следует помнить, что всё же слишком большие температуры могут привести к изменению формы капилляра, а такие деформации недопустимы, ведь из-за этого будет страдать точность показаний. Что ещё хуже, материал капилляра даже способен в этом случае соединиться с жидкой средой внутри себя. Стоит отметить, что можно сделать примитивный капиллярный вискозиметр своими руками. Капиллярный вариант конструкции вполне можно изготовить из подручных материалов, правда, точность в этом случае, конечно, будет хромать.

Аппарат Гепплера – на что способен шарик в вязкой среде?

Интересен принцип работы аппарата для изучения вязкости, названный именем ученого Гепплера. В нем помещен небольшой шарик, имеющий свойство двигаться в той среде, что нужно исследовать. Закон Стокса о шарике является основанием для действия конструкции Гепплера, и гласит, что он способен падать в вязкой среде, ничем не ограниченной. Аппарат представлен в виде трубки из материала разной прозрачности, куда помещаем исследуемую жидкость. Её вязкость узнаем из скорости падения шарика между трубками аппарата по специальным формулам. После этого используется формула расчета вязкости материала для этого вискозиметра.

Фото вискозиметра Гепплера с надавливающим шариком

С использованием этого инструмента иногда возникают определенные трудности. Из-за непрозрачности сразу нельзя найти, где же упал шарик. Чтобы решить эту проблему, были предприняты попытки встроить в аппарат материалы, которые бы излучали рентгеновские лучи. Сейчас успешно применяется способ, регистрирующий магнитные поля. Аппарат Гепплера, если снабдить его термостатирующей баней, можно характеризовать, как уникальный инструмент, способный работать под воздействием высоких температур.

металлические шарики для измерения вязкости жидкости методом Гепплера

Вибрационный метод определения вязкости

Для того чтобы понять, что такое вибрационный вариант аппарата, представьте резервуар с жидкостью и помещенными в него пластиной или шаром, которые также известны, как зонд, производящий вынужденные колебания вязкой среды. При эксперименте определяем изменения свойств вынужденных колебательных движений зонда во время его погружения в вязкую среду. Используя теорию метода вибрационной вискозиметрии, по полученным значениям определяем, насколько хорошей вязкостью обладает среда. Методу с вибрацией присуща чувствительность, которая значительно больше той, что имеют ротационные аппараты.

Фото вискозиметра вибрационного низкочастотного

Все это позволяет применять их в строительстве, когда необходимо определить вязкость красителей или масел, использующихся для работы различных инструментов и приспособлений. Широкой известностью отличаются вибрационные электрические инструменты, в корпус которых встроен датчик амплитуды, учитывающий импульсы электромагнитного вибратора. Области, где возможно применение всех перечисленных приборов, самые разные. Можно измерять вязкость нефтепродуктов, масел смазки, расплавленных силикатов, лаков, металла и других тягучих материалов. Также ими можно легко измерить вязкость красок, покрытий, битумов, паяльных паст и прочих материалов.

Читайте так же:
Литье по выплавляемым моделям кратко

Вискозиметр ВПЖ-2

Вискозиметр ВПЖ-2 применяется для определения кинематической вязкости прозрачных жидкостей при положительных и отрицательных температурах во всех отраслях промышленности, где используются горюче-смазочные масла, в лабораториях нефтемаслозаводов, в машиностроении, строительстве и т.д.

МодельØ капилляраНоминальное значение постоянной КДиапазон измерений вязкости
Вискозиметр ВПЖ-2 0.340,34 мм0,003 мм 2 /c 20,6 — 3 мм 2 /c
Вискозиметр ВПЖ-2 0.390,39 мм0,005 мм 2 /c 21 — 5 мм 2 /c
Вискозиметр ВПЖ-2 0.560,56 мм0,01 мм 2 /c 22 — 10 мм 2 /c
Вискозиметр ВПЖ-2 0.730,73 мм0,03 мм 2 /c 26 — 30 мм 2 /c
Вискозиметр ВПЖ-2 0.990,99 мм0,1 мм 2 /c 220 — 100 мм 2 /c
Вискозиметр ВПЖ-2 1.311,31 мм0,3 мм 2 /c 260 — 300 мм 2 /c
Вискозиметр ВПЖ-2 1.771,77 мм1 мм 2 /c 2200 — 1000 мм 2 /c
Вискозиметр ВПЖ-2 2.372,37 мм3 мм 2 /c 2600 — 3000 мм 2 /c
Вискозиметр ВПЖ-2 3.353,35 мм10 мм 2 /c 22000 — 10000 мм 2 /c
Вискозиметр ВПЖ-2 4.664,66 мм30 мм 2 /c 26000 — 30000 мм 2 /c

Вискозиметр ВПЖ представляет собой U-образную трубку, в колено которой впаян капилляр. Измерение вязкости с помощью вискозиметра ВПЖ-2 основано на определении времени истечения через капилляр определённого объёма жидкости из измерительного резервуара. При этом определение кинематической вязкости производят по формуле:

V = g/9,807 *Т*К, где

g -ускорение свободного падения в месте измерения;
Т -время истечения;
К -постоянная вискозиметра.

  • Вискозиметр
  • упаковка
  • руководство по эксплуатации

Рекомендуем также

Вискозиметр Константа ВЗ-3456

Вискозиметр Константа ВЗ-3456

Вискозиметр Константа ВЗ №3, №4, №5, №6 предназначен для определения условной вязкости (времени истечения) лакокрасочных материалов и относящихся к ни

Экспериментальное определение вязкости

На практике вязкость жидкости измеряют с помощью приборов, называемых вискозиметрами. Имеется несколько типов вискозиметров:

§ ротационные, принцип работы которых основан на вращении двух коаксиальных цилиндров;

§ вискозиметры Энглера, определение вязкости с помощью которых основывается на сопоставлении характеристик истечения исследуемой жидкости с характеристиками истечения дистиллированной воды;

§ вискозиметры, измерение вязкости у которых основывается на исследовании процесса затухания колебаний маятника в жидкости; вискозиметры, в которых определение вязкости проводят на скорости падения твердого тела (шарика) и др.

В данной работе измерение вязкости осуществляется двумя вискозиметрами: Энглера и капиллярным.

Вискозиметр Энглера используют для измерения вязкости жидкостей более вязких, чем вода.

Капиллярным вискозиметром в данной работе определяется вязкость воды.

Экспериментальные установки

2.4.1 Вискозиметр Энглера. В работе для измерения вязкости минерального масла используется вискозиметр Энглера типа ВУ, схема которого приведена на рисунке 2.1. Он состоит из двух цилиндрических резервуаров 1 и 2, установленных соосно. В дне резервуара 1 выполнено короткое калиброванное отверстие 3 диаметром 2,8 мм, через которое вытекает исследуемая жидкость. Отверстие закрывается стержнем 4, который имеет снизу коническую поверхность. На внутренней поверхности резервуара 1 нанесена риска 5, являющаяся указателем уровня исследуемой жидкости и горизонтальности установки вискозиметра. При горизонтальной установке вискозиметра свободная поверхность исследуемой жидкости (при частичном заполнении резервуара 1) должна быть параллельна риске 5. Регулировка обеспечивается путем изменения длины ножек, на которых установлен вискозиметр. Пространство между резервуарами 1 и 2 заполнено термостатирующей жидкостью (в нашем случае водой), которая подогревается электронагревателем 6. Для регулирования температуры служит регулятор мощности 7. Мешалка 8 предназначена для размешивания термостатирующей жидкости с целью достижения равномерного прогрева исследуемой жидкости в резервуаре 1.

Читайте так же:
Крепление лдсп друг к другу

Резервуары 1 и 2 сверху закрыты крышками 9 и 10 с установленными в них термометрами 11 и 12. Термометр 11 используется для измерения температуры исследуемой жидкости, а термометр 12 – для контроля температуры термостатирующей жидкости.

Исследуемая жидкость из резервуара 1 вытекает в колбу 13.

2.4.2 Капиллярный вискозиметр. Капиллярный вискозиметр (рисунок 2.2) выполнен в виде U-образной стеклянной трубки 1, которая закреплена на штативе 2. В левое колено трубки впаян капилляр 3, выше которого имеются два расширения 4 и 5 и нанесены две риски – М1 и М2. В нижней части U-образной трубки имеются расширения 6 и 7. Вискозиметр соответствует ГОСТ 10028-87. Верхний конец левого колена с помощью трубки соединен с резиновой грушей.

Рисунок 2.1 – Схема вискозиметра Энглера

Рисунок 2.2 – Схема капиллярного вискозиметра

2.5 Проведение испытаний

2.5.1 Определение вязкости минерального масла с помощью вискозиметра Энглера(рисунок 2.1).

Перед началом работы следует убедиться в наличии воды между резервуарами 1 и 2, а также при необходимости очистить резервуар 1.

Затем необходимо вынуть термометр 11, снять крышку 9, закрыть стержнем 4 калиброванное отверстие 3 и залить в резервуар 1 до риски 5 исследуемую жидкость. При этом следует обратить внимание на правильность установки вискозиметра, отрегулировав при необходимости горизонтальность его установки. Закрыть крышкой 9 резервуар 1 и вставить термометр 11. Снизу под калиброванное отверстие подставить чистую колбу 13, вынуть стержень 4, включить секундомер и замерить время t истечения 200 см 3 исследуемой жидкости. Колбу 13 необходимо установить таким образом, чтобы жидкость стекала по ее стенкам, не образуя при этом пены. При проведении опыта следует по термометру 11 зафиксировать температуру исследуемой жидкости Т.

Далее необходимо жидкость из колбы залить в резервуар 1, включить электронагреватель, повысить температуру исследуемой жидкости на 5…10 °С и повторить опыт. Всего необходимо выполнить 5 опытов.

Температура исследуемой жидкости в последнем опыте с целью обеспечения безопасности работ не должна превышать 60…70 °С.

Результаты опытов занести в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 – Результаты исследований по определению вязкости масла

№ опы-таТемпература жидкости Т, 0 СВремя истечения 200 см 3 t, сУсловная вязкость °ВУКинематическая вязкость n, м 2 /сДинамическая вязкость m, Па×с
.

Определение вязкости воды капиллярным вискозиметром (рисунок 2.2).

Необходимо взять примерно 150…200 см 3 воды и, предварительно измерив ее температуру Т, залить ее в вискозиметр таким образом, чтобы расширение 6 (рисунок 2) было заполнено примерно до половины.

Из нижней емкости через капилляр 3 исследуемая жидкость засасывается с помощью груши на 1/3 высоты расширения 5. После сообщения расширений 5 и 6 с атмосферой измеряется время t опускания жидкости от риски М1 до риски М2. Для получения более достоверных результатов опыт повторить 4…5 раз. Результаты занести в таблицу 2.2.

Читайте так же:
Диск для заточки коньков

ТЕХ ОБОРУДОВАНИЕ

Ньютоновские и неньютоновские жидкости
Зависимость, в которой вязкость является константой независимо от напряжения или скорости сдвига, называется законом вязкости Ньютона. Закону вязкости Ньютона подчиняются большинство обычных растворителей, минеральные основные масла, синтетические основные масла, полностью синтетические однокомпонентные масла. Они называются ньютоновскими жидкостями.

Неньютоновские — жидкости могут быть определены как те, для которых вязкость не константа, а изменяется в зависимости от скорости сдвига или напряжения сдвига, при котором измеряется. Большинство современных моторных масел — обладают свойством мультивязкости, и изготовлены с применением высокомолекулярных полимеров, называемыми модификаторами вязкости. Вязкость таких масел уменьшается с увеличением в скорости сдвига. Они называются «жидкостями, разжижающимися при сдвиге» (shear-thinning)становящимися тоньше сдвигом» жидкостями(газами). Примерами других неньютоновских жидкостей являются краска для потолков, притирочная паста и «резиновый» цемент.

Методы измерения вязкости

Вискозиметры можно классифицировать по трем главным типам:

1. Капиллярные вискозиметры измеряют расход фиксированного объема жидкости через малое отверстие при контролируемой температуре. Скорость сдвига можно измерить примерно от нуля до 106 с -1 , заменяя капиллярный диаметр и приложенное давление.

Типы капиллярных вискозиметров и их режимы работы:

  • Стеклянный капиллярный вискозиметр (ASTM D 445) — Жидкость проходит через отверстие устанавливаемого диаметра под влиянием силы тяжести. Скорость сдвига — меньше чем 10 с -1 .

Кинематическая вязкость всех автомобильных масел измеряется капиллярными вискозиметрами.

  • Капиллярный вискозиметр высокого давления (ASTM D 4624 и D 5481) — Фиксированный объем жидкости выдавливается через стеклянный капилляр диаметра под действием приложенного давления газа. Скорость сдвига может быть изменена до 106 с -1 . Эта методика обычно используется, чтобы моделировать вязкость моторных масел в рабочих коренных подшипниках. Эта вязкость называется, вязкостью при высокой температуре и высоком сдвиге (HTHS) и измеряется при 150°C и 106 с -1 . HTHS вязкость измеряется также имитатором конического подшипника, ASTM D 4683 (см. ниже).

2. Ротационные вискозиметры используют для измерения сопротивления жидкости течению вращающий момент на вращающемся вале.

К ротационным вискозиметрам относятся имитатор холодной прокрутки двигателя (CCS), миниротационный вискозиметр (MRV), вискозиметр Брукфильда и имитатор конического подшипника (TBS). Скорость сдвига может быть изменена за счет изменения габаритов ротора, зазора между ротором и стенкой статора и частоты вращения.

Имитатор холодной прокрутки (ASTM D 5293) — CCS измеряет кажущуюся вязкость в диапазоне от 500 до 200000 сПуаз. Скорость сдвига располагается между 104 и 105 c -1 . Нормальный диапазон рабочей температуры — от 0 до -40°C. CCS показал превосходную корреляцию с пуском двигателя при низких температурах. Классификация вязкости SAE J300 определяет низкотемпературную вязкостную эффективность моторных масел пределами по CCS и MRV.

Минироторный вискозиметр (ASTM D 4684) — тест MRV, который связан с механизмом прокачиваемости масла, является измерением при низкой скорости сдвига.

Главная особенность метода — медленная скорость охлаждения образца. Образец подготавливается так, чтобы иметь определенную тепловую предысторию, которая включает нагревание, медленно охлаждение, и циклы пропитки. MRV измеряет кажущееся остаточное напряжение, которое, если большее чем пороговое значение, указывает на потенциальную проблему отказа прокачивания, связанную с проникновением воздуха. Выше некоторой вязкости (в настоящее время определенной как 60000 сПуаз по SAE J 300), масло может быть вызвать отказ прокачиваемости по механизму, называемому «эффект ограниченного потока». Масло SAE 10W, например, должно иметь максимальную вязкость 60000 сПуаз при -30°C без остаточного напряжения. С помощью этого метода измеряют также кажущуюся вязкость при скоростях сдвига от 1 до 50 c -1 .

Читайте так же:
Звонок для дома беспроводной уличный

Вискозиметр Брукфильда — определяет вязкость в широких пределах (от 1 до 105 Пуаз) при низкой скорости сдвига (до 102 c -1 ).

ASTM D 2983 используется прежде всего для определения низкотемпературной вязкости автомобильных трансмиссионных масел, масел для автоматических трансмиссий гидравлических и тракторных масел.

Температура — испытаний находится в диапазоне от -5 до -40°C.

ASTM D 5133, метод сканирования Брукфильда, измеряет вязкость образца по Брукфильду, при охлаждении с постоянной скоростью 1°C/час. Подобно MRV, метод ASTM D 5133 предназначен для определения прокачиваемости масла при низких температурах. С помощью этого испытания определяется точка структурообразования, определенная как температура, при которой образец достигает вязкости 30,000 сПуаз.

Определяется также индекс(показатель) структурообразования как самая большая скорость увеличения вязкости от -5°C к самой низкой испытательной температуре. Этот метод находит применение для моторных масел, и требуется согласно ILSAC GF-2.

Имитатор конического подшипника (ASTM D 4683) — эта методика также позволяет измерять вязкость моторных масел при высокой температуре и высокой скорости сдвига (см. Капиллярный Вискозиметр высокого давления). Очень высокие скорости сдвига получаются за счет чрезвычайно малого зазора между ротором и стенкой статора.

3. Разнообразные приборы используют множество других принципов; например, время падения стального шарика или иглы в жидкости, сопротивление вибрации зонда, и давления, прилагаемого к зонду текущей жидкостью.

Индекс вязкости
Индекс вязкости (ИВ) — эмпирическое число, указывающее степень изменения в вязкости масла в пределах данного диапазона температур. Высокий ИВ означает относительно небольшое изменение вязкости с температурой, а низкий ИВ означает большое изменение вязкости с температурой. Большинство минеральных основных масел имеет ИВ между 0 и 110, но ИВ полимерсодержащего масла (multigrage) часто превышает 110.

Для определения индекса вязкости требуется определить кинематическую вязкость при 40°C и 100°C. После этого ИВ определяют из таблиц по ASTM D 2270 или ASTM D 39B. Так как ИВ определяется из вязкости при 40°C и 100°C, он не связан с низкотемпературной или HTHS вязкостью. Эти значения получают с помощью CCS, MRV, низкотемпературного вискозиметра Брукфильда и вискозиметров высокой скорости сдвига.

SAE не использует ИВ, для классификации моторных масел начиная с 1967, потому что этот термин технически устарел. Однако, методика Американского нефтяного института API 1509 описывает систему классификации основных масел, используя ИВ как один из нескольких параметров, чтобы обеспечить принципы взаимозаменяемости масел и универсализацию шкалы вязкости.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector