Die Viskosität verschiedener Flüssigkeiten wird mit speziellen Geräten - Viskosimetern - gemessen. Je nach Eigenschaften und Design werden verschiedene Arten dieser Geräte unterschieden. Eines davon ist ein Rotationsviskosimeter, mit dem die Permeabilität eines Mediums beurteilt werden kann.
Gerätevielf alt
Instrumente zur Messung der Viskosität einer Flüssigkeit werden üblicherweise in drei große Gruppen eingeteilt:
Kapillarviskosimeter
Mechanisches Viskosimeter
Rotationsviskosimeter
Betrachten wir jede der Arten genauer.
Mechanische Geräte
Die Kategorie der mechanischen Viskosimeter umfasst eine Reihe verschiedener Instrumente, die auf den mechanischen Eigenschaften von Flüssigkeiten basieren. Dies können Resonanz-, Blasen- oder Kugelzähler sein. Wenn die ersten beiden Typen am häufigsten im Labor verwendet werden, findet man letztere im Alltag. Sein Funktionsprinzip basiert auf der Entdeckung von Galileo.
Innerhalb des Geräts befindet sich eine "Kabine", in der sich der Ball befindet. Nachdem Sie das Gerät mit Flüssigkeit gefüllt haben,dessen Viskosität bestimmt werden soll, fällt die Kugel. Es wird die genaue Zeit gemessen, die der Ball benötigt, um auf die Kontaktfläche zu fallen. Durch dieses Zeitintervall wird die bedingte Viskosität bestimmt.
Geräte vom Kapillartyp
Das Kapillarviskosimeter hat in seiner Konstruktion ein dünnes Rohr mit bekanntem Durchmesser. Durch dieses Rohr strömt die Prüfflüssigkeit. Dieselbe Flüssigkeit wird auch durch ein Rohr mit großem Durchmesser geleitet, in dem keine Kapillarwirkung entsteht. Meistens fließt die Flüssigkeit unter der Schwerkraft (d.h. von oben nach unten). Aber in manchen Geräten wird künstlicher Druck erzeugt. Gemessen wird die Zeit, die die Flüssigkeit benötigt, um aus beiden Rohren zu fließen. Als nächstes wird ihre Differenz berechnet. Der Viskositätswert ist proportional zum Wert dieser Differenz.
Geräte dieser Art sind einfach, aber groß. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Viskosität der Messflüssigkeit 12 kPas nicht überschreiten sollte. Dieser Wert entspricht gut fließenden Flüssigkeiten. Dickere oder klumpige Flüssigkeiten können in diesem Fall nicht gemessen werden.
Rotationsviskosimeter: Funktionsprinzip
Das Design von Messgeräten dieses Typs ist ein Zylinder, in dem eine Kugel platziert ist. Durch den angeschlossenen elektrischen Antrieb bewegt sich die innere Kugel mit einer bestimmten Geschwindigkeit.
Zwischen Zylinder und Kugel befindet sich ein Raum, der mit der untersuchten Flüssigkeit gefüllt ist. In diesem Fall ändert sich der Widerstand gegen die Bewegung der Kugel. Bei diesen Geräten wird genau die Widerstandsabhängigkeit gemessenFlüssigkeit und Drehzahl. Diese Parameter werden als Ergebnis des Tests festgelegt.
In einem Zylinder ist nicht immer eine Kugel. Er kann durch eine Scheibe, einen Kegel, eine Platte oder einen anderen Zylinder ersetzt werden. Der Abstand zwischen Außen- und Innenkörper beträgt wenige Millimeter, um eine Reibungskraft zu erzeugen. Der Widerstandswert wird durch Sensoren ermittelt. Je mehr sie eingestellt sind, desto genauer ist der Wert. Dementsprechend wird der Preis des Geräts steigen.
Das Rotationsviskosimeter eignet sich für Flüssigkeiten, deren Viskosität von tausend bis Millionen Pas reicht. Die Rotationsgeschwindigkeit des inneren Körpers spielt eine wichtige Rolle. Es kommt auf die Genauigkeit der Messung an. Je langsamer die Geschwindigkeit, desto genauer die Messung. Instrumente mit minimaler Rotationsgeschwindigkeit sind sehr genau, aber auch teuer.
Arten von Rotationsviskosimetern
Das oben beschriebene Funktionsprinzip des Gerätes ist typisch für das Brookfield-Viskosimeter. Dies ist das einfachste Messgerät dieser Art. Aber der innere Körper bewegt sich nicht immer. In einigen Fällen dreht sich der äußere Zylinder. Aus diesem Grund gibt es zwei Arten von Rotationsviskosimetern: mit festem Zylinder und Torsionsmessern.
Der Innenkörper von Torsionsviskosimetern ist mittig an einem elastischen Faden aufgehängt. Wenn sich der äußere Zylinder dreht, beginnt sich auch die zu messende Flüssigkeit zu bewegen. Wenn er sich dreht, verdreht sich auch der Zylinder. Der Verdrehwinkel des Innenzylinders wird durch das Reibungsmoment der rotierenden Flüssigkeit ausgeglichen.
Messfehler tritt aufgrund des Bodens des inneren Zylinders auf. Verschiedene Wissenschaftler haben versucht, dieses Problem auf ihre Weise zu lösen. Meistens wurde der Boden konkav gemacht. Beim Einfüllen der Flüssigkeit verbleibt Luft in der Höhlung. Dadurch wird die Reibung auf der Unterseite verringert. Die Wissenschaftler Gatchek, Kuett platzierten den inneren Zylinder in Schutzringen. Dies verringerte die Turbulenz seiner Enden. Volorovich benutzte einen hohen, aber schmalen Zylinder. In diesem Fall wurde der Fehler aufgrund des Bodens unbedeutend. Eine Reihe von Wissenschaftlern verwendete Instrumente, bei denen der Abstand zwischen den Zylindern sehr gering war. Gleichzeitig war der Geräteboden nicht mit Flüssigkeit gefüllt.
Rotationsviskosimeter in seinem Design hat viele Optionen. Aber es hat immer die Vorteile der Vielseitigkeit, der kleinen Größe, des kleinen Fehlers und der niedrigen Kosten. Dank dieser Eigenschaften ist das Gerät so beliebt geworden.
