Измерение вязкости

 

2.10 Определение сдвига напряжения

 

Реометр R/S.

Данный реометр  отличается от всех остальных приборов Брукфильда тем, что задается не скорость вращения шпинделя, а напряжение сдвига. Такой подход имеет несколько преимуществ: очень широкий диапазон измерения вязкости, возможность измерять предел текучести и возможность изучать высоковязкие гели.

Предлагается  несколько моделей реометра R/S. Модель с коаксиальной геометрией комплектуется шпинделями DIN диаметром 8, 14, 25, 45 и 48 мм. Модель с геометрией конус/плита комплектуется конусами с углом 1 и 2 градуса диаметром 2.5, 5.0 и 7.5 см. Также доступна геометрии плита/плита с плоскими плитами диаметром 2.5, 5.0 и 7.5 см. Данная геометрия оптимальна для экстремально вязких веществ или веществ, содержащих твердые частицы.

Прибор для испытаний мягких материалов R/S SST.

Данная версия реометра предназначена для проведения специальных исследований, например изучения текучести материалов. Это отличный способ изучения продуктов, которые нельзя подвергать сдвигу перед измерением.

В реометре используются шпиндели с лопастной геометрией и очень низкими скоростями сдвига и напряжениями сдвига, что позволяет  изучать вязкоэластичные характеристики таких материалов, как пасты, гели, парафины и глинистые растворы.

 

2.11 Нетекучие материалы

 

Изучение нетекучих  и слаботекучих материалов представляет собой серьезную проблему. При  вращении шпинделя в продукте прорезаются  своего рода каналы, в результате чего прибор показывает очень низкую вязкость, не соответствующую действительности. Брукфильд предлагает несколько решений данной проблемы.

1. Стойка спирального движения.

К этой моторизированной стойке можно подсоединить любой  вискозиметр Брукфильда. Стойка медленно движется вверх и вниз (со скоростью 7/8 дюйма в минуту), в то время как Т-образный шпиндель вращается в исследуемом материале. Перекладина шпинделя, двигаясь по спирали, постоянно попадает в "свежий" материал. Тем самым исчезает туннельный эффект, присущий обычным шпинделям.

В комплект поставки входят 6 Т-образных шпинделей и специальной  соединение для подключения шпинделя к вискозиметру.

2. Спиральный адаптер.

Данный адаптер  позволяет изучать пастообразные  материалы, такие как паяльные пасты, продукты, косметику и лекарства. Адаптер имеет внутренний резьбовой шпиндель, вращающийся внутри коаксиального цилиндра. При вращении шпинделя проба постоянно прокачивается через адаптер. Измерение производится после того, как установилось постоянное течение. Измерение в условиях постоянного течения (по сравнению с другими методами) менее чувствительно к неоднородности пробы. 3. Лопастные шпиндели.

Лопастные шпиндели при погружении в пробу не нарушают структуру образца. При вращении шпинделя материал захватывается лопастями и образует виртуальный цилиндр. Дисковые шпиндели позволяют получить полные реологические данные, их можно использовать с любым вискозиметром Брукфильда и с реометром R/S-SST.

 

2.12 Измерения в опасных условиях

 

Если исследуемый материал образует дым или пар они могут попасть в прибор, этой ситуации следует избегать. Если же пары горючие или взрывчатые, это представляет опасность не только для прибора, но и для персонала.

1. Штуцер продувки.

Данный аксессуар  устанавливается на корпус вискозиметра и может использоваться с любой моделью. Инертный газ (например, азот) под небольшим давлением прокачивается через корпус вискозиметра, создавая внутри избыточное давление. Тем самым предотвращается попадание дыма и пара внутрь вискозиметра.

Штуцер продувки также можно установить на корпус системы конус/плита и системы Thermosel, обеспечивая контролируемую атмосферу над пробой.

2. Взрывозащищенная конструкция(только аналоговая модель).

В условиях опасности  взрыва следует использовать взрывозащищенное оборудование. Брукфильд предлагает взрывозащищенное исполнение для аналогового вискозиметра. Данный прибор проверен в лаборатории Underwriter и соответствует классу 1 группы D. Для цифровых вискозиметров и реометров взрывозащищенное исполнение недоступно.

Также недоступно взрывозащищенное исполнение для аксессуаров, имеющих электрическое питание, например для стойки спирального  движения или для системы Thermosel. Эти  аксессуары можно использовать только в безопасных условиях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Таблица конверсии различных величин измерения вязкости

 

При использовании  различных типов вискозиметров  для измерения вязкости иногда возникает  необходимость перевода одних единиц измерения в другие или в единицы  измерения Метрической Системы. Предлагаем Вам воспользоваться данной таблицей:

 

Универсальные секунды Сейболта ssu	Кинематическая  вязкость сантистоксы	Секунды Редвуда	Единицы Энглера	Секунды по чашке  Партина № 10	Секунды по чашке  Партина № 15	Секунды по чашке  Партина № 20	Секунды по чашке Форда № 3	Секунды по чашке  Форда № 4
31	1.00	29	1	--	--	--	--	--
35	2.56	32.1	1.16	--	--	--	--	--
40	4.30	36.2	1.31	--	--	--	--	--
50	7.40	44.3	1.58	--	--	--	--	--
60	10.3	52.3	1.88	--	--	--	--	--
70	13.1	60.9	2.17	--	--	--	--	--
80	15.7	69.2	2.45	--	--	--	--	--
90	18.2	77.6	2.73	--	--	--	--	--
100	20.6	85.6	3.02	--	--	--	--	--
150	32.1	128	4.48	--	--	--	--	--
200	43.2	170	5.92	--	--	--	--	--
250	54.0	212	7.35	--	--	--	--	--
300	65.0	254	8.79	15	6.0	3.0	30	20
400	87.6	338	11.70	21	7.2	3.2	42	28
500	110	423	14.60	25	7.8	3.4	50	34
600	132	508	17.50	30	8.5	3.6	58	40
700	154	592	20.45	35	9.0	3.9	67	45
800	176	677	23.35	39	9.8	4.1	74	50
900	198	762	26.30	41	10.7	4.3	82	57
1000	220	896	29.20	43	11.5	4.5	90	62
1500	330	1270	43.80	65	15.2	63	132	90
2000	440	1690	58.40	86	19.5	7.5	172	118
2500	550	2120	73.0	108	24	9	218	147
3000	660	2540	87.60	129	28.5	11	258	172
4000	880	3380	117.0	172	37	14	337	230
5000	1100	4230	146	215	47	18	425	290
6000	1320	5080	175	258	57	22	520	350
7000	1540	5920	204.3	300	67	25	600	410
8000	1760	6770	233.5	344	76	29	680	465
9000	1980	7620	263	387	86	32	780	520
10000	2200	8460	292	430	96	35	850	575
15000	3300	13700	438	650	147	53	1280	860
20000	4400	18400	584	860	203	70	1715	1150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Заключение

4.1 Условия измерений

1 нормальные условия  измерений; 

нормальные условия 

Условия измерения, характеризуемые  совокупностью значений или областей значений влияющих величин, при которых  изменением результата измерений пренебрегают вследствие малости.

Примечание - Нормальные условия измерений  устанавливаются в нормативных  документах на средства измерений конкретного  типа или по их поверке (калибровке).

2 нормальное  значение влияющей величины;

нормальное значение

Значение влияющей величины, установленное в качестве номинального.

Примечание - При измерении многих величин нормируется нормальное значение температуры 20 °С или 293 К, а  в других случаях нормируется 296 К (23°С). На нормальное значение, к которому приводятся результаты многих измерений, выполненные в разных условиях, обычно рассчитана основная погрешность средств измерений

3 нормальная  область значений влияющей величины;

нормальная область 

Область значений влияющей величины, в пределах которой изменением результата измерений под ее воздействием можно пренебречь в соответствии с установленными нормами точности.

Пример - Нормальная область значений температуры при поверке нормальных элементов класса точности 0,005 в  термостате не должна изменяться более  чем на ±0,05 °С от установленной температуры 20 °С, т.е. быть в диапазоне от 19,95 до 20,05 °С

4 рабочая  область значений влияющей величины;

рабочая область 

Область значений влияющей величины, в пределах которой нормируют  дополнительную погрешность или  изменение показаний средства измерений

5 рабочие  условия измерений 

Условия измерений, при которых  значения влияющих величин находятся  в пределах рабочих областей.

Примеры:

1 Для измерительного конденсатора  нормируют дополнительную погрешность  на отклонение температуры окружающего  воздуха от нормальной.

2 Для амперметра нормируют изменение  показаний, вызванное отклонением  частоты переменного тока от 50 Гц (50 Гц в данном случае принимают за нормальное значение частоты)

6 рабочее  пространство 

Часть пространства (окружающего средство измерений и объект измерений), в  котором нормальная область значений влияющих величин находится в  установленных пределах

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

 

• Я. И. Френкель. Кинетическая теория жидкостей. — Л.: «Наука», 1975.

Ссылки

• Аринштейн А., Сравнительный вискозиметр Жуковского Квант, № 9, 1983.
• Динамическая и кинематическая вязкость жидкостей — обзор методов и единиц измерения вязкости.
• R.H. Doremus. J. Appl. Phys., 92, 7619-7629 (2002).
• M.I. Ojovan, W.E. Lee. J. Appl. Phys., 95, 3803-3810 (2004).
• M.I. Ojovan, K.P. Travis, R.J. Hand. J. Phys.: Condensed Matter, 19, 415107 (2007).