Viskozita rôznych kvapalín sa meria špeciálnymi prístrojmi - viskozimetrami. Podľa charakteristík a dizajnu sa rozlišuje niekoľko typov týchto zariadení. Jedným z nich je rotačný viskozimeter schopný posúdiť priepustnosť média.
Rôzne spotrebiče
Prístroje používané na meranie viskozity kvapaliny sa zvyčajne delia do troch veľkých skupín:
Kapilárny viskozimeter
Mechanický viskozimeter
Rotačný viskozimeter
Pozrime sa na každý z druhov podrobnejšie.
Mechanické zariadenia
Kategória mechanických viskozimetrov je rad rôznych prístrojov založených na mechanických vlastnostiach kvapalín. Môžu to byť merače rezonančné, bublinkové, guľôčkové. Ak sa prvé dva typy najčastejšie používajú v laboratóriu, potom sa ten druhý nachádza v každodennom živote. Jeho princíp fungovania je založený na objave Galilea.
Vnútri zariadenia je „búdka“, v ktorej sa nachádza loptička. Po naplnení zariadenia kvapalinou,ktorého viskozita sa má určiť, gulička klesne. Meria sa presný čas potrebný na to, aby loptička dopadla na kontaktnú plochu. Podmienená viskozita je určená týmto časovým intervalom.
Zariadenia kapilárneho typu
Kapilárny viskozimeter má vo svojej konštrukcii tenkú trubicu so známym priemerom. Skúšobná kvapalina preteká touto trubicou. Rovnaká kvapalina tiež prechádza trubicou s veľkým priemerom, vo vnútri ktorej nevzniká kapilárny efekt. Kvapalina najčastejšie prúdi pod vplyvom gravitačnej sily (t.j. zhora nadol). Ale v niektorých zariadeniach sa vytvára umelý tlak. Meria sa čas, za ktorý kvapalina vytečie z oboch rúrok. Ďalej sa vypočíta ich rozdiel. Hodnota viskozity bude úmerná hodnote tohto rozdielu.
Zariadenia tohto typu sú jednoduché, ale veľké. Ďalšou nevýhodou je, že viskozita meranej kvapaliny by nemala presiahnuť 12 kPas. Táto hodnota zodpovedá kvapalinám, ktoré dobre tečú. V tomto prípade nie je možné merať hustejšie kvapaliny alebo kvapaliny s hrudkami.
Rotačný viskozimeter: princíp činnosti
Konštrukcia metrov tohto typu je valec, vo vnútri ktorého je umiestnená guľa. Vnútorná guľa sa pohybuje určitou rýchlosťou vďaka pripojenému elektrickému pohonu.
Medzi valcom a guľou je priestor, ktorý je naplnený skúmanou kvapalinou. V tomto prípade sa mení odpor voči pohybu gule. V týchto zariadeniach sa meria práve závislosť odporukvapalina a rýchlosť otáčania. Tieto parametre sú výsledkom testu pevne stanovené.
Vo valci nie je vždy guľa. Môže byť nahradený kotúčom, kužeľom, doskou alebo iným valcom. Vzdialenosť medzi vonkajším a vnútorným telom je niekoľko milimetrov, aby sa vytvorila trecia sila. Hodnota odporu je určená snímačmi. Čím viac sú nastavené, tým presnejšia bude hodnota. V súlade s tým sa cena zariadenia zvýši.
Rotačný viskozimeter je vhodný pre kvapaliny, ktorých viskozita sa pohybuje od tisíc do miliónov Pas. Dôležitú úlohu zohráva rýchlosť otáčania vnútorného tela. Závisí to od presnosti merania. Čím je rýchlosť nižšia, tým je meranie presnejšie. Prístroje s minimálnou rýchlosťou otáčania sú veľmi presné, ale sú tiež drahé.
Typy rotačných viskozimetrov
Princíp činnosti vyššie opísaného zariadenia je typický pre viskozimeter Brookfield. Ide o najjednoduchšie meracie zariadenie tohto typu. Ale vnútorné telo sa nie vždy hýbe. V niektorých prípadoch sa vonkajší valec otáča. Preto môže byť rotačný viskozimeter dvoch typov: s pevným valcom a torzomermi.
Vnútorné telo torzných viskozimetrov je v strede zavesené na elastickom závite. Keď sa vonkajší valec otáča, začne sa pohybovať aj meraná kvapalina. Keď sa otáča, valec sa tiež krúti. Uhol natočenia vnútorného valca je vyvážený trecím momentom rotujúcej kvapaliny.
Vyskytla sa chyba merania v dôsledku spodnej časti vnútorného valca. Rôzni vedci sa pokúšali vyriešiť tento problém po svojom. Najčastejšie bolo dno konkávne. Pri plnení kvapaliny zostáva vzduch v konkávnosti. Tým sa znižuje trenie na dne. Vedci Gatchek, Kuett umiestnili vnútorný valec do ochranných krúžkov. Tým sa znížila turbulencia jeho koncov. Volorovič použil vysoký, ale úzky cylindr. V tomto prípade sa chyba v dôsledku dna stala bezvýznamnou. Množstvo vedcov používalo nástroje, v ktorých bola vzdialenosť medzi valcami veľmi malá. Zároveň spodná časť zariadenia nebola naplnená kvapalinou.
Rotačný viskozimeter má vo svojom dizajne veľa možností. Ale vždy má výhody všestrannosti, malej veľkosti, malej chyby a nízkej ceny. Práve vďaka týmto vlastnostiam sa zariadenie stalo tak populárnym.
