kutatási módszerek
Viscometerrel. az ág a fizika, hogy a tanulmányok viszkozitás mérési módszerek. A meglévő különböző módszerek és szerkezetek a mérő- viszkozitás - viszkoziméterek - miatt egyaránt tág viszkozitási (10 -5 N • s / m 2 a gáz 10 12 N • s / m 2 a számos polimert), és annak szükségességét, hogy mérni viszkozitást alacsony vagy magas hőmérsékleten és nyomáson (például, a cseppfolyósított gázok, olvadt fém gőz nagy nyomásokat stb).
A három leggyakoribb módszere a viszkozitás méréséhez a folyadékok és gázok: kapilláris, csökkenő labdát, és axiális hengerek (rotációs). Ezek alapján, illetve: a törvény Poiseuille, Stokes törvény és a törvény a folyadék áramlását koaxiális hengerek. A viszkozitást is csillapító periodikus rezgések a lemez, bemérünk egy vizsgáló közegben.
Egy különleges csoportot alkotnak a módszerek viszkozitási mérések kis térfogatú táptalajt (microviscosity). Ezek a megfigyelésen alapul, a Brown-mozgás, ion mobilitás, a diffúziós részecskék.
Rotary módszer viszkozimetriában
A rotációs viszkoziméterrel módszer abban áll, hogy a vizsgálandó folyadék kerül egy kis különbség a két test van szükség, hogy elmozdulás a vizsgált közegben. Az egyik szervek a kísérlet során helyben marad, és a másik, az úgynevezett rotor rotációs viszkoziméterrel, forog állandó sebességgel. Nyilvánvaló, hogy a forgómozgást a rotor viszkoziméter továbbítjuk a másik felület (mozgása révén egy viszkózus közegben, a hiánya csúszás a közeg, a felületeken a test feltételezi tehát tekinteni). Ezért értekezés nyomaték rotor forgási viszkoziméter intézkedés viszkozitását.
Az egyszerűség kedvéért úgy az inverz modell rotációs viszkoziméter: forgatás egy külső szervnek, a belső test mozdulatlan marad, és ez fog jelenteni kell a nyomatékot. Azonban az egyszerűség kedvéért, mi lesz az úgynevezett belső forgórész testet rotációs viszkoziméterrel.
Bemutatjuk a szükséges jelölés:
R1, L - a hossza a rotor sugarának és rotációs viszkoziméterrel;
# 969; - állandó szögsebességgel forgási a külső test;
R2 - sugara a forgó rotációs viszkoziméterrel tartályt;
# 951; - viszkozitás vizsgált hétfőn,
M1 - átvitt nyomatékot át a viszkózus folyadékon egyenlő
d, l - átmérője és hossza a rugalmas fonalat,
# 966; - a szög, amelynél a szál el van csavarva fixen Címzett,
G - a pillanatban a rugalmas szálú anyag
Ebben az esetben a nyomaték M1 a rotor forgási viszkoziméter egyensúlyban pillanatban erőt M2 rugalmas szál:
Megjegyezzük továbbá, hogy az M1-M2, ahol miután néhány változásuk # 966; van:
vagy
ahol k - állandó fordulatszámmal viszkoziméter.
Ha figyelembe vesszük a ugyanazt a feladatot egy rotációs viszkoziméter egy forgatható belső (rotor visozimetra) és a rögzített külső szerveknek: vagy
Ebben az esetben a G - nyomaték fenntartásához szükséges állandó sebességgel (egy fordulata a rotor a viszkoziméter # 964; c).
Figyeljük meg, hogy a kapott összefüggések érvényesek végtelen hosszúságú henger, a valós világban is figyelembe vesszük egy módosítást a méretei a szervek rotációs viszkoziméter. Ez úgy történik, hogy kiszámítjuk az úgynevezett hatékony H magasságát a rotációs viszkoziméter:- Az idő mérése a folyadékok különböző viszkozitási érték (# 951; 1 és # 951, 2) két különböző magasságban a belső henger (L1 és L2);
- extrapoláljuk vonalak M1 = f (L) és az M2 = f (L) a nulla értéket az M1 és M2 kapott értéket # 8710; L;
- H = L + # 8710; L
Ultrahangos módszer viszkozimetriában
ÖSSZEFOGLALÁS viszkozimetriás eljárás ultrahang abban a tényben rejlik, hogy a vizsgált közegben merítjük lemezt a magneto-korlátozva van nevű anyagot szonda viszkoziméterrel, amely fel van tekercselve egy tekercset, ahol az áramimpulzusok, amelyek egy rövid időtartama körülbelül 20 ± 10 mikroszekundum, így az esemény a rezgések. Összhangban a megmaradási törvénye a lemez rezgések indukált EMF a tekercset, amely csökken skorrostyu függően a közeg viszkozitása. Aztán, amikor a csökkenő EMF egy bizonyos küszöbértéket, új impulzust a tekercsre. Viscometerrel meghatározza a közeg viszkozitása impulzus ismétlési frekvencia.
Viszkozitás, amelynek hatása alapul ultrahangos módszerrel viszkoziméterrel, nem sorolható viszkoziméterek széles méréstartományban. Az osztály magas hőmérsékletű viszkoziméterrel ők is nem tekinthető miatt a relatív hiba fordul elő, amikor egy magas hőmérsékletű viszkozitás jellemzésére az eszköz és anyagok.
Kapilláris viszkozimetriában módszer
A módszer a kapilláris viszkoziméter alapul Poiseuille törvénye viszkózus folyadék, ismerteti a törvények a mozgás a folyadék a kapilláris.
Itt Hidrodinamika egyenlet stacionárius áramlás folyadék, amelynek viszkozitása # 951; át a kapilláris viszkoziméter:
Q - folyadék mennyiségét átáramló kapilláris egy kapilláris viszkoziméterrel egységnyi idő, m3 / s
R - sugara kapilláris viszkoziméterrel, m
L - hossza a kapilláris a kapilláris viszkoziméterrel, m
# 951; - folyadék viszkozitását Pa • s,
p - a nyomáskülönbség végein egy kapilláris viszkoziméterrel, Pa.
Vegye figyelembe, hogy Poiseuille képlet érvényes csak lamináris folyadékáramlást, azaz hiányában slip a folyadék - egy fal kapilláris viszkoziméterrel. A fenti egyenletet használjuk, hogy meghatározzuk a dinamikus viszkozitás. Az alábbiakban vett sematikus kapilláris viszkoziméter.
A kapilláris viszkoziméter folyadékot az egyik reakcióedényből hatása alatt a nyomáskülönbség p lejár át a kapilláris keresztmetszete és L hosszúságú 2R egy másik edényben. Az ábra azt mutatja, hogy a tartályokat sokszorta nagyobb keresztmetszetű, mint egy kapilláris viszkoziméterrel, és ennek megfelelően a sebessége a folyadék a két hajó N-szer kisebb, mint egy kapilláris viszkoziméterrel. Így nem minden nyomás megy, hogy felszámolja a viszkózus ellenállás a folyadék, egyértelmű, hogy ez részben költenek majd az üzenet nopredelonnoy folyadék mozgási energiát. Ezért az egyenlet Poiseuille igényel módosítást a kinetikus energia, az úgynevezett Hagenbach korrekció:
ahol h - együttható egység, D a sűrűség issdleduemoy folyadék.
Második módosítás lesz az úgynevezett önkényesen igazítani befolyásolja a kezdeti részét a kapilláris reométer-vizsgálat folyékony jellegének a mozgás. Ez fogja jellemezni esetleges kialakulását spirális mozgása és a turbulencia a helyszínen konjugáció a kapilláris tartály kapilláris viszkoziméterrel (ahonnan a folyadék). A lényeg a módosítás az, hogy ahelyett, hogy a valódi hossza a kapilláris viszkoziméter L bemutatjuk a látszólagos L „hossza:
N - kísérletileg határozzuk alapján változások különböző értékeire L és körülbelül egyenlő egységét.
Megjegyezzük, hogy ha a viszkozitás mérésével a szerves folyadékok, amelyek nagy kinematikus viszkozitást és a Hagenbach korrekció elhanyagolható volt százalék. Ami a vysokoktemperaturnyh viszkoziméterek, akkor azért, mert az alacsony kinematikus viszkozitású folyékony fémek korrekció elérheti a 15%.
A kapilláris viszkozimetriás módszer említett pontossági viszkozimetriában módszer annak a ténynek köszönhető, hogy a relatív mérési hiba töredéke százalék, attól függően, hogy az anyagok kiválasztása és pontosságát viszkoziméter kiolvasás ideje, és más paraméterek részt az eljárás kapilláris lejárati.
Falling Ball módszer
csökkenő labdát viszkozimetriás alapuló módszer Stokes törvény, amely szerint egy szilárd szabadon eső sebessége a labdát a viszkózus határtalan közeg írható le a következő egyenlettel:
ahol V - sebesség a transzlációs mozgás egységes labdát viszkoziméter; r - a sugara a labdát; g - nehézségi gyorsulás; d - sűrűsége a labdát anyag; ro - a folyadék sűrűsége.
Meg kell jegyezni, hogy az egyenlet csak akkor érvényes, ha az árfolyam esik a labda viszkoziméter meglehetősen kicsi, így megfigyelhető némi empirikus összefüggéssel
Mint a kapilláris viszkoziméterrel eljárás, szükséges figyelembe venni egy korrekció véges mérete a hengeres edény egy csökkenő labdát viszkoziméterrel (magasság L és az R sugárral, azzal a megkötéssel, ha végeztek). Ezek az intézkedések vezetnek egyenlet meghatározására dinamikus folyadék viszkozitását csökkenő labda viszkozimetriában:
A módszer alapján több minták létrehozott magas viszkoziméterek, hogy mérjük a viszkozitása az olvadt üveg és sók.
Vibráló módszer viszkozimetriában
Vibrációs viszkozimetriával alapuló módszer a változások meghatározása a paraméterei szabályos mértani alakja a test kényszerrezgés, úgynevezett szonda rezgő viszkoziméterrel hogy belemerüljön a vizsgálati közegben. A viszkozitás a közeg vizsgálat alatt határozza meg Ezen paraméterek értékeinek, a leggyakrabban használt kalibrációs görbét viszkoziméterrel (az esetében primitív vibrációs viszkoziméter, általában anélkül, hogy az általánosság elvesztése, ez az elv kiterjeszthető a bonyolultabb készülékek).
Bemutatjuk néhány jelölést: # 969; - frekvencia oszcilláció, # 964; - idő oszcilláció egy vékony, rugalmasan rögzített próbával vibrációs viszkoziméterrel, S - területe a szonda tányéros viszkozimétert; oszcilláció áll elő hatása alatt a harmonikus erők. A viszkozitás és közeg sűrűsége vizsgált jelöljük # 951; és d.
Frekvencia-fázisú variáns vibrációs viszkozimetriás módszer használatos nagy viszkozitású folyadékok. Ebben az esetben a rezgési frekvencia nélkül mért első szonda merítjük viszkoziméterrel (# 969; 0), majd merítjük (# 969;) a nyírás folyékony fázisok.
Méréséhez kisebb viszkozitású viszkózus folyadékok, mint például az olvadt fémek a legalkalmasabb amplitúdó-rezonáns vibrációs módszerrel kiviteli alak viszkozimetriában. Ebben az esetben, azt éri el, hogy az amplitúdó és a rezgés maximális (a kiválasztás a rezgési frekvencia). Ezért, a mért paraméter, ami által meghatározott viszkozitása válik viszkoziméterrel szonda oszcillációs amplitúdóját. Általában az alacsony viszkozitás értékek, van:
Figyelembe vesszük, korrekciókat C2 (külső erők: súrlódó felületi feszültség, a húzás és hasonlók). Megvan a végső képlet rezgés viszkozimetriában módszer:
Kalibrálása A viszkoziméter szerint készült ismert folyadékok (azaz a konstansok C1, C2 meghatározzuk).