Viscozitate (vâscozimetria)
Vâscozitate frecare internă - proprietatea lichidelor și gazelor pentru a asigura rezistența la deplasarea unui strat în raport cu altul. Vâscozitatea lichidelor detectate cel mai ușor prin transfuzie sau agitarea lor.
Cantitativ, valoarea viscozității se caracterizează printr-o valoare numită vâscozitate dinamică sau coeficientul de frecare internă și notat cu n sau u. O trăsătură caracteristică a acestui tip de frecare este că nu se observă în interfața dintre un solid și un lichid, și în întregul volum al lichidului.
Unitatea de viscozitate dinamică în Sistemul Internațional de Unități (SI) este pascal-al doilea (Pa s). Pascal-secundă este egal cu vâscozitatea dinamică a mediului, în care tensiunea de forfecare în laminar (ordonate) în interiorul și la o straturi de viteză diferență, la o distanță de 1 m în direcția normală la viteza de 1 m / s, este de 1 Pa.
vâscozitate cinematică este vâscozitatea dinamică a relativ medie cu densitatea acestuia la aceeași temperatură:
Unitatea de vâscozitate cinematică este în SI metru pătrat pe secundă (m2 / s). Când viscozitatea cinematică de 1 m2 vâscozității / s dinamică a densitate medie de 1 kg / m3 este egal cu 1 Pa * s.
Adesea folosita ca valoare relativă, sau condiționată, vâscozitatea (BV) - raportul dintre vâscozitatea lichidului la vâscozitatea apei la aceeași temperatură (vezi mai jos.).
O gamă largă de valori de viscozitate, precum și necesitatea de a măsura vâscozitatea la temperaturi scăzute sau ridicate și presiuni rezultate într-o mare varietate de metode de determinare a viscozității și structura viscozimetre.
tipuri de Viscozimetre
In functie de viscozimetru capilar metoda de măsurare împărțit în (viscozimetre flux), cu bile, de rotație, vibrație și ultrasunete.
Când se utilizează Viscozimetre capilare măsurate timp de curgere a unei cantități cunoscute (volum) de fluid printr-un tub capilar de un anumit diametru. Viscozimetre sticla capilare sunt mult mai susceptibile de a fi utilizate în practica laboratoarelor chimice.
Când se utilizează Viscozimetre cu bile măsurați viteza picătură mingea în lichidul de testare - este mai mic, mai vâscos fluid.
Cele Viscosimetri de rotație măsurat cuplul sau rotație viteza unghiulară a uneia dintre cele două corpuri coaxiale, diferența dintre care lichidul de testat. DOMENIU 0,5-1000000 măsurare vâscozitate Pa * s. Ele sunt utilizate pe scară largă pentru determinarea lichidelor cu viscozitate mare și soluții de compuși polimeri.
Măsurarea viscozității vibratoare viscozimetrelor bazate pe amplitudinea oscilațiilor în fluidul corpului investigat asupra vâscozității sale.
Viscozimetre ultrasonice măsoară rata de descreștere a oscilației materialului magnetostrictiv este plasat în lichidul de testare.
Indiferent de design-viscozimetru, determinarea viscozității trebuie efectuată sub control strict al temperaturii.
Viscozimetre capilară din sticlă
Pentru a masura vîscozitatea de lichide sunt viscozimetre transparente IWF-1, 2-IWF, cum Pinkevich, VPZHM, ca pentru opac - (. Figura 204) permit.
Vâscozitatea cinematică a v lichid este egală cu produsul de expirarea timpului t prin capilar sigur din volumul său pe un viscozimetru constantă C. constantă C este independentă de temperatură și este determinată numai de dimensiunile geometrice ale viscozimetru.
Pentru a determina constanta viscozimetrului utilizate lichidele de referință cu vâscozitate cinematică cunoscută. Măsurarea timpului de curgere a unui anumit volum de lichid de referință este constantă viscozimetru determinată:
Viscozimetre sunt disponibile cu diferite capilare, diametrul capilar afectează puternic constanta viscozimetru. Fiecare set are noua viscozimetre diametre capilare interioare de care variază între mm 0,34-5,5, ceea ce corespunde valorilor C = 0,003-30 cSt / s. Set viscozimetru tip Pinkevich este format din 11 capilare Viscometer cu un diametru de 0,4 până la 4,0 mm.
Ca lichid de referință pentru calibrarea viscozimetre fluide cu viscozitate redusă poate fi apă distilată, bidistilată, vâscozitatea cinematică care este luată egală cu 1.0067 cSt / s la 20 ° C și 0.89748 cSt / sec la 25 ° C
Conform stadiului actual al fiecărui viscozimetru capilar prefabricate trebuie alimentat cu un pașaport, în care acesta conține constant. Viscozimetre-1 Deci IWF, 2-IWF, permisul eliberat cu valoarea constantei C: 0,003; 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 1; 3; 10 și 30 cSt / s. Viscozimetre tip permanent VPMZH 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 1 și 3 cSt / s.
Determinarea viscozității cinematice
Metode pentru determinarea viscozității cinematice este practic cea mai comună.
calibrarea Viscozimetre
Noi Viscozimetre și viscozimetrelor, sunt de mult timp în funcțiune, ar trebui să fie supuse periodic o calibrare de verificare.
Calibrarea constă în determinarea timpului de curgere printr-un lichid de referință viscozimetru. Înainte de a efectua viscozimetru de lucru se spală succesiv cu eter de petrol, cromatul, apa de la robinet și apă distilată, alcool și eter, și apoi purjate cu aer curat, uscat.
Lăsați tip 1 IWF viscozimetru (Fig. 204) este selectat pentru calibrare. La racordul 3 pune un furtun de cauciuc conectat la un ventilator, și prin deținerea unui picior deget 2, răsturnată viscozimetru imersat gaura genunchiului 1 într-un vas cu lichid de referință suge în viscozimetru cu o pompă suflantă sau cu jet la etichetele M2, asigurându-se că la extensiile de 4 și 5 nu sunt formate pauze lichide. Apoi piciorul 1 este scos din lichid și este îndepărtat din tubul de evacuare furtun 3.
Pe un genunchi 1 poartă un tub de cauciuc; viscozimetru cufundat într-un termostat lichid, astfel încât extensia 4 a apărut în fluid și consolida vertical de la un stand cu cleme. O altă clemă consolida bec termometru care trebuie să fie la același nivel cu mijlocul capilar 6. Temperatura cuptorului a fost fixată la 20 ± 0,2 ° C, iar viscozimetru a fost menținut la această temperatură timp de 10-15 min.
Apoi, pompă de aer sau pompă, conectat la un tub de cauciuc, lichidul este aspirat într-un picior până la aproximativ 1/3 din înălțimea sa, ceea ce face discontinuităților fluid sigur nu formate sau bule. Oprirea aspirație, da lichidul să curgă în expansiunea 5 se observă și scăderea nivelului lichidului. Odată ce nivelul de atinge efluenți etichete M1 includ un cronometru; când nivelul lichidului atinge marcajul M2, cronometrul este oprit. După înregistrarea expirarea fluidului, care se repetă definiția de cel puțin patru ori. Apoi, viscozimetru se spală, se usucă, se re-umple lichidul de referință și din nou produce cel puțin patru determinări.
În cazul în care diferența dintre timpul medie a două experimente nu a depășit 0,3%, apoi găsirea mediei aritmetice a timpului de expirare T a lichidului de referință în ambele experimente, și calcularea constanta viscozimetru:
Efectuarea determinarea
Se determină evoluția în timp a fluidului de test viscozimetru prin exact la fel ca și în timpul calibrării cu referința primite. Este necesar doar să se țină cont de faptul că în timp ce preincubări cu viscozimetru substanța de testat într-un termostat trebuie crescută odată cu creșterea temperaturii testului (10 minute la 20 ° C până la 20 minute la 100 ° C).
Valoarea mediei aritmetice a viscozimetru expirarea timpului lichid determinat la cele mai apropiate 0,1 s și calculul viscozității cinematice (în cSt) cu formula medie:
unde C - o constantă viscozimetru cSt / s; m - aritmetic timpul de curgere mediu al lichidului din; g - accelerația gravitațională la locul de măsurare a viscozității, cm / s2 (se poate lua g / 980,7 = 1 dacă eroarea suplimentară de 0,02% nu are efect); K - coeficient care reflectă modificarea presiunii hidrostatice ca urmare a expansiunii sale în timpul încălzirii; IWF 1 la K = 1; pentru IWF-IWF-2 și K = 1 4 ± 0,00004 dt; pentru a permite K = 1 ± 0,000087 dt; VPZHM pentru K = 1 ± 0,000074 dt (dt - diferența dintre temperatura fluidului la umplerea vascozimetru și determinarea viscozității).
Determinarea viscozității dinamice a soluțiilor diluate de polimeri (GOST 18249-72)
Concentrația soluției de polimer este ales astfel încât raportul dintre expirarea timpului t soluției la momentul expirării solventului a fost 1,2-1,6. În conformitate cu acest viscozimetru alege.
Cantitatea probei de polimer, alegerea solventului, condițiile sale de volum și de dizolvare sunt specificate în standardele sau specificațiile de polimer activ.
La determinarea viscozimetre tip vâscozității soluțiilor IWF-2 au fost preparate patru concentrații viscozimetru IWF-1-onă concentrație; soluții de concentrații mai mici obținute prin diluarea în viscozimetru. Pentru acest viscozimetru se toarnă 13-16 ml soluție timp de curgere măsurat apoi adăugat secvențial și volumul măsurat de solvent înainte de fiecare dată de măsurare ulterioară expiră amestecă bine. Concentrația soluției A1 diluată se calculează cu formula:
unde A - concentrația soluției de polimer turnat în viscozimetru, g / ml; V - volumul soluției în viscozimetru ml; V1 - volumul de solvent adăugat, ml.
viscozimetru tip IWF-2 este umplut cu solvent pur sau o soluție în același mod ca cel descris mai sus. Abaterile temperatura de incubare nu trebuie să depășească, la temperatura camerei ± 0,05 ° C, la ridicată ± 0,15 ° C Termostatata nivelul lichidului trebuie să fie de 3-4 cm sub capătul superior al viscozimetru genunchiului.
După un viscozimetru 15 minute de incubare cu un timp de curgere solvent sau soluție de polimer de solvent este m0 sau soluții de diferite concentrații de t determinată. Cu acest rezultat al mediei aritmetice a cel puțin trei determinări, diferența dintre ele nu trebuie să depășească 0,4 s.
Vâscozitatea dinamică a soluțiilor diluate sau n solvent n0 (în cP) se calculează prin formulele:
unde C - o constantă viscozimetru cSt / s; p p0 - densitatea soluției de polimer sau a solventului la temperatura de testare, g / cm3; m, m0 - expirarea unei soluții sau cu solvent.
Determinarea viscozității relative
Metoda de determinare a viscozității relative se aplică produselor petroliere, vopsele și alte lichide vâscoase, a căror vâscozitate nu poate fi determinată cu ajutorul viscozimetre capilare din sticlă. Pentru un număr de vâscozitate ulei este normalizată în unități arbitrare.
viscozitate relativă este raportul timpului de curgere printr-un viscozimetru de tip TR 200 ml de produs de testare la momentul expirării a testului de 200 ml de apă distilată la 20 ° C, care este un (număr apos) constant al dispozitivului. Acest raport este exprimat ca numărul de grade convenționale.
Capacitatea de apă a vascozimetrului trebuie să fie controlat de laborator organizație care deține dispozitivul.
Vâscozitatea la temperatura t este indicată de un VUT.
Instrument pentru măsurarea viscozității relative este de tip viscozimetru TA-4 (Fig. 205). Acesta constă dintr-un vas 1 cu un tub 8 în partea sa inferioară. Rezervorul a fost plasat în vasul 2 servind ca o baie de apă sau ulei. Rezervorul este acoperit cu două găuri. Într-una dintre deschiderile este introdusă o tijă de lemn 6, care închide tubul 8; termometru este plasat într-un alt 4. In interiorul rezervorului 1, la o distanță egală de jos, atașat trei gheare îndoite în sus la un unghi de pini dreapta 5. Așa cum este stabilit în nivelul de băut al rezervorului de lichid probă, și în plus, aceste pini sunt folosite pentru montarea instrumentului la orizontală poziție. În agitatorul rezervor exterior 7 amplasat și un termometru cu o scală de la 10 la 110 ° C și factorul de scală 1 ° C
Aparatul este plasat pe un trepied din oțel 10, în care există două șuruburi de reglare 9. picioare pentru încălzirea fluidului într-un vas cu termostat 2 este atașat la un dispozitiv trepied sau arzător de gaz este prevăzut cu un dispozitiv electric de încălzire cu un regulator de temperatură.
Pentru măsurarea volumului de lichid care curge din vascozimetru atașat la balon volumetric dispozitiv special, calibrat la 20 ° C în 200 ml.
Determinarea viscozimetru apoase BY
Rezervorul interior este spălat succesiv cu petrol sau dietil eter, alcool etilic și apă distilată și se usucă cu aer. Apoi, viscozimetru este introdus în fantele picioarele trepiedului și fixate cu șuruburi. Priza 3 este închisă tijă curat 6. În interior recipientul 1 viscozimetru turnat apă distilată filtrată până la un nivel la care vârful celor trei știfturilor 5 abia eliberate peste apă de suprafață cu oglindă; Temperatura apei trebuie să fie de 20 ± 0,2 ° C
aceeași temperatura apei și se umple vasul exterior 2. balon volumetric substituit sub conducta de scurgere 8, tancul intern și tija de ridicare 6, toată apa drenată din rezervor în balon, nu se măsoară timpul de curgere; în care apa umple întreg tubul 8, la capătul inferior al care atârnă o picătură de apă. Coborârea tijei 6 la orificiul de evacuare 3, din nou turnat cu atenție din balon în rezervorul de apă al unei baghete de sticlă; balon golit păstrat timp de 1-2 minute deasupra rezervorului într-o poziție răsturnată, iar apoi din nou substituit cu țeavă de scurgere.
Apa din vasul interior și vasul exterior este complet amestecate: primul - rotirea capacului în jurul tijei 6, în al doilea - agitatorului 7. După confirmarea că temperatura apei în ambele rezervoare egale cu 20 ° C și în 5 min abaterea de temperatură nu depășește ± 0,2 ° C ridicare tijă scurtă mișcare 6, în același timp, suflă un cronometru, iar apa se observă curge din rezervor. În momentul în care marginea inferioară a meniscului ajunge la marcajul circular pe balon, cronometrul este oprit. Observarea timpului de expirare 200 ml de apă distilată s-a repetat de cel puțin 4 ori. Pentru un timp de curgere viscozimetru standard 200 ml de apă la 20 ° C trebuie să fie egală cu 51 ± 1 s.
Efectuarea determinarea
Rezervorul 1 se spală și se usucă înainte de fiecare determinare. Gaura de scurgere este închis tija 6 și containerul interior este umplut cu lichidul de testat, preincalzit determinarea temperaturii ceva mai mari predeterminate. Nivelul lichidului umplut să fie ușor peste vârfurile știfturilor 5.
Recipientul 2 este turnat în apă (atunci când se determină viscozitatea la 80 ° C) sau ulei de parafină, încălzită determinare temperatură puțin mai ridicată predeterminată.
Ridicarea un miez de bit 6, lăsat să se scurgă excesul de lichid de testat, astfel încât vârful celor trei știfturilor abia sensibil stătea afară deasupra nivelului lichidului.
Prin setarea vascometru, capacul și sub orificiul de scurgere pune balon gradat curat special de 200 ml, în timp ce se rotește încet aparatul în jurul învelișului tijă în care este introdus un termometru.
Când termometrul va arăta definiția exactă o temperatură dată, este necesar să se aștepte 5 minute, elimina rapid tija și lăsați cronometrul simultan. Când lichidul din balon ajunge exact până la semn, cronometrul este oprit, iar timpul conta până la expirarea perioadei de 0,2 secunde.
vâscozității condițional la temperatura t grade în viscozitate convențională se calculează cu formula:
unde Tt - timpul de expirare a viscozimetru 200 ml de produs de testare la temperatura t, s; tH2O - capacitatea de apă a vascozimetru cu.