Viskoznost različnih tekočin se meri s posebnimi napravami - viskozimetri. Glede na značilnosti in obliko ločimo več vrst teh naprav. Eden od njih je rotacijski viskozimeter, ki lahko oceni prepustnost medija.
Različice aparatov
Instrumenti, ki se uporabljajo za merjenje viskoznosti tekočine, so običajno razdeljeni v tri velike skupine:
Kapilarni viskozimeter
Mehanski viskozimeter
Rotacijski viskozimeter
Oglejmo si vsako vrsto podrobneje.
Mehanske naprave
Kategorija mehanskih viskozimetrov je vrsta različnih instrumentov, ki temeljijo na mehanskih lastnostih tekočin. To so lahko resonančni, mehurčki, kroglični merilniki. Če se prvi dve vrsti najpogosteje uporabljata v laboratoriju, potem slednjo najdemo v vsakdanjem življenju. Njegovo načelo delovanja temelji na odkritju Galilea.
Znotraj naprave je "kabina", kjer se nahaja žogica. Ko napravo napolnite s tekočino,katerega viskoznost je treba določiti, žogica pade. Izmeri se natančen čas, potreben, da žoga pade v kontaktno površino. Pogojno viskoznost določi ta časovni interval.
naprave kapilarnega tipa
Kapilarni viskozimeter ima v svoji zasnovi tanko cev z znanim premerom. Preskusna tekočina teče skozi to cev. Ista tekočina se pretaka tudi skozi cev z velikim premerom, znotraj katere se ne ustvarja kapilarni učinek. Najpogosteje tekočina teče pod silo gravitacije (tj. od zgoraj navzdol). Toda v nekaterih napravah se ustvari umetni pritisk. Izmeri se čas, potreben, da tekočina izteče iz obeh cevi. Nato se izračuna njihova razlika. Vrednost viskoznosti bo sorazmerna z vrednostjo te razlike.
Naprave te vrste so preproste, a velike. Druga pomanjkljivost je, da viskoznost izmerjene tekočine ne sme presegati 12 kPas. Ta vrednost ustreza tekočinam, ki dobro tečejo. Gostejših tekočin ali tistih z grudicami v tem primeru ni mogoče izmeriti.
Rotacijski viskozimeter: princip delovanja
Zasnova merilnikov te vrste je cilinder, znotraj katerega je postavljena krogla. Notranja krogla se giblje z določeno hitrostjo zaradi priključenega električnega pogona.
Med cilindrom in kroglo je prostor, ki je napolnjen s preiskovano tekočino. V tem primeru se upor proti gibanju krogle spremeni. Pri teh napravah se meri prav odvisnost uporatekočina in hitrost vrtenja. Ti parametri so določeni kot rezultat testa.
V cilindru ni vedno krogla. Lahko ga nadomestimo z diskom, stožcem, ploščo ali drugim valjem. Razdalja med zunanjim in notranjim telesom je nekaj milimetrov, da se ustvari sila trenja. Vrednost upora določajo senzorji. Bolj ko so nastavljeni, natančnejša bo vrednost. V skladu s tem se bo cena naprave zvišala.
Rotacijski viskozimeter je primeren za tekočine, katerih viskoznost se giblje od tisoč do milijonov Pas. Hitrost vrtenja notranjega telesa igra pomembno vlogo. Odvisno je od natančnosti meritve. Čim počasnejša je hitrost, tem natančnejša je meritev. Instrumenti z minimalno hitrostjo vrtenja so zelo natančni, vendar so tudi dragi.
Vrste rotacijskih viskozimetrov
Načelo delovanja zgoraj opisane naprave je značilno za Brookfieldov viskozimeter. To je najpreprostejša merilna naprava te vrste. Toda notranje telo se ne premika vedno. V nekaterih primerih se zunanji cilinder vrti. Zato je lahko rotacijski viskozimeter dveh vrst: s fiksnim cilindrom in torzijskim merilnikom.
Notranje telo torzijskih viskozimetrov je obešeno v sredini na elastični niti. Ko se zunanji cilinder vrti, se začne premikati tudi merjena tekočina. Ko se vrti, se valj tudi zasuka. Kot zasuka notranjega valja je uravnotežen s tornim momentom vrtljive tekočine.
Napaka pri merjenju se pojavi zaradi dna notranjega cilindra. Različni znanstveniki so poskušali rešiti ta problem na svoj način. Najpogosteje je bilo dno narejeno konkavno. Pri polnjenju tekočine ostane zrak v vdolbini. To zmanjša trenje na dnu. Znanstveniki Gatchek, Kuett so notranji cilinder postavili v zaščitne obroče. To je zmanjšalo turbulenco njegovih koncev. Volorovič je uporabljal visok, a ozek klobuk. V tem primeru je napaka zaradi dna postala nepomembna. Številni znanstveniki so uporabljali instrumente, pri katerih je bila razdalja med valji zelo majhna. Hkrati dno naprave ni bilo napolnjeno s tekočino.
Rotacijski viskozimeter v svoji zasnovi ima veliko možnosti. Vedno pa ima prednosti vsestranskosti, majhnosti, majhne napake in nizkih stroškov. Zahvaljujoč tem lastnostim je naprava postala tako priljubljena.
