Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Средства измерения вязкости. Принципы действия, конструкции, характеристики.




Вязкость (внутреннее трение) – свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Основной закон вязкого течения описывается формулой Ньютона:

где F – тангенциальная (касательная) сила, вызывающая сдвиг слоев жидкости (газа) друг относительно друга; S – площадь слоя, по которому происходит сдвиг; dv/dn – градиент скорости v течения (быстроты изменения ее от слоя к слою) по нормали п. Коэффициент пропорциональности η называют динамической вязкостью.

Наряду с понятием динамической вязкости используют понятие кинематической вязкости: ν = η / ρ.

Единица динамической вязкости с СИ – [Па·с], в системе СГС – [П] (пуаз); единица кинематической вязкости в СИ – [м2 /с], в системе СГС – [ст] (стокс).

Средства измерений вязкости называют вискозиметрами, которые классифицируют по используемому принципу измерений.

Капиллярные вискозиметры (вискозиметры истечения). Принцип действия основан на законе ламинарного течения жидкости через капилляр (закон Пуазейля):

где Q – объемный расход жидкости; d и l – внутренний диаметр и длина капилляра; р1 , р2 – давления до и после капилляра по потоку.

Следовательно, для измерения динамической вязкости достаточно при постоянном объемном расходе жидкости измерять перепад давлений на капилляре.

На рис. показана схема капиллярного вискозиметра, в котором для создания постоянного объемного расхода анализируемой жидкости используется шестеренчатый насос 1, приводимый в движение синхронным двигателем 2.

Из насоса анализируемая жидкость поступает в змеевик 3, где нагревается до температуры масла, заполняющего термостат 6, а затем – в капилляр 4, размеры которого выбирают в зависимости от диапазона измеряемых значений вязкости. Перепад давлений на капилляре, который пропорционален динамической вязкости анализируемой жидкости, измеряется дифманометром 5. Температура в термостате поддерживается постоянной в диапазоне от 50 до 100°С.

Диапазоны измерений от (0–2) 10-3 Па·с до (0-1000) 10-3 Па·с. Классы точности вискозиметра 1,5 – 2,5 (в зависимости от диапазона измерений).

Вискозиметры с падающим телом (шариковые вискозиметры). Принцип действия основан на измерении скорости (или времени) равномерного движения тела (шарика) под действием сил тяжести и трения в анализируемой жидкости:

где v – скорость равномерного падения шарика; ρш – плотность материала шарика, r – радиус шарика.

Обычно измерение скорости сводится к измерению отрезка времени η, за который шарик, падая с постоянной скоростью, проходит некоторый постоянный отрезок пути между двумя принятыми отметками.

На рис. показана схема шарикового вискозиметра циклического действия.

Анализируемая жидкость из аппарата 7 или трубопровода прокачивается насосом 6 по трубке 1 из немагнитного материала снизу вверх и при своем движении поднимает шарик 4 от нижней 11 до верхней 5 ограничительной сетки. При выключении двигателя 8 насоса (периодическое включение и выключение осуществляются блоком управления 9) шарик падает вниз под действием силы тяжести. С помощью дифференциальных трансформаторов 3 и 2 формируются электрические импульсы в моменты времени, когда шарик проходит две выбранные отметки, отстоящие друг от друга по высоте трубки на расстояние l. Вторичный прибор 10 измеряется отрезок времени между указанными импульсами, значение которого и определяет динамическую вязкость. Класс точности вискозиметра 2%.

Ротационные вискозиметры. Принцип действия основан на зависимости крутящего момента или скорости вращения ротора (цилиндра, диска и т. п.) погруженного в измеряемую среду от вязкости. В общем случае момент описывается выражением:

где k – постоянный коэффициент, зависящий от конструкции ротора вискозиметра; ω – угловая скорость вращения ротора.

Вискозиметры бывают с постоянной скоростью и постоянным моментом.

В автоматических анализаторах в качестве роторов обычно используются шар, диск, цилиндр. Особенностью ротационных вискозиметров является широкий диапазон измеряемых значений вязкости (0,01 – 1000 Па·с). Классы точности ротационных вискозиметров 1 – 2,5%.


41. Средства анализа концентрации и состава смесей. Принципы действия,







Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 256. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.007 сек.) русская версия | украинская версия