Viskozitet različitih tečnosti se meri posebnim uređajima - viskozimetrima. Prema karakteristikama i dizajnu razlikuje se nekoliko vrsta ovih uređaja. Jedan od njih je rotacijski viskozimetar koji može procijeniti propusnost medija.
Različiti uređaji
Instrumenti koji se koriste za mjerenje viskoziteta tečnosti obično se dijele u tri velike grupe:
Kapilarni viskozimetar
Mehanički viskozimetar
Rotacijski viskozimetar
Razmotrimo svaku od vrsta detaljnije.
Mehanički uređaji
Kategorija mehaničkih viskozimetara je niz različitih instrumenata zasnovanih na mehaničkim svojstvima tečnosti. To mogu biti rezonantni, mjehurasti, kuglični mjerači. Ako se prve dvije vrste najčešće koriste u laboratoriju, onda se potonji nalazi u svakodnevnom životu. Njegov princip rada zasniva se na otkriću Galilea.
Unutar uređaja nalazi se "kabina" u kojoj se nalazi lopta. Nakon punjenja uređaja tečnošću,čiji se viskozitet treba odrediti, lopta pada. Mjeri se tačno vrijeme potrebno da lopta padne u kontaktnu površinu. Uslovni viskozitet je određen ovim vremenskim intervalom.
Uređaji kapilarnog tipa
Kapilarni viskozimetar u svom dizajnu ima tanku cijev poznatog prečnika. Testna tečnost teče kroz ovu cijev. Ista tečnost se također propušta kroz cijev velikog prečnika, unutar koje se ne stvara kapilarni efekat. Najčešće tečnost teče pod silom gravitacije (tj. odozgo prema dolje). Ali u nekim uređajima se stvara umjetni pritisak. Mjeri se vrijeme potrebno da tečnost iscuri iz obje cijevi. Zatim se izračunava njihova razlika. Vrijednost viskoziteta će biti proporcionalna vrijednosti ove razlike.
Uređaji ovog tipa su jednostavni, ali veliki. Još jedan nedostatak je što viskoznost mjerene tekućine ne smije prelaziti 12 kPas. Ova vrijednost odgovara tečnostima koje dobro teku. Gušće tečnosti, ili one sa grudvicama, u ovom slučaju se ne mogu meriti.
Rotacioni viskozimetar: princip rada
Dizajn mjerača ovog tipa je cilindar, unutar kojeg je smještena sfera. Unutrašnja sfera se kreće određenom brzinom zbog priključenog električnog pogona.
Postoji prostor između cilindra i sfere, koji je ispunjen ispitivanom tečnošću. U tom slučaju se mijenja otpor kretanju sfere. Kod ovih uređaja se meri upravo zavisnost otporatečnost i brzina rotacije. Ovi parametri su fiksirani kao rezultat testa.
Ne postoji uvijek sfera unutar cilindra. Može se zamijeniti diskom, konusom, pločom ili drugim cilindrom. Udaljenost između vanjskog i unutrašnjeg tijela je nekoliko milimetara kako bi se stvorila sila trenja. Vrijednost otpora određuju senzori. Što su više postavljeni, to će vrijednost biti tačnija. Shodno tome, cijena uređaja će rasti.
Rotacioni viskozimetar je pogodan za tečnosti čija se viskoznost kreće od hiljadu do miliona Pas. Brzina rotacije unutrašnjeg tijela igra važnu ulogu. Zavisi od tačnosti mjerenja. Što je brzina manja, to je mjerenje preciznije. Instrumenti sa minimalnom brzinom rotacije su vrlo precizni, ali su i skupi.
Vrste rotacionih viskozimetara
Princip rada gore opisanog uređaja tipičan je za Brookfield viskozimetar. Ovo je najjednostavniji mjerni uređaj ove vrste. Ali unutrašnje telo se ne kreće uvek. U nekim slučajevima, vanjski cilindar se rotira. Zbog toga rotacijski viskozimetar može biti dva tipa: sa fiksnim cilindrom i torzionim mjeračima.
Unutarnje tijelo torzionih viskozimetara je okačeno u sredini na elastičnu nit. Kada se vanjski cilindar okreće, tekućina koja se mjeri također počinje da se kreće. Kada se okreće, cilindar se također okreće. Ugao zaokreta unutrašnjeg cilindra je uravnotežen momentom trenja rotirajuće tekućine.
Došlo je do greške u mjerenju zbog dna unutrašnjeg cilindra. Razni naučnici su pokušali da riješe ovaj problem na svoj način. Najčešće je dno napravljeno konkavno. Prilikom punjenja tečnosti, vazduh ostaje u konkavnosti. Ovo smanjuje trenje na dnu. Naučnici Gatchek, Kuett postavili su unutrašnji cilindar u zaštitne prstenove. Time je smanjena turbulencija njegovih krajeva. Volorovič je koristio visok, ali uski cilindar. U ovom slučaju, greška zbog dna je postala beznačajna. Brojni naučnici su koristili instrumente u kojima je razmak između cilindara bio vrlo mali. Istovremeno, dno uređaja nije bilo napunjeno tečnošću.
Rotacijski viskozimetar u svom dizajnu ima mnogo opcija. Ali uvijek ima prednosti svestranosti, male veličine, male greške i niske cijene. Zahvaljujući ovim karakteristikama uređaj je postao toliko popularan.
