Таблица сравнения
Время Объем
Место Воспроизводимость измерения образца Удобство Безопасность
1 Капиллярный EMS EMS EMS EMS
вискозиметр
2. EMS Вискозиметр Реометр Реометр Реометр
Брукфильда
3. Реометр Реометр Капиллярный Капиллярный Капиллярный
вискозиметр вискозиметр вискозиметр
4. Вискозиметр Капиллярный Вискозиметр Вискозиметр Вискозиметр
Брукфильда вискозиметр Брукфильда Брукфильда Брукфильда
Классические вискозиметры вращения (реометры).
Принцип измерения вискозиметра вращения основан на том, что крутящий момент, который необходимо приложить к помещенному в жидкость объекту для его вращения зависит от скорости вращения объекта и вязкости жидкости.
В вискозиметрах вращения жидкость (1), вязкость которой нужно измерить, помещается в пространство между вертикальными коаксиальными цилиндрами (стакан и вал) или между конусом и плитой.
Существует две классические геометрии вискозиметров вращения с коаксиальными цилиндрами:
Система Куэтта (A): Внешний цилиндр (стакан, 2) вращается с постоянной скоростью. При этом с помощью, например, торсионных весов измеряется крутящий момент, передающийся на внутренний цилиндр (вал, 3).
Системы Сирла (B): Задается скорость вращения внутреннего цилиндра (вала, 3) и измеряется крутящий момент, необходимый для поддержки данной скорости.
В вискозиметрах с конусом и плитой (C) жидкостью (1) заполняется зазор между конусом (4) и плитой (5). Измеряется крутящий момент, необходимый для вращения конуса с заданной скоростью.
Ротационные вискозиметры подходят для изучения реологического поведения жидкости, поскольку с их помощью можно определять зависимость вязкости от скорости сдвига.
Классические вискозиметры вращения не подходят для точного измерения малых вязкостей, поскольку в механической части вала возникает крутящий момент трения, сопоставимый с крутящим моментом, возникающим из-за вязкости жидкости.
Простейшие вискозиметры вращения (вискозиметры Брукфильда)
Наиболее экономичными из всех коммерчески доступных вискозиметров вращения являются вискозиметры Брукфильда. Принцип измерения прост - вал (2) погружается в образец (1). Вал вращается с постоянной скоростью. Крутящий момент измеряется с помощью калиброванного торсионного датчика (3). Чем выше вязкость образца, тем выше крутящий момент. Для расчета вязкости из полученного значения крутящего момента необходимы коэффициенты пересчета. Обычно, данные коэффициенты определяют в ходе первичной калибровки для данного вала и данной геометрии емкости. Вал подбирается согласно диапазону вязкости исследуемых образцов.
Вискозиметры Брукфильда относительно дешевы, надежны и просты в использовании. По этой причине они широко используются в лабораториях контроля качества.
Тем не менее, для многих применений вискозиметры Брукфильда не подходят, поскольку их точность довольно невысока, а круг возможностей весьма ограничен:
Довольно трудно обеспечить точный контроль температуры образца.
Измерения проводятся в открытой емкости. При проведении длительных измерений или при повышенной температуре образец или его летучие компоненты могут испаряться.
Из-за трения в механической части крепления вала данный тип вискозиметров не подходит для измерения малых значений вязкости с высокой точностью и воспроизводимостью.
Капиллярные вискозиметры
Капиллярные вискозиметры из-за их формы часто называют U-образными трубками. Существуют три обычных типа капиллярных вискозиметров: Уббелоде, Оствальда и Кэннон-Фенске. Капиллярные вискозиметры широко используются для измерения вязкости ньютоновских жидкостей в нефтяной, нефтехимической и некоторых других отраслях промышленности.
Измерение проводится следующим образом: с помощью разрежения через трубку B образец затягивается в капилляр (3) до уровня выше риски (1). После этого трубку B открывают и образец начинает свободно стекать вниз. Измеряют время, за которое мениск жидкости проходит от риски 1 до риски 2. Кинематическая вязкость рассчитывается путем умножения времени истечения в секундах на константу вискозиметра.
Капиллярные вискозиметры нельзя использовать для жидкостей с неньютоновским поведением, например, для растворов полимеров, эмульсий и других многокомпонентных смесей
Процесс определения вязкости с помощью капиллярного вискозиметра занимает весьма длительное время. На одно измерение может потребоваться более часа. Наиболее трудные и длительные части измерения - это очистка и просушка капилляра между измерением двух разных образцов.
