химический каталог




ВИСКОЗИМЕТРИЯ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

ВИСКОЗИМЕТРИЯ (от латинского viscosus - клейкий, вязкий и греческого metred - измеряю), совокупность методов измерения вязкости жидкостей и газов. При абс. измерениях проводят независимые параллельные определения касательного напряженияи скорости сдвига при течении исследуемой среды; вязкостьвычисляют по формуле При относит. измерениях результаты определения параметра, зависящего от вязкости, сравнивают с результатом, полученным при аналогичной процедуре определения того же параметра для жидкости (или газа) известной вязкости. В случае неньютоновских жидкостей определяемая величина называют эффективной или кажущейся вязкостью (так как она зависит от и). При этом измерения необходимо выполнять при различные скоростях деформации. Ниж. предела изменения скорости не существует; верх. предел связан с возникновением неустойчивости потока, например для маловязких сред - с появлением инерц. турбулентности, для полимерных систем - с упругими деформациями. ВИСКОЗИМЕТРИЯ основывается на двух эксперим. принципах: измеряется сопротивление движению, обусловленное вязкостью среды, либо при протекании исследуемого в-ва в канале той или иной геометрич. формы, либо при движении твердого тела в среде, вязкость которой определяют. наиболее распространены капиллярная, ротационная, вибрационная ВИСКОЗИМЕТРИЯ, метод падающего шарика, пенетрация и пластометрия.

В капиллярной ВИСКОЗИМЕТРИЯ измеряют перепад давления между концами капилляра и соответствующую объемную скорость истечения Q при ламинарном течении исследуемой жидкости через капиллярный канал длиной L c известной и постоянной формой поперечного сечения. Обычно применяют цилиндрич. трубку с внутр. радиусом R. Вязкость рассчитывают по формуле Гагена - Пуазейля: . Реже используется плоскощелевой канал шириной b и высотой; тогда , Для ньютоновской жидкости= const и, следовательно,= const; для неньютоновской жидкости эффективная вязкость зависит от условий эксперимента. Обычно измеряют Q при = const (метод постоянного давления) либо при Q = const (метод постоянного расхода), хотя есть приборы, в которых в ходе эксперимента непрерывно изменяется как , так и Q. При измерении вязкости газов учитывают изменение давления вдоль капилляра (в случае практически несжимаемых жидкостей влиянием давления можно пренебречь).

Часто используют вариант капиллярной ВИСКОЗИМЕТРИЯ, в котором характеристикой вязкости служит продолжительность истечения определенного (стандартизованного) объема жидкости под действием собственного веса через калиброванный капилляр. С помощью этого метода определяют вязкость нефтепродуктов, молекулярную массу полимеров и т.д. Поскольку сопротивление протеканию среды по капилляру зависит не только от ее вязкости, в формулы, используемые для расчета, вводят поправки, которые учитывают возможные погрешности, связанные, например, с изменением кинетическая энергии струи, с накоплением упругой энергии, разогревом системы.

В ротационной ВИСКОЗИМЕТРИЯ измеряют крутящий момент М и угловую скорость вращения В одном из основные вариантов метода слой исследуемой жидкости высотой Н находится между двумя коаксиальными цилиндрами с внутр. радиусами Ri и Rо (Ri < Ro)которые вращаются один относительно другого. Вязкость вычисляется по формуле Маргулеса: , где=R0 /Ri. Обычно зазор между цилиндрами мал [(R0 — Ri)/R01], что обеспечивает однородность условий деформирования в исследуемом образце. В этом основные преимущество ротационной ВИСКОЗИМЕТРИЯ перед капиллярной, поскольку в капилляре неизбежно распределение скоростей и напряжений по радиусу канала. Если наружный цилиндр отсутствует , вязкость вычисляют по формуле:. Образец можно помещать также между конусом и плоскостью, между двумя конусами или сферами. Для ньютоновских жидкостей= const. При расчетевводят всевозможные поправки, в первую очередь на краевые эффекты.

Вибрационная ВИСКОЗИМЕТРИЯ основана на измерении сопротивления колебательному (с постоянной частотой) движению тела в исследуемой среде. Часто определяют скорость затухания колебаний (или интенсивность поглощения энергии колебаний). Этот метод особенно удобен для измерения вязкости расплавов металлов и солей при высоких температурах и других сред, в которых колебания затухают сравнительно медленно.

В лабораторная практике распространен простой метод падающего шарика, основанный на измерении скорости U равномерного падения шарика в исследуемой среде. Вязкость вычисляют по формуле Стокса: где dl и d2- соответственно плотности материала, из которого изготовлен шарик, и среды, R - радиус шарика,-ускорение свободный падения. При этом необходимо вводить поправки на инерц. эффект и на влияние стенок сосуда, в котором производятся измерения. В различные вариантах этого метода вместо шарика используют тела иной формы (например, цилиндр), исследуют не свободный падение, а скатывание шарика по стенке цилиндрич. трубки (относит. метод). Метод особенно удобен для измерения вязкости под давлением.

Для измерения вязкости высоковязких сред применяют методы пенетрации и пластометрии. В первом случае в среду вдавливают твердое тело (например, конус, цилиндр, сферу) и по скорости его движения или величине приложенного усилия судят о вязкости. В методах второй группы исследуют: сдвиговое течение жидкости между двумя плоскопараллельными пластинками, смещающимися одна параллельно другой; растекание жидкости при сдавливании двух плоскопараллельных пластинок ("сжимающие пластометры"); так называемой телескопич. сдвиг, состоящий в том, что исследуемую жидкость помещают между соосными цилиндрами, один из которых движется вдоль их общей оси. Во всех пластометрич. методах о вязкости судят по отношению силы, вызывающей движение твердого тела, к скорости его движения.

Для высоковязких неньютоновских сред измеряют также продольную вязкость, равную отношению растягивающего напряжения к градиенту скорости при одноосном растяжении образца. В случае ньютоновских жидкостей нет необходимости специально определять продольную вязкость, так как для них выполняется закон Трутона:

Очень широкий диапазон значений вязкости (от ~ 10-5 Па*с у газов до ~1012 Па*с у стеклующихся жидкостей), необходимость выполнения измерений при разных температурах и давлениях, а также для сред с различные свойствами (сжиженные газы, агрессивные кислоты и щелочи, расплавленные металлы и соли, полимеры, коллоидные системы и др.) обусловливают огромное разнообразие конструкций вискозиметров. ВИСКОЗИМЕТРИЯ часто сочетается с измерениями др. реологич. свойств жидкостей (см. Реология).

При прецизионных измерениях вязкости погрешность может составлять 0,1%; в большинстве случаев погрешность ~ 1%; в техн. приложениях допускаются еще более грубые измерения. Поверку вискозиметров (т.е. установление правильности градуировочных характеристик или их возобновление) обычно проводят с помощью относит. измерений с использованием стандартных жидкостей известной вязкости. наиболее точный эталон в ВИСКОЗИМЕТРИЯ - дистиллированная вода, вязкость которой при 20 °С составляет 1,002 мПа*с.

Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
http://taxiru.ru/shashechki-30-sm/
таблички в офис
стенозирующий лигаментит мизинца
руки вверх концерт в москве 2017 купить билеты крокус сити

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(28.07.2017)