ویسکوزیته مایعات مختلف توسط دستگاه های مخصوص - ویسکومتر اندازه گیری می شود. با توجه به مشخصات و طراحی، چندین نوع از این دستگاه ها متمایز می شوند. یکی از آنها یک ویسکومتر چرخشی است که قادر به ارزیابی نفوذپذیری یک محیط است.
انواع لوازم خانگی
وسایل مورد استفاده برای اندازه گیری ویسکوزیته مایع معمولاً به سه گروه بزرگ تقسیم می شوند:
ویسکومتر مویرگی
ویسکومتر مکانیکی
ویسکومتر چرخشی
بیایید هر یک از گونه ها را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم.
دستگاه های مکانیکی
دسته ویسکومترهای مکانیکی طیفی از ابزارهای مختلف بر اساس خواص مکانیکی مایعات است. این مترها می توانند رزونانس، حباب، توپی باشند. اگر دو نوع اول بیشتر در آزمایشگاه استفاده می شود، دومی در زندگی روزمره یافت می شود. اصل عملکرد آن بر اساس کشف گالیله است.
در داخل دستگاه یک "غرفه" وجود دارد که توپ در آن قرار دارد. پس از پر کردن دستگاه با مایع،که ویسکوزیته آن باید تعیین شود، توپ می افتد. زمان دقیق مورد نیاز برای سقوط توپ به ناحیه تماس اندازه گیری می شود. ویسکوزیته مشروط با این بازه زمانی تعیین می شود.
دستگاه های نوع مویرگی
ویسکومتر مویرگی در طراحی خود دارای یک لوله نازک با قطر مشخص است. مایع آزمایش از طریق این لوله جریان می یابد. همین مایع از لوله ای با قطر زیاد نیز عبور می کند که در داخل آن اثر مویرگی ایجاد نمی شود. اغلب، سیال تحت نیروی گرانش (یعنی از بالا به پایین) جریان می یابد. اما در برخی دستگاه ها فشار مصنوعی ایجاد می شود. مدت زمان خروج مایع از هر دو لوله اندازه گیری می شود. سپس تفاوت آنها محاسبه می شود. مقدار ویسکوزیته متناسب با مقدار این تفاوت خواهد بود.
دستگاه هایی از این نوع ساده اما بزرگ هستند. اشکال دیگر این است که ویسکوزیته مایع اندازه گیری شده نباید از 12 کیلو پاسکالثانیه تجاوز کند. این مقدار مربوط به مایعاتی است که به خوبی جریان دارند. مایعات غلیظ تر یا آنهایی که توده دارند را نمی توان در این مورد اندازه گیری کرد.
ویسکومتر چرخشی: اصل کار
طرح کنتورهای این نوع استوانه ای است که داخل آن یک کره قرار می گیرد. کره داخلی به دلیل درایو الکتریکی متصل با سرعت مشخصی حرکت می کند.
بین استوانه و کره فضایی وجود دارد که با مایع مورد بررسی پر شده است. در این حالت مقاومت در برابر حرکت کره تغییر می کند. در این دستگاه ها دقیقاً وابستگی مقاومت است که اندازه گیری می شودسیال و سرعت چرخش این پارامترها در نتیجه آزمایش ثابت می شوند.
همیشه یک کره درون یک استوانه وجود ندارد. می توان آن را با یک دیسک، یک مخروط، یک صفحه یا سیلندر دیگر جایگزین کرد. فاصله بین بدنه بیرونی و داخلی چند میلی متر است تا نیروی اصطکاک ایجاد شود. مقدار مقاومت توسط سنسورها تعیین می شود. هرچه بیشتر تنظیم شوند، مقدار دقیق تر خواهد بود. بر این اساس قیمت دستگاه افزایش خواهد یافت.
ویسکومتر چرخشی برای مایعاتی مناسب است که ویسکوزیته آنها از هزار تا میلیون Pas متغیر است. سرعت چرخش بدن درونی نقش مهمی دارد. بستگی به دقت اندازه گیری دارد. هرچه سرعت کمتر باشد، اندازه گیری دقیق تر است. ابزارهایی با حداقل سرعت چرخش بسیار دقیق هستند، اما همچنین گران هستند.
انواع ویسکومترهای دورانی
اصل عملکرد دستگاهی که در بالا توضیح داده شد برای ویسکومتر بروکفیلد معمولی است. این ساده ترین دستگاه متر از این نوع است. اما بدن درونی همیشه حرکت نمی کند. در برخی موارد، سیلندر بیرونی می چرخد. به همین دلیل است که ویسکومتر چرخشی می تواند دو نوع باشد: با سیلندر ثابت و متر پیچشی.
بدنه داخلی ویسکومترهای پیچشی در مرکز روی یک نخ الاستیک آویزان شده است. هنگامی که سیلندر بیرونی می چرخد، مایع اندازه گیری شده نیز شروع به حرکت می کند. وقتی می چرخد، سیلندر نیز می پیچد. زاویه چرخش سیلندر داخلی با گشتاور اصطکاک سیال در حال چرخش متعادل می شود.
خطای اندازه گیری به دلیل کف سیلندر داخلی رخ می دهد. دانشمندان مختلف سعی کرده اند این مشکل را به روش خود حل کنند. بیشتر اوقات ، قسمت پایین مقعر ساخته می شد. هنگام پر کردن مایع، هوا در مقعر باقی می ماند. این باعث کاهش اصطکاک در قسمت پایین می شود. دانشمندان Gatchek، Kuett استوانه داخلی را در حلقه های محافظ قرار دادند. این باعث کاهش تلاطم انتهای آن شد. ولوروویچ از کلاه بالایی بلند اما باریک استفاده کرد. در این مورد، خطای ناشی از پایین ناچیز شد. تعدادی از دانشمندان از ابزارهایی استفاده کردند که در آنها فاصله بین سیلندرها بسیار کم بود. در عین حال ته دستگاه پر از مایع نبود.
ویسکومتر چرخشی در طراحی خود گزینه های زیادی دارد. اما همیشه از مزایای تطبیق پذیری، اندازه کوچک، خطای کم و هزینه کم برخوردار است. به لطف این ویژگی ها است که دستگاه بسیار محبوب شده است.
