Вискозиметр прибор для измерения вязкости [1]

2.4 Ротационный метод вискозиметрии

2.4 viskozimetriyaning aylanma usuli

Ротационный метод вискозиметрии заключается в том, что исследуемая жидкость помещается в малый зазор между двумя телами, необходимый для сдвига исследуемой среды. Одно из тел на протяжении всего опыта остаётся неподвижным, другое, называемое ротором ротационного вискозиметра, совершает вращение с постоянной скоростью.

Viskozimetriyaning aylanma usuli shundan iboratki, tekshirilayotgan suyuqlik o'rganilayotgan muhitni siljitish uchun zarur bo'lgan ikkita jism orasidagi kichik bo'shliqqa joylashtiriladi. Jismlardan biri butun tajriba davomida harakatsiz qoladi, ikkinchisi aylanma viskozimetr rotori deb ataladi, doimiy tezlikda aylanadi.
Очевидно, что вращательное движение ротора визкозиметра передается к другой поверхности (посредством движения вязкой среды; отсутствие проскальзывания среды у поверхностей тела предполагается, таким образом рассматриваются). Отсюда следует тезис: момент вращения ротора ротационного вискозиметра является мерой вязкости. Для простоты мы рассмотрим инверсную модель ротационного вискозиметра: вращаться будет внешнее тело, внутренее тело останется неподвижным, ему и будет сообщаться момент вращения. Однако для краткости изложения будем называть внутреннее тело ротором ротационного вискозиметра. На рисунке 6 расположено схематическое изображение ротационного вискозиметра.
Shubhasiz, viskozimetr rotorining aylanish harakati boshqa sirtga uzatiladi (yopishqoq muhitning harakati orqali; tananing sirtlari yaqinida muhitning sirpanishining yo'qligi shu tarzda ko'rib chiqiladi). Tezis shundan kelib chiqadi: aylanadigan viskozimetr rotorining aylanish momenti yopishqoqlikning o'lchovidir. Oddiylik uchun biz aylanadigan viskozimetrning teskari modelini ko'rib chiqamiz: tashqi tanasi aylanadi, ichki tanasi harakatsiz qoladi va aylanish momenti unga xabar qilinadi. Biroq, qisqacha aytganda, biz ichki tanani aylanadigan viskozimetrning rotori deb ataymiz. 6-rasmda aylanma viskozimetrning sxematik tasviri joylashgan.


Рисунок 6 - Схематическое изображение ротационного вискозиметра
Введём необходимые обозначения:,L - радиус и длина ротора ротационного вискозиметра;
ω - постоянная угловая скорость вращения внешнего тела;- радиус вращающегося резервуара ротационного вискозиметра;
η - вязкость исследуемой cреды;- момент вращения, передаваемый через вязкую жидкость, равный
6-rasm - aylanma viskozimetrning sxematik tasviri
Biz kerakli belgilarni kiritamiz:, l-aylanadigan viskozimetr rotorining radiusi va uzunligi;
ω - tashqi jismning doimiy burchak aylanish tezligi; - aylanadigan viskozimetrning aylanadigan rezervuar radiusi;
η - o'rganilayotgan muhitning yopishqoqligi; - yopishqoq suyuqlik orqali uzatiladigan aylanish momenti


,l - диаметр и длина упругой нити,
φ - угол, на который закручивается неподвижно закреплённая нить,- момент упругости материала нити
При этом крутящий момент M1 ротора ротационного вискозиметра уравновешивается моментом сил упругости нити М2
, l-elastik ipning diametri va uzunligi,
φ-sobit mahkamlangan ip burilgan burchak-filament materialining elastik momenti
Bunday holda, aylanadigan viskozimetr rotorining M1 momenti m2 filamentining elastik kuchlari momenti bilan muvozanatlanadi::

.

Заметим вновь, что М1=М2, откуда после нескольких преобразований относительно η имеем:

Yana bir bor ta'kidlaymizki, M1 \ u003d m2, bu erda biz bir nechta o'zgarishlardan so'ng η ga egamiz:

, или
,

где k - постоянная ротационного вискозиметра.

Если рассматривать ту же задачу для ротационного вискозиметра с вращающимся внутренним (ротором висозиметра) и неподвижным внешним телами, имеем:
bu erda k aylanadigan viskozimetrning doimiysi.
Agar aylanadigan ichki (viskozimetr rotori) va sobit tashqi jismlar bilan aylanadigan viskozimetr uchun bir xil vazifani ko'rib chiqsak, bizda:

, или

В этом случае G - момент, необходимый для поддержания постоянной частоты вращения, (один оборот ротора вискозиметра за τ с).

Заметим, что полученные отношения справедливы для цилиндра бесконечной длины, в реальных условиях учитывается поправка на размеры тел ротационного вискозиметра.
Для этого производится вычисление так называемой эффективной высоты H ротационного вискозиметра:
Bunday holda, G - doimiy aylanish tezligini saqlab turish uchun zarur bo'lgan moment (viskozimetr rotorining bir aylanishi uchun τ C).
E'tibor bering, olingan munosabatlar cheksiz uzunlikdagi silindr uchun amal qiladi, haqiqiy sharoitda aylanadigan viskozimetr jismlarining o'lchamlarini o'zgartirish hisobga olinadi.
Buning uchun aylanma viskozimetrning samarali balandligi h deb ataladigan hisoblash amalga oshiriladi:
. проводится измерение момента для жидкостей с различным значением вязкости (η1 и η2) при двух различных высотах внутреннего цилиндра (L1 и L2);
. экстраполяцией прямых М1 = f(L) и М2 = f(L) к нулевому значению М1 и М2 получают величину ∆L;
. ichki silindrning ikki xil balandligida (l1 va L2) har xil yopishqoqlik qiymatiga ega suyuqliklar uchun moment o'lchanadi (η1 va η2);
. . M1 \ u003d a(D) va m2 \ u003d A(D) chiziqlarni M1 va m2 nol qiymatiga ekstrapolyatsiya qilish ∆j qiymatini oladi

. H=L+∆L.

Эффективную высоту ротационного вискозиметра H подставляют в уравнения.
Ротационные вискозиметры применяют для измерения вязкости смазочных масел (при температурах до -60°С), нефтепродуктов, расплавленных силикатов и металлов (до 2000 °С), высоковязких лаков и клеев, глинистых растворов и т.д.
Aylanadigan viskozimetrning samarali balandligi h tenglamalarga almashtiriladi.
Aylanadigan viskozimetrlar moylash moylari (-60°C gacha bo'lgan haroratda), neft mahsulotlari, eritilgan silikatlar va metallar (2000 °C gacha), yuqori yopishqoq laklar va yopishtiruvchi moddalar, loy eritmalari va boshqalarning yopishqoqligini o'lchash uchun ishlatiladi.
Относительная погрешность наиболее распространённых ротационных вискозиметров лежит в пределах 3-5%.
На рисунке 7 показано устройство ротационного вискозиметра РВ-7 (пределы измерений - от 1 до 10⁵ н∙сек/м², погрешность ±3%) [6].
Eng keng tarqalgan aylanadigan viskozimetrlarning nisbiy xatosi 3-5% oralig'ida.
7-rasmda RV-7 aylanma viskozimetrining qurilmasi ko'rsatilgan (o'lchov chegaralari 1 dan 105 n∙sek/m2 gacha, xato ±3%) [6].
вискозиметр мобильный ультразвуковой


Рисунок 7 - Ротационный вискозиметр РВ-7 (с заданным крутящимся моментом)
7-rasm-RV-7 aylanma viskozimetri (berilgan moment bilan)

- внутренний вращающийся цилиндр; 2 - внешний неподвижный цилиндр; 3 - ось вращающейся системы; 4 - термостат; 5 - мешалка термостата; 6 - термопары; 7 - шкив; 8 - тормоз; 9 - нить; 10 - блок; 11 - груз, вращающийся шкив. Скорость вращения шкива определяют по скорости опускания груза.

- ichki aylanadigan silindr; 2 - tashqi sobit silindr; 3 - aylanadigan tizimning o'qi; 4 - termostat; 5 - termostatni aralashtirgich; 6 - termojuftlar; 7 - kasnaq; 8 - tormoz; 9 - ip; 10 - blok; 11-og'irlik, aylanadigan kasnaq. Kasnakning aylanish tezligi yukni tushirish tezligi bilan belgilanadi.