Что измеряют при помощи вискометрической воронки

Вискозиметрические воронки для определения вязкости по времени истечения BYK-Gardner

* Время указано для региона: Беларусь, Минск

Описание

Наливная воронка (иногда называемая воронка по истечению или вискозиметрическая воронка) представляет собой простое гравитационное устройство для измерения хронометрированного потока жидкости с известным объемом, проходящего сквозь сопло в днище формованной емкости. При идеальных условиях эта скорость потока должна быть пропорциональна кинематической вязкости (выраженной в стоксах и сантистоксах), которая зависит от удельной плотности жидкости. Во многих ситуациях нет необходимости знать абсолютную вязкость. Для относительной классификации веществ достаточно знать время истечения в секундах.
Разработано не менее 50 типов наливных воронок, которые используются в целях промышленного контроля и проверок в условиях эксплуатации. Эти простые устройства подразделяются на два типа. Первый тип – монтируемые на штативе воронки, которые заполняются жидкостью и затем осушаются. Второй тип – воронки, погружаемые непосредственно в контейнер с жидкостью, которая далее выливается в тот же контейнер. Вне зависимости от используемого типа устройств существует несколько фундаментальных принципов, которые следует соблюдать.

Температуру истекающей жидкости следует контролировать и измерять только в истекающем потоке после его прохождения сквозь неповрежденное отверстие

Процедура измерения

Установить наливную воронку строго горизонтально в кольцевой штатив или в термостатирующую рубашку. Закрыть сопло. Налить внутрь тестируемую жидкость.

Положить чистую стеклянную пластину на край воронки, чтобы слить избыток жидкости. Закрыть воронку. Открыть сопло

Убрать стеклянную пластину в горизонтальном положении. Включить секундомер. Остановить секундомер, когда истекающий поток прервется в первый раз. Повторить измерения три раза, каждый раз с новой пробой того же самого материала

Вискозиметрические воронки Форда

Гарантированная погрешность воронок Форда от BYK-Gardner при измерении времени истечения калибровочного масла составляет 3% от рекомендованных значений.

Источник

Вискозиметр. Виды и назначение. Работа и уход. Особенности

Вискозиметр – измерительный прибор, предназначенный для определения динамической и кинетической вязкости жидкостей. Название устройства имеет латинское происхождение. «Viscosus» в переводе означает вязкий.

Где используется вискозиметр

Это крайне востребованное устройство для поддержания технологического процесса различных производств. Его используют в десятках направлений, к числу которых относятся:

Для поддержания различных технологических процессов имеет значение вязкость веществ, принимаемых в них участие. Примером является переработка нефти, в частности получение из него топлива для ДВС, смазочного масла. Так, в медицине вискозиметрами измеряют вязкость крови, в пищевой промышленности – меда, молока, соков, в фармакологи – сиропов и прочих густых субстанций.

Виды вязкости, и чем они отличаются

Как понятно из определения вискозиметров, они используются для определения динамической и кинетической вязкости. Чаще всего устройства применяются для измерения динамической густоты. Это показатель текучести в нормальных условиях. Под ними подразумевается температура окружающей среды и измеряемого вещества в пределах 18-22°С.

Под кинетической вязкостью определяется текучесть под воздействием определенной температуры или давления. Этот показатель имеет значение при исследовании жидкостей, в частности того как они себя поведут при нагреве, охлаждении т.д. Без вискозиметра невозможно испытание холодного и горячего масла для ДВС, и прочих технических жидкостей.

Типы вискозиметров

Под вискозиметрами подразумевается несколько устройств, отличающихся между собой по принципу работы, однако все они позволяют измерить динамическую и кинетическую вязкость.

Данные устройства бывают следующих типов:

Ротационный

Это один из самых сложных приборов для измерения вязкости жидкости. По внешнему виду он напоминает кухонный миксер. Устройство разработано для измерения динамической вязкости. Оно представляет собой электронный блок, управляющий шпинделем, который вращается в емкости. Последняя заполняется исследуемой жидкостью. За счет вязкости она замедляет шпиндель, от чего он оборачивается медленнее. Чем выше вязкость, тем больше сопротивление.

Ротационный вискозиметр автоматически подсчитывает обороты оси в жидкости, и выводит годовое значение на экран. Это единственные приборы, с помощью которых можно измерить истинную вязкость ньютоновских и неньютоновских жидкостей. Данные устройства определяют вязкость в единицах Па·с.

Капиллярные

Представлены не менее чем десятком конструкций, разработанных учеными физиками в различные годы. Самые известные из них вискозиметры Оствальда, Уббелоде, Кэнон-Финские.

Все они подразумевают измерение времени, за которое жидкость вытечет через небольшое отверстие капилляр. Чем выше вязкость, тем медленнее вещество стекает. Все что нужно, просто определить время. Затем по нему делаются расчеты вязкости, или используются специальные таблицы перевода.

С движущимся шариком

Это достаточно простая конструкция, работающая основываясь на физическом законе Стокса. Она отличается высокой точностью измерения, поэтому может использоваться и в лабораториях. Прибор представляет собой наклоненную колбу, в которую заливается тестируемая жидкость. В ней находится небольшой шарик. Колба предусматривает возможность оборачивания на 180 градусов.

Процесс измерения заключается в том, чтобы определить за какое время шарик упадет с верхнего положения до нижней контрольной метки. За счет вязкости жидкостей он падает гораздо медленнее, чем на воздухе, что позволяет человеческому глазу определить момент прохождения контрольных меток. Однако результаты измерения сильно зависят от скорости реакции человека, который использует вискозиметр. За счет возможности вращения колбы на 180 градусов, можно проводить несколько измерений подряд, чтобы вывести по ним среднее арифметическое значение. Более точными являются автоматизированные устройства, так как при их использовании исключается человеческий фактор.

Вибрационный

Это вискозиметр, который определяет вязкость путем воздействия на исследуемую жидкость вибрацией, создаваемой погружным зондом. Получаемая в результате резонансная частота колебания напрямую зависит от текучести. Это цифровые устройства, высчитывающие вязкость с лабораторной точностью.

Особенность приборов этого типа в том, что они способны определять густоту даже в ходе химической реакции. Это позволяет с их помощью оценивать степень готовности подготавливаемой жидкости, к примеру, если она доводится к нужной текучести путем выпаривания.

Зонды приборов этого типа часто можно встретить внутри производственных линий. Аппараты монтируются в системы трубопроводов для нефти и прочих производственных жидкостей. Зачастую это высокотемпературные приборы, способные переносить сильный нагрев или охлаждение.

Пузырьковый

Это вискозиметр, работающий по схожему принципу, что и прибор с шариком. Только в этом случае выполняется замер времени, за которое пузырек воздуха или другого газа поднимается через всю колбу, заполненную исследуемой жидкостью. Это достаточно специфическое устройство, не отличающееся выдающейся точностью или удобством, поэтому и используется редко.

Чашка-вискозиметр

Это наиболее простой тип прибора, применяемый для подготовки лакокрасочных материалов. Он является разновидностью капиллярного или проточного устройства.

Неразбавленные растворителями краски обладают различной вязкостью. Ее показатель имеет значение при выполнении малярных работ с использованием краскопульта. Избыточно густые ЛКМ плохо продуваются через его сопло. Кроме этого они не растекается по поверхности, поэтому покрытие покрывается шагренью. Для решение этой проблемы выполняется предварительное определение вязкости краски вискозиметром. После этого она разбавляется растворителем до оптимальной густоты.

Использование чашки-вискозиметра позволяет быстро определить вязкость краски. Этот прибор представляет собой воронку с рукояткой общим объемом обычно 100 мл. В ней имеется отверстие диаметром до 4 мм. Принцип работы прибора заключается в замере времени, которое потребуется, чтобы краска вытекла из воронки. Чем она гуще, тем медленнее вытекает.

Инструкция к прибору крайне проста:

Чтобы получить максимально точные данные на столь примитивном устройстве, стекающие капли после прекращения струи не учитываются. На погрешность устройства влияет окружающая температура. Оптимально проводить измерение при 18-22°С.

Применяя вискозиметр необходимо стремиться довести вязкость ЛКМ до таких значений измерения:

Прибор типа чашки или воронки является самым доступным и простым в применении. Его нередко используют как одноразовое устройство. При желании воспользоваться им повторно, важно провести тщательную мойку от остатков краски, так как ее слой уменьшает диаметр отверстия воронки. Из-за этого все последующие измерения получат искажение.

Нередко прибор входит в стандартную комплектацию электрических краскопультов, так как те имеют строгое ограничение на вязкость красок, которые можно безопасно в них заливать. При их излишней густоте устройство может сломаться. Обычно в инструкции к таким приборам указываться «максимальная вязкость материалов – 40 DIN-сек» или другое значение. Это значит, что краскопульт способен распылять жидкости, которые стекают через прибор менее чем за 40 сек.

Суттарда

Также достаточно распространенными в быту является вискозиметр Суттарда. Это устройство представляет собой полый цилиндр из устойчивого к коррозии материала. Он располагается на диске с круговой разметкой.

Суть использования такого вискозиметра заключается в том, что цилиндр устанавливается на шкалу. В него заполняется строительный раствор, обычно штукатурка или гипсовое тесто. После этого цилиндр резко поднимается. Так как у него нет дна, то содержимое растекается по диску.

Применяя устройство этого типа, можно определить текучесть штукатурки, шпаклевки при ее приготовлении. Раствор или клей оптимальной густоты является более простым в нанесении, обладает лучшей прочностью.

Особенности ухода за прибором

Вискозиметр нуждается только в очистке от остатков жидкостей. Мойка выполняется водой, растворителями или специальными средствами, смывающими рабочий материал. Также аппараты, применяемые в области ГРОЕИ, подвергаются проведению поверки. В первую очередь это касается цифровых автоматических моделей. Поверка выполняется с периодичностью 1 год. Для этого используются специальные поверочные жидкости эталонной вязкости. Устройствами измеряется густота веществ, текучесть которых заведомо известна. После этого сравниваются результаты, чтобы определить фактическую погрешность прибора.

Источник

Вискозиметры

Одним из основных свойств жидкостей и газов является вязкость.

Показатель отражает структуру и физико-химическое состояние текучих веществ.

Для контроля и определения параметров вязкости используются специальные анализаторы — вискозиметры.

Что представляют собой вискозиметры

Производится большое количество приборов для анализа вязкости, каждый из которых разработан для определенных веществ и условий измерений.

К наиболее популярным вискозиметрам относятся капиллярные и ротационные устройства:

Капиллярный прибор состоит из следующих основных частей:

Показатель вязкости определяется по времени истеченияисследуемого вещества через капилляр заданного диаметра.

Конструкция капиллярных вискозиметров.

Основным преимуществом капиллярных измерителей вязкости является возможность моделирования реальных технологических процессов.

Основные узлы ротационных устройств:

Один из цилиндров вращается (ротор), а другой (статор) находится в неподвижном состоянии.

Несмотря на широкий ассортимент выпускаемых вискозиметров, их разработки продолжаются, с целью повышения точности и расширения пределов измерений, обеспечения автоматического управления непрерывной работы.

Где используются вискозиметр

Вискозиметры используются для контроля вязкости различных веществ, участвующих в технологических процессах во многих отраслях:

Постоянно приходится прибегать к регулярному анализу вязкости нефти и продуктов ее переработки в нефтяной отрасли.

Анализаторы вязкости необходимы практически везде, где ведется работа с жидкими текучими материалами, состояние которых должно соответствовать определенным нормам.

Виды вязкости. Как определить

Вязкость — это способность веществ сопротивляться собственному течению за счет сил молекулярного взаимодействия.

Различают два вида вязкости:

Вязкость может измеряться как за счет гидростатического давления, так и и с помощью искусственно создаваемого внешнего давления.

Таблица 1. Вязкость жидкостей при температуре 20°С.

Динамическая вязкость 10­-3 кг/(м·с)

Кинематическая вязкость10­-6кг/(м2·с-1)

Типы вискозиметров

По области применения приборы подразделяются на лабораторные, промышленные, медицинские.

По принципу действия приборы бывают:

1. Ротационные

Представляют собой устройство, состоящее из двух соосных цилиндров, конусов или сфер правильной геометрической формы, выполненных из термостойких материалов. Наружный цилиндр заполняется исследуемой жидкостью. Один из цилиндров вращается, выполняя функцию ротора.

Принцип действия ротационного вискозиметра заключается в определении меры вязкости на основании измерения угловой скорости вращения ротора, создающего на неподвижном цилиндре определенный момент силы.

Приборы используются для анализа вязкости различных сред при температуре от минус 60°С (масла и нефтепродукты), до плюс 2000°С (расплавленный металл).

Преимущества: возможность непрерывного контроля за состоянием жидких или газообразных соединений. Широкий диапазон измерений, от 0,6 мПа, до 3 000 000 мПа.

Недостатки: низкая, чувствительность, узкий диапазон измерений. Погрешность прибора может достигать 4%.

Ротационный измеритель вязкости.

2. Капиллярные или Отсвальда

Устройства состоят из одного или нескольких резервуаров заданного объема с отходящими круглыми трубками (капиллярами) малого сечения.

Суть метода заключается в определении количества исследуемого вещества, проходящего через капилляры определенной длины и сечения под влиянием перепадов давлений.

Показатели вязкости определяются по расчетам, выполняемым на основании закона Пуазейля.

Капиллярные вискозиметры широко используются для определения вязкости различных расплавов, автомобильных масел и прочих нефтепродуктов.

Преимущества: высокая чувствительность и простота конструкции.

Недостатки: невозможность непрерывных измерений, хрупкость прибора.

Рисунок 4. Капиллярный анализатор вязкости.

3. Вибрационные

Метод основан на определении измерений резонансной частоты колебаний зонда вискозиметра, погруженного в резервуар. Вязкость определяется по силе колебаний, измеренных с помощью градуировочной кривой вискозиметра.

Преимущества: высокая точность измерений, возможность проведения измерений в ходе химических реакций. Способность переносить сильный нагрев или охлаждение.

Недостатки: большая стоимость и сложность конструкции.

4. Ультразвуковые

Компактные приборы состоят из зонда или датчика, соединенного кабелем с электронным блоком.

Принцип действия ультразвуковых вискозиметров основан на измерении затухания амплитуды магнитострикционного зонда (стержня или пластины), вызываемого демпфирующим действием контролируемой жидкой среды.

Преимущества: высокая точность измерений. Подходят для работы с любыми агрессивными средами. Могут производить измерения в инертной атмосфере или вакууме.

Недостатки: не подходит для измерения высокотемпературных веществ.

Ультразвуковой измеритель вязкости.

Ультразвуковые вискозиметры являются самыми точными измерительными приборами.

5. Вискозиметр Гепплера с падающим шариком

Представляет собой стеклянную трубку, наполняемую исследуемым веществом.

Действие вискозиметра основано на Законе Стокса.

Показатель вязкости определяется на основании измерения времени, необходимого для падения шарика под собственным весом через трубку.

Прибор удобен для исследования прозрачных низковязких веществ в пищевой, фармацевтической и нефтехимической отраслях.

Преимущества: доступная цена и простая конструкция.

Недостатки: сложность исследования непрозрачных сред и невозможность постоянного мониторинга.

Прибор Гепплера с падающим шариком.

6. Пузырьковый вискозиметр

Принцип действия устройства заключается в изменении параметров пузырьков газа, и время свободного всплытия. Приборы широко используются в химических и промышленных лабораториях для измерения вязкости различных полимеров, красок, лаков.

Достоинства: возможность исследования очень вязких соединений и высокая точность измерений.

Недостатки: сложность конструкции и высокая стоимость.

7. Чашечный вискозиметр

Приборы, использующие капиллярный метод измерения вязкости, выполненные в виде чашки или воронки. Принцип метода заключается в измерении времени, в течение которого исследуемое вещество вытекает через узкое отверстие воронки. Чем оно гуще, тем медленнее скорость вытекания.

Нередко такие приборы входят в комплектацию краскопультов, имеющих строгое ограничение вязкости красок, которые можно использовать.

Достоинства: простая конструкция, доступная цена.

Недостатки: невозможность непрерывных измерений.

8. Вискозиметр Суттарда

Устройство представляет собой конструкцию из медного или латунного цилиндра, внутренним диаметром 50 мм, помещенного на квадратное основание из стекла, металла или пластика с нанесенной на поверхность шкалой.

Принцип действия прибора основан на измерении диаметра растекания вязкого вещества, залитого в цилиндр.

Вискозиметр Стутторда используют в основном для измерения вязкости строительных растворов (гипсового теста, штукатурки, шпаклевки, клея).

Преимущества: простота конструкции и возможность изготовления собственными силами.

Недостатки: низкая точность измерений.

Измеритель вязкости Стуттарда.

9. Вискозиметр Брукфильда

Показатели вязкости определяются на основании крутящегося момента, необходимого для вращения шпинделя устройства, погруженного в исследуемое вещество.

Самый популярный прибор для контроля вязкости. Метод включен во многие международные стандарты и спецификации.

Достоинства: универсальность применения и точность измерений.

Недостатки: возможность износа вращающихся деталей.

При выборе типа вискозиметра следует учитывать:

Вискозиметры выпускают как для мониторинга вязкости в производственных условиях, так и для лабораторных исследований.

Калибровка вискозиметра

Анализаторы вязкости, давно находящиеся в работе, необходимо периодически подвергать поверке или калибровке.

Калибровка вискозиметров осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ и основана на определении времени протекания через прибор эталонной жидкости.

При выполнении поверки следует выполнять температурную корректировку согласно коэффициенту, указанному в сертификате, прилагаемом производителем эталонного раствора.

При калибровке приборов могут использоваться как калибровочные масла, так и эталонные жидкости, кинематические показатели вязкости которых при различных температурах известны.

ГОСТы

Приборы внесены в Государственный Реестр измерительных приборов на основании общих требований и методов испытаний, регламентируемых Государственными стандартами и руководящими документами:

Вся перечисленные выше стандарты являются действующими.

Применение

Приборы применяются для определения вязкости различных жидких и газообразных веществ:

Производятся приборы универсального применения и узкоспециализированные устройства, предназначенные для определенного вида соединений.

Измерение вязкости дидкости.

Уход за прибором

Уход за прибором заключается в очистке емкости от остатков жидкости и промывка с помощью растворителя, воды или специальных моющих средств. Вискозиметры необходимо мыть и высушивать после каждого испытания.

Регулярное техническое обслуживание устройства включает:

Чтобы не допустить погрешности прибора, вискозиметры нуждаются в ежегодной калибровке с помощью жидкостей эталонной вязкости.

Поверка приборов в первую очередь необходима для цифровых автоматических моделей и устройств, применяемых в системе государственного регулирования обеспечения единства измерений (ГРОЕИ).

Производители

Крупнейшие отечественные и зарубежные производители вискозиметров:

Dong Guan Hong TuoInstruments Co., Ltd

Китайская производственная компания, специализируется на производстве лабораторного оборудования, в том числе вискозиметров марки KREBS-STORMER с цифровым дисплеем.

Shantou Jielian Tech Co., Ltd

Китайский производитель ротационных цифровых вискозиметров с

NANBEI INTERNATIONAL GROUP LIMITED

Научно-исследовательская, опытно-конструкторская производственная китайская компания, выпускающая лабораторное оборудование, в том числе роторные вискозиметры марки NDJ.

Одна из лидирующих компаний по производству лабораторного оборудования и измерительных приборов из Японии. Имеет дочерние предприятия в России, США, Китае и многих других странах мира. Выпускает вибрационные вискозиметры серии SV и SV-A с вращающимся шпинделем.

Российская производственная компания, производитель капиллярных вискозиметров серии ВПЖ.

Ведущий поставщик вискозиметров для испытания буровых растворов выпускает серию полнофункциональных цилиндрических коаксиальных ротационных вискозиметров марки FANN.

Российский производитель и поставщик вискозиметров, предназначенных для измерения вязкости буровых растворов.

Источник