Viscozimetre capilare, vâscozimetre rotative - caracteristici reologice ale uleiului și

Viscozimetrele capilare constau din trei părți principale: un rezervor pentru lichidul de testare, un tub capilar subțire și un receptor de lichid după capilar. Stresul care determină curgerea unui fluid depinde de raza și lungimea capilarului și de diferența de presiune aplicată capetelor acestuia. Sursa de presiune este greutatea coloanei lichidului de testare din instrument (presiunea hidrostatică) sau presiunea externă aplicată la meniscul lichidului din vascozimetru sau o combinație a ambelor tipuri de presiune.







Măsurarea vâscozității în instrumentele capilare se bazează pe formula Poiseuille, care corelează vâscozitatea cu consumul produsului. În majoritatea vâscozimetrelor, debitul este măsurat în momentul în care un anumit volum de lichid curge din rezervor prin capilar la receptor. Măsoară mai puțin frecvent volumul de lichid care curge pe unitate de timp.

Dezavantajul unui viscozimetru capilar este lipsa capacității de a măsura lichide foarte vâscoase și incapacitatea de a măsura vâscozitatea la tensiuni diferite de forfecare.

Viscozimetrele capilare măsoară debitul unui volum fix de lichid printr-o gaură mică la o temperatură controlată. Rata de forfecare poate fi măsurată de la aproximativ zero la 106 s-1, înlocuind diametrul capilar și presiunea aplicată. Tipurile de viscozimetre capilare și modurile lor de funcționare: un viscozimetru capilar de sticlă (ASTM D 445) - Lichidul trece printr-o gaură instalată - diametrul sub influența gravitației. Rata de forfecare este mai mică de 10 s-1. Viscozitatea cinematică a tuturor uleiurilor auto este măsurată prin vâscozimetri capilare.

Viscozimetrele rotative sau vâscozimetrele cu cilindri coaxiali constau din doi cilindri coaxiali verticali, între care se află lichidul de testare. Un motor electric sau o sarcină care se încadrează determină rotirea unuia dintre cilindri. Lichidul de testare are o rezistență vâscoasă la rotația sa și transferă mișcarea către al doilea cilindru. Unele tipuri de dispozitive rotesc cilindrul interior, în timp ce altele - externe.

În funcție de metoda de montare a celui de-al doilea cilindru, variantele de rotație sunt împărțite în două grupe: cu un cilindru fix și vâscozimetri de torsiune.

În instrumentele cu un cilindru fix, viscozitatea lichidului care urmează să fie testat este determinat de viteza de rotație a cilindrului mobil la un moment dat sau de valoarea cuplului care determină viteza dată. Viscozitatea se calculează după formula:

unde K este constanta instrumentului; M = rf este cuplul; R este viteza unghiulară.

În variantele de torsiune, cilindrul interior este suspendat de un fir elastic. Mișcarea fluidului determină răsucirea cilindrului într-un unghi în care momentul forțelor elastice care apar atunci când firul este răsucite este echilibrat de momentul forțelor de frecare interioară a fluidului rotativ. Se măsoară unghiul de rotație al cilindrului q. Dacă Δt este viteza unghiulară de rotație a cilindrului exterior; K este o constantă pentru suspensie, în funcție de elasticitatea sa; C este constanta vâscozimetrului, determinată de dimensiunile geometrice ale instrumentului, apoi vâscozitatea lichidului de testare este calculată prin formula

Viscozimetrele cu rotație constantă sunt determinate prin măsurarea sau calibrarea fluidelor standard.

De regulă, vâscozimetrele rotative sunt fabricate din metal. O condiție importantă pentru măsurătorile exacte și reproductibile ale vâscozității este constanta și, eventual, mai puțin frecare a cilindrilor și a altor părți mobile ale suporturilor. Cilindrul rotativ este montat pe rulmenți cu bile. Pentru a elimina alunecarea materialului de testare de-a lungul pereților cilindrilor, suprafețele lor interioare sunt uneori făcute cu nervuri sau cu o crestătură longitudinală.







Cele mai mari dificultăți în fabricarea și utilizarea vâscozimetrelor rotative rezultă din necesitatea de a corecta fundul cilindrului interior. Cea mai simplă, dar nu cea mai precisă cale este de a face ca partea inferioară a cilindrului să fie ușor concavă. Când cilindrul este scufundat în lichid, aerul rămâne în concavitate, iar frecarea fundului scade.

Trebuie remarcat, totuși, că erorile de efectele de margine de la viscozimetru rotativ secundar cu cilindru lung și îngust nu afectează semnificativ măsurarea viscozității substanțelor cu vâscozitate înaltă, dar ele reduc rata la care a observat proporționalitate între cuplul și viteza unghiulară sau viteza unghiulară și unghiul răsuciți cilindrul. Astfel, defectele dispozitivului scurtează regiunea fluxului laminar.

Dezavantajul specific al vâscozimilor de torsiune constă în deformarea inelastică reziduală inerentă în sârma de suspensie. Cuarțul topit este cel mai potrivit material pentru filament, deoarece are o elasticitate ridicată și constantă, dar aceste proprietăți sunt inerente numai în fire fine. Prin urmare, suspensiile de cuarț sunt utilizate numai pentru buteliile mici. Pentru buteliile grele se utilizează sârmă de oțel și sârmă de bronz fosfor. Cel mai perfect este vâscozimetrul RV-7 cu un cilindru exterior fix

Acest dispozitiv este recomandat de M.P. Volarovich pentru a determina vâscozitatea dinamică a uleiurilor minerale la temperaturi cuprinse între + 10 ° și -60 °, combustibilii diesel la temperaturi sub -30 ° și bitum la temperaturi de la +20 ° la +160 °. Variațiile de vâscozitate pot fi efectuate în intervalul de la 5 la 1 * 107 poise. În același timp, dispozitivul servește la determinarea tensiunii finale de forfecare în intervalul de la 50 până la 105 dpi / cm2. Viscozimetrul RV-7 este utilizat ca viscozimetru primar și secundar.

Viscozitatea în Poise se calculează prin formula

unde P este greutatea încărcăturii, prin rotirea cilindrului vascozimetrului, egală cu suma greutăților celor două greutăți suspendate de ambele fire ale dispozitivului; P0 - frecare proprie a rulmenților (poate fi redusă la 1-2 g); N - numărul de rotații ale cilindrului pe secundă; K - constanta dispozitivului, în funcție de mărimea și înălțimea nivelului lichidului supus încercării (adâncimea de imersie a cilindrului interior):

unde A, B și C sunt constante pentru dispozitivul dat; h este adâncimea de imersie a cilindrului.

Viscozimetru minim (ASTM D 4684) - testul MRV, care este asociat cu mecanismul de pompare a uleiului, este o măsurătoare la o viteză redusă de forfecare. Caracteristica principală a metodei este viteza lentă de răcire a probei.

Proba este pregătită astfel încât să aibă un anumit istoric termic, care include încălzirea, răcirea lentă și ciclurile de impregnare. MRV măsoară solicitudinea reziduală aparentă, care, dacă este mai mare decât un prag, indică o problemă potențială a eșecului de pompare asociat cu pătrunderea aerului. Deasupra unei anumite vâscozități (definită în prezent ca 60.000 cPaase pentru SAE J 300), uleiul poate provoca o defecțiune a pompei printr-un mecanism numit "efect de curgere limitată". Uleiul SAE 10W, de exemplu, ar trebui să aibă o viscozitate maximă de 60.000 cPaază la -30 ° C fără stres rezidual. Această metodă măsoară, de asemenea, vâscozitatea aparentă la viteze de forfecare de la 1 la 50 c-1.

Viscozimetrul Brookfield determină vâscozitatea într-o gamă largă (de la 1 la 105 Poise) la o viteză redusă de forfecare (până la 102 c-1).

ASTM D 2983 este utilizat în principal pentru determinarea vâscozității la temperaturi joase a uleiurilor de transmisie pentru automobile, a uleiurilor pentru transmisiile automate ale uleiurilor hidraulice și a tractoarelor. Temperatura de testare este cuprinsă între -5 și -40 ° C.

ASTM D 5133, metoda de scanare Brookfield, măsoară viscozitatea unei probe Brookfield, cu răcire la o viteză constantă de 1 ° C / oră. Similar cu MRV, ASTM D 5133 este proiectat pentru a determina pompabilitatea uleiului la temperaturi scăzute. Cu acest test, se determină punctul de formare, definit ca temperatura la care proba atinge o viscozitate de 30.000 cPaaz. Indicele (indicele) de formare a structurii este, de asemenea, determinat ca cea mai mare rată de creștere a vâscozității de la -5 ° C la cea mai mică temperatură de încercare. Această metodă este utilizată pentru uleiurile de motor și este necesară în conformitate cu ILSAC GF-2.

Simulatorul cu rulment conic (ASTM D 4683) - această tehnică permite, de asemenea, măsurarea vâscozității uleiurilor de motor la temperaturi ridicate și viteze mari. Foarte mari rate de forfecare sunt obținute datorită unui spațiu extrem de mic între rotor și peretele statorului. În Federația Rusă, metoda de determinare a vâscozității cu ajutorul unui vâscozimetru rotativ este descrisă în GOST 1929-87 "Produse petroliere - metode de determinare a vâscozității dinamice pe un viskozimetru de rotație".







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: