Әртүрлі сұйықтықтардың тұтқырлығы арнайы құрылғылар – вискозиметрлер арқылы өлшенеді. Сипаттамалары мен дизайны бойынша бұл құрылғылардың бірнеше түрі бөлінеді. Олардың бірі - ортаның өткізгіштігін бағалауға қабілетті айналмалы вискозиметр.
Құрылғылардың түрлері
Сұйықтықтың тұтқырлығын өлшеу үшін қолданылатын аспаптар әдетте үш үлкен топқа бөлінеді:
Капиллярлық вискозиметр
Механикалық вискозиметр
Айналмалы вискозиметр
Түрлердің әрқайсысын толығырақ қарастырайық.
Механикалық құрылғылар
Механикалық вискозиметрлер санаты - сұйықтықтардың механикалық қасиеттеріне негізделген әртүрлі құралдар жиынтығы. Бұл резонанстық, көпіршікті, шарикті типті метрлер болуы мүмкін. Алғашқы екі түрі зертханада жиі қолданылса, соңғысы күнделікті өмірде кездеседі. Оның жұмыс істеу принципі Галилейдің ашылуына негізделген.
Құрылғының ішінде доп орналасқан «стенд» бар. Құрылғыны сұйықтықпен толтырғаннан кейін,тұтқырлығы анықталатын доп түседі. Доптың жанасу аймағына түсуіне қажетті нақты уақыт өлшенеді. Шартты тұтқырлық осы уақыт аралығымен анықталады.
Капиллярлық типтегі құрылғылар
Капиллярлық вискозиметрдің конструкциясында диаметрі белгілі жұқа түтік бар. Сынақ сұйықтығы осы түтік арқылы өтеді. Дәл осындай сұйықтықты диаметрі үлкен түтік арқылы да өткізеді, оның ішінде капиллярлық әсер жасалмайды. Көбінесе сұйықтық ауырлық күшімен (яғни жоғарыдан төменге қарай) ағып кетеді. Бірақ кейбір құрылғыларда жасанды қысым жасалады. Сұйықтықтың екі түтіктен ағуына кететін уақыт өлшенеді. Әрі қарай олардың айырмашылығы есептеледі. Тұтқырлық мәні осы айырмашылықтың мәніне пропорционал болады.
Бұл түрдегі құрылғылар қарапайым, бірақ үлкен. Тағы бір кемшілігі өлшенетін сұйықтықтың тұтқырлығы 12 кПас аспауы керек. Бұл мән жақсы ағып кететін сұйықтықтарға сәйкес келеді. Қалыңырақ сұйықтықтарды немесе түйіршіктері бар сұйықтықтарды бұл жағдайда өлшеу мүмкін емес.
Айналмалы вискозиметр: жұмыс принципі
Бұл типтегі есептегіштердің конструкциясы цилиндр болып табылады, оның ішіне шар орналастырылған. Ішкі шар жалғанған электр жетегінің арқасында белгілі бір жылдамдықпен қозғалады.
Цилиндр мен шар арасында зерттелетін сұйықтықпен толтырылған бос орын бар. Бұл жағдайда шардың қозғалысына қарсылық өзгереді. Бұл құрылғыларда дәл өлшенетін қарсылықтың тәуелділігісұйықтық және айналу жылдамдығы. Бұл параметрлер сынақ нәтижесінде бекітілді.
Цилиндрдің ішінде әрқашан шар болмайды. Оны дискімен, конуспен, пластинамен немесе басқа цилиндрмен ауыстыруға болады. Үйкеліс күшін жасау үшін сыртқы және ішкі дене арасындағы қашықтық бірнеше миллиметрді құрайды. Қарсылық мәні сенсорлармен анықталады. Олар неғұрлым көп орнатылса, соғұрлым мән дәлірек болады. Сәйкесінше, құрылғының бағасы көтеріледі.
Айналмалы вискозиметр тұтқырлығы мыңнан миллион Пас аралығында болатын сұйықтықтар үшін жарамды. Ішкі дененің айналу жылдамдығы маңызды рөл атқарады. Бұл өлшеудің дәлдігіне байланысты. Жылдамдық неғұрлым баяу болса, өлшеу дәлірек болады. Ең аз айналу жылдамдығы бар құралдар өте дәл, бірақ олар да қымбат.
Айналмалы вискозиметрлердің түрлері
Жоғарыда сипатталған құрылғының жұмыс принципі Брукфилд вискозиметріне тән. Бұл осы түрдегі ең қарапайым есептегіш құрылғы. Бірақ ішкі дене әрқашан қозғалмайды. Кейбір жағдайларда сыртқы цилиндр айналады. Сондықтан айналмалы вискозиметр екі түрлі болуы мүмкін: тұрақты цилиндрлі және бұралу өлшегіштерімен.
Бұралу вискозиметрлерінің ішкі корпусы ортасында серпімді жіпке ілінген. Сыртқы цилиндр айналғанда өлшенетін сұйықтық та қозғала бастайды. Айналған кезде цилиндр де айналады. Ішкі цилиндрдің бұралу бұрышы айналмалы сұйықтықтың үйкеліс моменті арқылы теңестіріледі.
Өлшеу қатесі ішкі цилиндрдің түбіне байланысты орын алды. Әртүрлі ғалымдар бұл мәселені өзінше шешуге тырысты. Көбінесе түбі ойыс болды. Сұйықтықты толтырған кезде ауа ойыс жерде қалады. Бұл төменгі жағындағы үйкелісті азайтады. Ғалымдар Гатчек, Куэтт ішкі цилиндрді қорғаныс сақиналарына орналастырды. Бұл оның ұштарының турбуленттігін азайтты. Волорович биік, бірақ тар қалпақ пайдаланды. Бұл жағдайда түбіне байланысты қате шамалы болды. Бірқатар ғалымдар цилиндрлер арасындағы қашықтық өте аз болатын аспаптарды пайдаланды. Бұл ретте құрылғының түбі сұйықтыққа толмаған.
Айналмалы вискозиметрдің дизайнында көптеген опциялар бар. Бірақ ол әрқашан әмбебаптылық, шағын өлшем, кішігірім қателік және төмен бағаның артықшылықтарына ие. Дәл осы сипаттамалардың арқасында құрылғы соншалықты танымал болды.
