Виды вязкости: Вязкость нефти — Что такое Вязкость нефти?

Вязкость — Статьи — Горная энциклопедия

ВЯЗКОСТЬ (а. visсоsity; н. Viskositat, Zahigkeit; ф. visсоsite; и. visсоsidad) —

1) свойство жидких и газообразных веществ оказывать сопротивление взаимному перемещению соседних слоёв (внутреннее трение). Согласно закону Ньютона, вязкость определяется как коэффициент пропорциональности между сопротивлением сдвига tH/м² и градиентом скорости движения слоев dv/dy, перпендикулярным направлению сдвига (поверхности слоя): t=n (dv/dy) = n D.

Различают вязкость динамическую n и кинематическую n, представляющую собой отношение динамической вязкости к плотности вещества n/r. Единицы измерения вязкости (СИ): динамической — 1Н с/м² = 1Па • с; кинематической — 1 м²/с.

Вязкость технических продуктов часто определяют в условных единицах — градусах Энглера (°Е) и Барбье (°В), секундах Сейболта («S) и Редвуда («R). Вязкость зависит от давления, температуры, а также иногда и от градиента среза D (неньютоновские среды; вязкость их включает т.

н. структурную вязкость). Жидкости, вязкость которых не зависит от D, называются идеально вязкими (ньютоновскими).

Вязкость жидкостей в общем случае с повышением давления незначительно увеличивается, а с повышением температуры уменьшается (рис. 1, рис. 2, рис. 3, табл. 1). Вязкость пластовых нефтей возрастает при давлениях ниже давления насыщения. Определяется воздействием двух факторов: выделением растворённого газа, что вызывает увеличение вязкости остаточной нефти, и объёмным расширением нефти при снижении давления, что приводит к уменьшению вязкости. Первый фактор оказывает большее влияние. Вязкость газов заметно увеличивается как с повышением давления, так и температуры (табл. 2). Углеводородсодержащие флюиды, насыщающие горные породы в природных условиях, в зависимости от плотности обладают вязкостью, отличающейся на много порядков — от сотых долей мПа • с (для газов) до сотен тысяч и даже млн. мПа • с (высоковязкие тяжёлые нефти). Основная часть разрабатываемых традиционными методами нефтяных месторождений содержит в продуктивных пластах нефть с востока в пределах 0,5-25 мПа • с, реже до 70 мПа • с.

Вязкость разгазированных нефтей значительно выше (табл. 3). При этом углеводородсодержащие флюиды вязкости более 12-15 мПа • с считаются нефтями повышенной вязкости. Месторождения нефти с высокой вязкостью, в т.ч. структурной, разрабатываются с применением специальных методов добычи, основанных на использовании теплового воздействия, а также применении загущённых или химически активных вытесняющих агентов.

Вязкость вод, содержащихся в горных породах, изменяется в широких пределах в зависимости от минерализации, температуры пласта и внутрипорового давления. На небольших глубинах вязкость маломинерализованных вод около 1 мПа • с, в глубокозалегающих пластах с высокой температурой (60-70°С и выше) вязкость минерализованных вод уменьшается до десятков долей мПа • с.

Вязкость — одна из важнейших технических характеристик нефти, продуктов её переработки, газовых конденсатов и фракций; определяет характер процессов извлечения нефти, её подъёма на дневную поверхность, промысловых сбора и подготовки, условия перевозки и перекачки продуктов, гидродинамического сопротивления при их транспортировании по трубопроводам и др. Для некоторых видов топлив и масел вязкость служит нормирующим показателем.

В процессах обогащения твёрдых полезных ископаемых вязкость влияет на скорость относительного перемещения частиц в суспензии, являясь основным параметром обогащения в тяжёлых средах. Вязкость зависит не только от плотности суспензии (соотношения твёрдого и жидкого), но и от крупности и гидрофильности частиц. Образование тиксотропных сеток — структур в суспензии приводит к резкому возрастанию её вязкости за счёт появления помимо обычной (ньютоновской) структурной составляющей вязкости.

Последняя зависит от градиента скорости течения и обратимо разрушается при возникновении турбулентных потоков, вибрациях и механических воздействиях. На этом основаны методы интенсификации обогащения в тяжёлых суспензиях.

В основу методов измерения вязкости и их классификации положены математические зависимости, описывающие различные виды течения сред. Замеры вязкости производят вискозиметрами.

2) Способность горной породы необратимо поглощать энергию в процессе их деформирования. Вязкость обусловлена пластической деформацией и неупругостью горной породы. При пластической деформации вязкость количественно определяется как отношение величины касательных напряжений, возникающих в сдвигаемом слое, к скорости пластического течения и изменяется от 10

13 до 10²⁰ Па • с. Величина вязкости, связанная с неупругостью (упругое последействие, термоупругий эффект, упругий гистерезис) горной породы, пропорциональна коэффициенту механических потерь (декременту затухания), значения которого колеблются от 10^-1 до 10^-3. При разрушении вязкость оценивается как работа деформирования горной породы, отнесённая к единице площади образца. Определяется по результатам ударных испытаний образцов на копре (ударная вязкость). Может быть рассчитана как произведение коэффициента пластичности на предел прочности горной породы. На практике определяют коэффициент относительной вязкости (специальными отрывниками, заделываемыми в испытуемый массив) как отношение усилия, требуемого для отделения некоторой части горной породы от массива, к величине усилия, необходимого для отделения от массива известняка, принятого за эталон. Величина коэффициента изменяется от 0,5 до 3 (например, для мрамора 0,7; песчаника 1,2; гранита 1,3; кварцита 1,9; базальта 2,2). С увеличением вязкости возрастает поглощение упругих волн, уменьшаются ползучесть и пучение пород, возрастает энергоёмкость процессов дробления и измельчения пород при переработке полезных ископаемых и взрывных работах.

способы определения ⋆ PumpUnion Москва —

При подборе промышленного насосного оборудования объемного принципа действия или при расчете систем трубопроводов, подборе клапанов и другого технологического оборудования на те или иные промышленные задачи мы часто сталкиваемся с проблемой определения вязкости жидкости. Что же нам делать в таком случае и как правильно измерить вязкость?

Существует несколько способов:

Для наиболее точного определения вязкости жидкости рекомендуется пользоваться специальными приборами, так называемыми вискозиметрами, которые бывают нескольких видов и отличаются не только по названию, но и по принципу действия.

А это означает, что далеко не каждый вискозиметр универсален и подходит на все виды применений и сред. Причем хороший вискозиметр это зачастую не дешевое удовольствие и не каждая лаборатория может себе такое позволить. Поэтому на производстве часто случается так, что в нужный момент вискозиметра не оказывается под рукой. Что же нам делать в таком случае? Переходим к способу 2.

Можно использовать уже готовые таблицы данных вязкости или таблицы, позволяющие самостоятельно произвести в них расчет. Они обычно составляются для наиболее широко известных применений, таких как например сметана, шоколад, битум, полиол и других, измеренных при определенных внешних условиях сред. Это вполне очевидный и логичный способ. Однако, иногда случается так, что требуемой нам жидкости нет ни в одной из таких таблиц, или есть, но при других климатических условиях. Тогда нам остается вернуться к варианту с вискозиметром или же попробовать определить вязкость органолептическим способом оценки, иными словами на глаз.

В этом случае в помощь своим сотрудникам и коллегам мы хотим показать видео, на котором представлена линейка изменений вязкости жидкости, разделенная на наиболее популярные ступени. Этот способ может оказаться не настолько точен, как способ №1 и не подойдет в случае, если мы ни разу не видели исследуемую нами жидкость, как способ №2, но зато этот способ довольно удобен при работе с жидкостями, которые мы сами можем увидеть и потрогать, а потом сравнить увиденную вязкость с линейкой вязких сред, представленных на видео. Желаем удачи и спасибо за внимание!

Свойства и виды дизельного топлива – petrolcards.ru

Дизельное топливо (ДТ) – одно из наиболее популярных видов горючего, что используется для двигателей внутреннего сгорания. Оно более экономичное, чем бензин, к тому же стоит дешевле. Поэтому все больше автомобилей – не только грузовых, но и легковых, сегодня используют разные виды дизельных топлив. Какие характеристики у этого горючего и что надо знать, выбирая топливо, читайте далее.

Виды дизельного топлива

Качественно-количественный состав и физико-химические характеристики топлива для дизельных двигателей обуславливают его классификацию. Различают три основных марки ДТ:

• Л – летнее, используется преимущественно в теплый сезон, когда температура окружающей среды выше 0С;
• Е – межсезонное, которое может использоваться круглогодично, если температура окружающей среды не ниже -15С;
• З – зимнее, применяемое в холодное время года, когда температура воздуха выше -20С;
• А – арктическое, которое можно использовать в особо суровых условиях при температуре окружающего воздуха до -50С. 

Эти виды топлива различаются между собой фракционным составом, вязкостью, плотностью, температурой испарения и застывания, а также иными характеристиками, о которых мы поговорим ниже.

Также существует подразделение топлива на экологические классы, что определяется содержанием соединений серы в выхлопе. Используемые у нас в стране классы – от К2 до К5 – соответствуют европейской маркировке. То есть топливо К4 – это Евро 4 и т.д.

Цетановое число дизельного топлива

Это основное свойство дизельного топлива, аналогичное октановому числу бензина. Цетановое число определяет воспламеняемость горючего. Чем оно выше, тем более качественным считается топливо, так как сгорает оно более равномерно и с низкой скоростью нарастания давления в двигателе. Это положительно сказывается на ходовых характеристиках авто, эксплуатационных свойствах и долговечности ДВС.

Но повышение цетанового числа сверх рекомендованного для конкретного двигателя может наоборот привести к возрастанию нагрузки на него и снижению характеристик, падению экономичности и повышению уровня дымности отработанных газов.

Цетановое число топлива определяется опытным путем как объемная доля количества цетана в смеси с альфа-изомером метилнафталина в топливе. Для сравнения используют эталонную смесь с известным содержанием цетана и метилнафталина. Этот показатель топлива напрямую зависит от углеводородного состава горючего и определяет мощность, экономические показатели работы двигателя. Цетановое число дизельного топлива связано линейной зависимостью с его температурой кипения.

У топлива для дизельных автомобилей, реализуемого на отечественном рынке показатель цетанового числа колеблется в пределах от 30 до 80. Для горючего, идущего на экспорт, а также иностранного ДТ применяют другой показатель – дизельный индекс, который может иметь значение от 20 до 80. Численно эти характеристики примерно соизмеримы.

Фракционный состав топлива

Этот показатель определяет качественно-количественный состав горючего, а также влияет и на цетановое число. Чем больше легких углеводородных фракций содержится в топливе, тем меньше кислорода необходимо для образования горючей смеси. Соответственно, тем быстрее топливо воспламеняется и тем полнее идет процесс его сгорания. Таким образом, ДТ, богатое легкими углеводородами, более экономично в использовании и имеет высокие экологические показатели.

Влияние фракционного состава у дизельного топлива не столь велико для двигателей с предкамерным и вихрекамерным смесеобразованием. А вот ходовые и экономические показатели ДВС с непосредственным впрыском в силу конструктивных особенностей сильно зависят от фракционного состава топлива.

Вязкость и плотность топлива

Это очень близкие физические показатели, находящиеся в прямой зависимости. Чем ниже вязкость топлива (и, соответственно, его плотность), тем лучше оно испаряется и распыляется, что способствует лучшему и более простому смесеобразованию. Наоборот, повышение плотности и вязкости горючего ведет к росту диаметра капель в топливной смеси, что негативно сказывается на качестве и препятствует полному сгоранию.

Но и слишком низкий показатель вязкости топлива имеет негативные последствия. Такое горючее, вследствие своей высокой текучести, просачивается между движущимися элементами топливной системы и не обеспечивает требуемого внутреннего давления, что снижает производительность насоса и увеличивает нагрузку на него.

Нормальной вязкостью дизельного топлива считается показатель в пределах 1,8-7,0 мм/с. Изменение вязкости в этих границах практически не сказывается на мощности, экономичности и долговечности дизельного мотора.  

Чистота топлива

Этот качественный показатель определяется коэффициентом фильтруемости горючего. Для его измерения используют специализированные бумажные фильтры, через которые несколько раз пропускают порции топлива, измеряя время полной фильтрации. Чем меньше в ДТ примесей, тем быстрее оно фильтруется. Негативное влияние на свойства топлива оказывают содержащиеся в нем:

• Вода. Она может составлять 0,002-0,008% топлива по объему. Этот показатель считается нормальным и не влияет на характеристики горючего. Повышение его до 0,01% приводит к падению мощности, росту расхода топлива и снижению долговечности движущихся элементов.
• Поверхностно-активные вещества (ПАВ). Основными соединениями этого типа являются мыла нафтеновых кислот, которые повышают вязкость топлива и негативно сказываются на его эксплуатационных свойствах.
• Смолистые соединения. Они снижают цетановое число и препятствуют полному сгоранию топлива. Использование горючего с эфирными и смолистыми примесями влечет образование нагара на свечах и стенках цилиндров.
• Мелкодисперсные твердые примеси. В качественном топливе их содержание составляет не более 0,002-0,004%. Больший показатель – это потенциальная опасность повреждения движущихся элементов топливной системы.

Работа на дизельном топливе с большим количеством примесей – воды, грязи, ПАВ – снижает не только мощностные и экономические показатели, но и увеличивает износ основных элементов топливной системы. 

Другие важные характеристики дизеля 

Еще одно важное свойство ДТ – температура вспышки. Для дизельных двигателей (особенно, с непосредственным впрыском) очень важно, при какой температуре воспламеняются топливная смесь. Подбор оптимальной температуры способствует полному сгоранию дизельного горючего. Если же температура слишком низкая (или наоборот высокая), то некоторые составные вещества – в основном непредельные углеводороды – сгорают не полностью, образуя на поверхности цилиндров, свечах и других элементах двигателя нагар.

Не менее важны и низкотемпературные характеристики топлива, что определяет климатическую зону его использования. На этот показатель влияет углеводородный состав. Легкие фракции низкой плотности и высокой текучести замерзают (загустевают) при более низких температурах. Но производство таких топлив более затратно. Для снижения стоимости к топливу обычно добавляют так называемые депрессорные присадки – вещества, понижающие температуру застывания горючего. Такое топливо отличается меньшим расходом и повышенными мощностными характеристиками при низкой температуре окружающей среды. Кроме того, на таком горючем дизельные автомобили лучше и стабильнее работают, быстрее заводятся.   

Еще немного о дизельном топливе

Как видим, качественные характеристики и состав топлива очень важны для работы топливной системы и общих характеристик двигателя в целом. В основном это касается мощности и расхода. Но даже если эти показатели не столь существенны для вас, следует помнить, что некачественным топливом очень просто загубить двигатель – в результате повышенной нагрузки и износа движущихся элементов.

Вязкость: определение, виды, единицы измерения

Если простыми словами, то

вязкость – это величина, которая описывает сопротивление жидкости течению. Так же – разные жидкости по разному противостоят относительному движению погруженных в них объектов, а также движению слоев с различными скоростями внутри них. Ну, например, если мы бросим металлический предмет (цилиндр, шар, прямоугольник) в воду и в машинное масло, то в воде он потонет быстрее чем в масле (ну то есть у воды вязкость меньше :))

Если формально, то вязкость – представляет собой отношение напряжения сдвига (F/A) к градиенту скорости ((Δv_x/Δz или dv_x/dz) в жидкости, записывается символом η «эта».

или же

Более обычная форма этого соотношения, называется уравнением Ньютона, и гласит, что результирующий сдвиг жидкости прямо пропорционален приложенной силе и обратно пропорционален ее вязкости.

Сходство со вторым законом движения Ньютона (F = ma) очевидно.

Или, если вы предпочитаете символьніе исчисления (а кто нет) …

Единицей вязкости в системе СИ является Паскаль-секунда [Па• с], которая не имеет специального названия. Паскаль-секунда (Па•с) — производная единица в Международной системе единиц (СИ) для измерения вязкости, она эквивалентна Н•с/м², или кг/(м•с).

Если жидкость с вязкостью 1 Па•с поместить между двумя пластинами и перемещать верхнюю пластину параллельно нижней пластине так, чтобы напряжение сдвига в жидкости было равно одному паскалю, она переместится на расстояние, равное толщине слоя жидкости между пластинами, за одну секунду.
Или так: один паскаль-секунда равен вязкости жидкости, оказывающей сопротивление силой в 1 паскаль взаимному перемещению двух слоев жидкости площадью 1 м² находящихся на расстоянии 1 м друг от друга и взаимно перемещающихся с относительной скоростью 1 м/с.

Паскаль-секунда сегодня редко используется в научной и технической литературе. Наиболее распространенной единицей вязкости является дина-секунда на квадратный сантиметр [дин

•с/см²], это единица для измерения вязкости системы СГС (сантиметр-грамм-секунда). Называвется пуаз [P] в честь французского физиолога Жана Пуазейля (1799–1869). Десять пуаз равны одной паскаль-секунде [Па•с], таким образом сантипуазы [сП] и миллипаскаль-секунды [мПа с] идентичны.
1 Па•с = 10 П
1000 мПа•с = 10 П
1 мПа•с = 0,01 П
1 мПа•с = 1 сП

На самом деле есть две величины, которые называются вязкостью. Описанное выше иногда называют динамической вязкостью, абсолютной вязкостью или простой вязкостью, для того чтобы отличать ее от другой вязкости, но обычно просто называют вязкостью. А вот другая величина, называемая кинематической вязкостью, представляет собой отношение вязкости жидкости к ее плотности, обозначается греческой буквой ν «ню».

Кинематическая вязкость является мерой сопротивления потока жидкости под действием силы тяжести. Ее часто измеряют с помощью устройства, называемого капиллярным вискозиметром – в основном градуированная банка с узкой трубкой на дне. Когда две жидкости одинакового объема помещают в идентичные капиллярные вискозиметры и позволяют течь под действием силы тяжести, более вязкая жидкость течет дольше времени через трубку, чем менее вязкая жидкость. Капиллярные вискозиметры обсудим более подробно позже (см. этот раздел).

Единицей кинематической вязкости в СИ является квадратный метр в секунду [м²/с], специального названия не имеет. Эта размерность настолько велика, что ее редко используют. Более распространенной единицей кинематической вязкости является квадратный сантиметр в секунду [см²/с], которой дано название стокс [Ст или по англ. St] в честь ирландского математика и физика Джорджа Стокса (1819–1903). Один квадратный метр в секунду равен десяти тысячам стоксов.
1 см² / с = 1 Ст
1 м² / с = 10000 см²/с
1 м² / с = 10000 Ст

Даже эта единица немного велика, поэтому наиболее распространенной единицей является, вероятно, квадратный миллиметр в секунду [мм²/с] или сантистокс [сСт]. Один квадратный метр в секунду равен одному миллиону сантистоксов.
1 мм² / с = 1 сСт
1 м² / с = 1 000 000 мм²/с
1 м² / с = 1 000 000 сСт

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:

• Фармакология.
• Медицина.
• Пищевая промышленность.
• Нефтепереработка.
• Химическая промышленность.
• Малярное дело.
• Строительная сфера и т.д.

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:

• Ротационные.
• Капиллярные.
• С движущимся шариком.
• Вибрационные.
• Пузырьковые.

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:

• Воронка полностью наполняется краской, при закрытом сливном отверстии пальцем.
• Палец убирается и запускается таймер отсчета, чтобы измерить, когда струйка краски истощится.

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:

• Автоэмаль – 15-20 сек.
• Грунтовка – 15-30 сек.
• Латексная краска – 35-45 сек.
• Эмаль – 15-25 сек.
• Молотковая краска – 30-45 сек.

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.

Похожие темы:

Виды и свойства стекла | Диаэм

Стекло – это неорганическая смесь, расплавленная при высокой температуре, которая затвердевает при охлаждении, но не кристаллизуется.

Виды стекла

Кварцевое стекло

Кварцевое стекло получают плавлением кремнезёмистого сырья высокой чистоты. Кварцевое стекло состоит из диоксида кремния SiO₂ и является самым термостойким стеклом: коэффициент его линейного расширения в пределах 0 — 1000 °С составляет всего 6х10^-7. Поэтому раскаленное кварцевое стекло, опущенное в холодную воду, не растрескивается.

Температура размягчения кварцевого стекла, при которой достигается динамическая вязкость 10⁷ Пуаз (10 Пахс) равна 1250 °С. При отсутствии значительных перепадов давления кварцевые изделия можно применять до этой температуры. Полное же плавление кварцевого стекла, когда из него можно изготавливать изделия, наступает при 1500-1600 °С.

Известно два сорта кварцевого стекла: прозрачный кварц и молочно-матовый. Мутность последнего вызвана обилием мельчайших пузырьков воздуха, которые при плавке стекла не могут быть удалены из-за высокой вязкости расплава. Изделия из мутного кварцевого стекла обладают почти такими же свойствами, как и изделия из прозрачного кварца, за исключением оптических свойств и большей газовой проницаемости.

Поверхность кварцевого стекла обладает незначительной адсорбционной способностью к различным газам и влаге, но имеет наибольшую газопроницаемость среди всех стекол при повышенной температуре. Например, через кварцевую трубку со стенками толщиной в 1 мм и поверхностью 100 см² при 750 °С за один час проникает 0,1 см³ Н₂, если перепад давлений составляет 1 атм (0,1 МПа).

Кварцевое стекло следует тщательно предохранять от всяких загрязнений, даже таких как жирные следы от рук. Перед нагреванием кварцевого стекла имеющиеся на нем непрозрачные пятна снимают при помощи разбавленной фтороводородной кислоты, а жировые — этанолом или ацетоном.

Кварцевое стекло устойчиво в среде всех кислот, кроме HF и Н₃РO₄. На него не действуют до 1200 °С С1₂ и НСl, до 250 °С сухой F₂. Нейтральные водные растворы NaF и SiF₄ разрушают кварцевое стекло при нагревании. Оно совершенно непригодно для работ с водными растворами и расплавами гидроксидов щелочных металлов.

Кварцевое стекло при высокой температуре сохраняет свои электроизоляционные свойства. Его удельное электрическое сопротивление при 1000 °С равно 10⁶ Омхсм.

Обычное стекло

К обычным стеклам относятся известково-натриевое, известково-калиевое, известково-натриево-калиевое.

Известково-натриевое (содовое), или натрий-кальций-магний-силикатное, стекло применяют для выработки оконных стекол, стеклотары, столовой посуды.

Известково-калиевое (поташное), или калий-кальций-магний-силикатное, стекло обладает более высокой термостойкостью, повышенным блеском и прозрачностью; используется для выработки высококачественной посуды.

Известково-натриево-калиевое (содово-поташное), или натрий-калий-кальций-магний-силикатное, стекло имеет повышенную химическую стойкость, благодаря смешению окислов натрия и калия; наиболее распространено в производстве посуды.

Боросиликатное стекло

Стекла с высоким содержанием SiO₂, низким – щелочного металла и значительным – оксида бора B₂O₃ называются боросиликатными. Борный ангидрид действует как флюс для кремнезема, так что содержание щелочного металла в шихте может быть резко уменьшено без чрезмерного повышения температуры расплавления. В 1915 году фирма Corning Glass Works начала производить первые боросиликатные стекла под торговым названием Pyrex. Стекло марки Pyrex является боросиликатным стеклом с содержанием не менее 80% SiO₂, 12-13% В₂O₃, 3-4% Na₂О и 1-2% Аl₂О₃. Оно известно под разными названиями: Corning (США), Duran 50, Йенское стекло G₂0 (Германия), Гизиль, Монекс (Англия), ТС (Россия), Совирель (Франция), Simax (Чехия).

В зависимости от конкретного состава стойкость к термоудару таких стекол в 2–5 раз выше, чем у известковых или свинцовых; они обычно намного превосходят другие стекла по химической стойкости и имеют свойства, полезные для применения в электротехнике.

Температура размягчения стекла «пирекс» до динамической вязкости в 10¹¹ пуаз (10¹⁰ Пас) составляет 580-590 °С. Тем не менее стекло пригодно для работ при температурах до 800 °С, но без избыточного давления. При использовании вакуума температуру изделий из стекла «пирекс» не следует поднимать выше 650 °С. В отличие от кварцевого стекло «пирекс» до 600 °С практически непроницаемо для Н₂, Не, O₂ и N₂. Фтороводородная и нагретая фосфорная кислоты, так же как и водные растворы (даже 5%-ные) КОН и NaOH, а тем более их расплавы, разрушают стекло «пирекс».

Хрустальное стекло

Хрустальные стекла (хрусталь) — высокосортные стекла, обладающие особым блеском и способностью сильно преломлять свет. Различают свинцовосодержащие и бессвинцовые хрустальные стекла.

Свинцовосодержащие хрустальные стекла — свинцово-калиевые стекла, вырабатывают с добавлением окислов свинца, бора и цинка. Характеризуются повышенным весом, красивой игрой света, мелодичным звуком при ударе; применяют для производства высококачественной посуды и декоративных изделий. Наибольшее применение имеет хрусталь с содержанием от 18 до 24% окислов свинца и 14—16,5% окиси калия (легкий).

К бессвинцовым хрустальным стеклам относятся баритовое, лантановое и др.

Баритовое стекло содержит повышенное количество окиси бария. Обладает лучшим блеском, более высокой светопреломляемостью и удельным весом по сравнению с обычными стеклами, применяют как оптическое и специальное стекло.

Лантановое стекло содержит окись лантана La₂О₃ и лантаниды (соединения лантана с алюминием, медью и др.). La₂О₃ повышает светопреломление. Отличается высоким качеством; применяется как оптическое.

Свойства стекла

Плотность стекла зависит от его химического состава. Плотность — отношение массы стекла при данной температуре к его объему, зависит от состава стекла (чем больше содержание тяжелых металлов, тем стекло плотнее), от характера термической обработки и колеблется в пределах от 2 до 6 (г/см³). Плотность — постоянная величина, зная ее, можно судить о составе стекла. Наименьшей плотностью обладает кварцевое стекло — от 2 до 2,1 (г/см³), боросиликатное стекло имеет плотность 2,23 г/см³, наибольшей — оптические стекла с высоким содержанием окислов свинца — до 6 (г/см³). Плотность известково-натриевого стекла составляет около 2,5 г/см³, хрустального — 3 (г/см³) и выше. Табличным значением плотности стекла является диапазон от 2,4 до 2,8 г/см³.

Прочность. Прочностью называется способность материала сопротивляться внутренним напряжениям, возникающим в результате действия внешних нагрузок. Прочность характеризуется пределом прочности. Предел прочности на сжатие для различных видов стекла колеблется от 50 до 200 кгс/мм². На прочность стекла оказывает влияние его химический состав. Так, окислы СаО и B₂O₃ значительно повышают прочность, РbО и Al₂O₃ в меньшей степени, MgO, ZnO и Fe₂O₃ почти не изменяют ее. Из механических свойств стекол прочность на растяжение является одним из важнейших. Объясняется это тем, что стекло работает на растяжение хуже, чем на сжатие. Обычно прочность стекла на растяжение составляет 3,5—10 кгс/мм², т. е. в 15—20 раз меньше, чем на сжатие. Химический состав влияет на прочность стекла при растяжении примерно так же, как и на прочность при сжатии.

Твердость стекла, как и многие другие свойства, зависит от примесей. По шкале Мооса она составляет 6-7 ед, что находится между твёрдостью апатита и кварца. Твердость различных видов стекла зависит от его химического состава. Наибольшую твердость имеет стекло с повышенным содержанием кремнезема — кварцевое и боросиликатное. Увеличение содержания щелочных окислов и окислов свинца снижает твердость; наименьшей твердостью обладает свинцовый хрусталь.

Хрупкость — свойство стекла разрушаться под действием ударной нагрузки без пластической деформации. Сопротивление стекла удару зависит не только от его толщины, но и от формы изделия, наименее устойчивы к удару изделия плоской формы. Для повышения прочности к удару в состав стекла вводят окислы магния, алюминия и борный ангидрид. Неоднородность стекломассы, наличие дефектов (камней, кристаллизации и других) резко повышают хрупкость. Сопротивление стекла удару увеличивается при его отжиге. В области относительно низких температур (ниже температуры плавления) стекло разрушается от механического воздействия без заметной пластической деформации и, таким образом, относится к идеально хрупким материалам (наряду с алмазом и кварцем). Данное свойство может быть отражено удельной ударной вязкостью. Как и в предыдущих случаях, изменение химического состава позволяет регулировать и это свойство: например, введение брома повышает прочность на удар почти вдвое. Для силикатных стекол ударная вязкость составляет от 1,5 до 2 кН/м, что в 100 раз уступает железу. На хрупкость, стекол влияют однородность, конфигурация и толщина изделий: чем меньше посторонних включений в стекле, чем более оно однородно, тем выше его хрупкость. Хрупкость стекол практически не зависит от состава. При увеличении в составе стекол B₂O₃, SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, MgO хрупкость незначительно понижается.

Прозрачность – одно из важнейших оптических свойств стекла. Определяется отношением количества прошедших через стекло лучей ко всему световому потоку. Зависит от состава стекла, обработки его поверхности, толщины и других показателей. При наличии примесей окиси железа прозрачность уменьшается.

Термостойкость стекла характеризуется его способностью выдерживать, не разрушаясь, резкие изменения температуры и является важным показателем качества стекла. Зависит от теплопроводности, коэффициента термического расширения и толщины стекла, формы и размеров изделия, обработки поверхности, состава стекла, дефектов. Термостойкость тем выше, чем выше теплопроводность и ниже коэффициент термического расширения и теплоемкость стекла. Толстостенное стекло менее термостойко, чем тонкое. Наиболее термостойко стекло с повышенным содержанием кремнезема, титана и бора. Низкую термостойкость имеет стекло с высоким содержанием окислов натрия, кальция и свинца. Хрусталь менее термостоек, чем обычное стекло. Термостойкость обыкновенного стекла колеблется в пределах 90—250 °С, а кварцевого: 800—1000°С. Отжиг в специальных печах повышает термостойкость в 2,5—3 раза.

Теплопроводность — это способность материала, в данном случае стекла, проводить тепло без перемещения вещества этого материала. У стекла коэффициент теплопроводности равен 1-1,15 Вт/мК.

Тепловое расширение — это увеличение линейных размеров тела при его нагревании. Коэффициент линейного теплового расширения стекол колеблется от 5·10^-7 до 200·10^-7. Самый низкий коэффициент линейного расширения имеет кварцевое стекло — 5,8·10^-7. Величина коэффициента термического расширения стекла в значительной степени зависит от его химического состава. Наиболее сильно на термическое расширение стекол влияют щелочные окислы: чем больше содержание их в стекле, тем больше коэффициент термического расширения. Тугоплавкие окислы типа SiO₂, Al₂O₃, MgO, а также B₂O₃, как правило, понижают коэффициент термического расширения.

Упругость — способность тела возвращаться к своей первоначальной форме после устранения усилий, вызвавших деформацию тела.

Упругость характеризуется модулем упругости. Модуль упругости — величина, равная отношению напряжения к вызванной им упругой относительной деформации. Различают модуль упругости при осевом растяжении — сжатии (модуль Юнга, или модуль нормальной упругости) и модуль сдвига, характеризующий сопротивление тела сдвигу или сколу и равный отношению касательного напряжения к углу сдвига.

В зависимости от химического состава модуль нормальной упругости стекол колеблется в пределах 4,8х10⁴…8,3х10⁴, модуль сдвига —2х10⁴—4,5х10⁴ МПа. У кварцевого стекла модуль упругости составляет 71,4х10³ Мпа. Модули упругости и сдвига несколько повышаются при замене SiO₂ на СаО, B₂O₃, Al₂O₃, MgO, ВаО, ZnO, PbO.

Свойства стекла производства Corning

Код стекла		0080	7740	7800	7913	0211
Тип		Силикатное	Боро-силикатное	Боро-силикатное	96% Силиката	Цинково-титановое
Цвет		Прозрачное	Прозрачное	Прозрачное	Прозрачное	Прозрачное
Термическое расширение (умножать на 10-7 см/см/°С)	0-300 °С	93,5	32,5	55	7,5	73,8
	25 °С, до темп. застывания	105	35	53	5,52	-
Верхний предел рабочей темп. для отожженого стекла (для механических свойств)	Норм. эксплуатация, °С	110	230	200	900	-
	Экстрем. эксплуатация, °С	460	490	460	1200	-
Верхний предел рабочей темп. для закаленного стекла (для механических свойств)	Норм. эксплуатация, °С	220	260	-	-	-
	Экстрем. эксплуатация, °С	250	290	-	-	-
	6,4 мм толщиной, °С	50	130	-	-	-
	12,7 мм толщиной, °С	35	90	-	-	-
Термостойкость, °С		16	54	33	220	-
Плотность, г/см³		2,47	2,23	2,34	2,18	2,57
Коэффициент оптической чувствительности по напряжениям, (нм/см)/(кг/мм²)		277	394	319	-	361

Обзор физических и химических свойств стекол Duran, DWK

Свойства	Коэффициент линейного расширения α (20 °C — 300 °C) × 10⁻⁶	Точка деформации, °С	Плотность, г/см³	Гидролитическая стойкость DIN ISO 719 IN	Устойчивость к кислотам DIN 12 116	Устойчивость к щелочам ISO 695
Тип стекла
Duran	3,3	525	2,23	Не изменяемые водой	Стойкое к действию кислот	Умеренно растворимое в щелочах
Fiorax	4,9	565	2,34	Не изменяемые водой	Стойкое к действию кислот	Умеренно растворимое в щелочах
Натриево-кальциево- силикатное стекло	9,1	525	2,5	Тугоплавкое для приборов	Стойкое к действию кислот	Умеренно растворимое в щелочах
SWB	6,5	555	2,45	Не изменяемое водой	Стойкое к действию кислот	Слаборастворимое в щелочах

Обзор физических свойств стекол Kimble, DWK

Виды стекла	33 Боросиликатное стекло	51 Боросиликатное стекло
Свойства
Точка деформации, °C	513	530
Температура отжига, °C	565	570
Линейный коэффициент расширения α (0 — 300 °C)×10⁻⁷	32	55
Плотность, г/см³	2,22	2,33
Пропускание видимого света, толщина 2 мм	92%	91%

Обзор физических и химических свойств стекол Wheaton, DWK

Виды стекла	Борсиликатные стекла						Натриево-кальциево- силикатные стекла
	180	200	300	320	400	500	800	900
Свойства
Точка деформации, °C	510	505	525	510	530	515	510	496
Температура отжига, °C	560	560	570	560	570	550	548	536
Линейный коэффициент расширения α (0 — 300 °C)×10⁻⁷	33	33	55	54	60	61	88	91
Плотность, г/см³	2,23	2,23	2,33	2,39	2,41	2,42	2,48	2,50
Устойчивость к кислотам	Стойкое к действию кислот	Стойкое к действию кислот	Стойкое к действию кислот	Стойкое к действию кислот	Стойкое к действию кислот	Стойкое к действию кислот	Умеренно растворимое в кислотах	Умеренно растворимое в кислотах
Устойчивость к щелочам	Слаборастворимое в щелочах	Слаборастворимое в щелочах	Слаборастворимое в щелочах	Слаборастворимое в щелочах	Слаборастворимое в щелочах	Слаборастворимое в щелочах	Сильно растворимое в щелочах	Сильно растворимое в щелочах

Вязкость нефти нефтепродуктов

Под вязкостью понимают свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению ее частиц при движении или силу сопротивления смещения одного слоя жидкости по отношению к другому. Это свойство еще называют внутренним трением жидкости или газа. Природа этого трения связана с преодолением сил межмолекулярного взаимодействия жидкости или газа.

Вязкость характеризует текучесть или подвижность нефтепродукта или газа, прокачиваемость по трубопроводам, и является основной характеристикой парафиновой нефти, темных нефтепродуктов (мазута, моторного топлива) и масел. Принято характеризовать вязкость нефти й нефтепродуктов несколькими видами измерения: относительная; динамическая, кинематическая.

Относительной (условной) вязкостью называют отношение времени истечения 200 мл нефти или нефтепродукта при заданной температуре через калиброванное отверстие вискозиметра ко времени истечения такого же количества дистиллированной воды при температуре 20 °С. Это отношение выражается в градусах условной вязкости (°ВУ). Например, ВУ₅₀ =4° означает вязкость, равную 4 °ВУ при температуре 50 °С. В международной системе СИ вязкость различают динамическую и кинематическую.

Динамическая вязкость — это мера внутреннего трения, равная отношению тангенционального напряжения к градиенту скорости сдвига при ламинарном движении жидкости, обозначается символом ц и выражается в Па или н сек/м² или н сек/см², или это означает, что при градиенте скорости м(см) на 1 м слоя действует сила трения равная, 1 н.

Кинематическая вязкость (v) — это отношение динамической вязкости к плотности нефтепродукта, является обратной величиной динамической вязкости, обозначается символом v и выражается в стоксах:

1 см²/сек = 1 ст= 10^-4 м²/сек.

Переводят кинематическую вязкость в условную по эмпирической формуле Уббелоиде

v = 0,0731 ВУ — 0,0631/ВУ.

Вязкость нефти колеблется в широких пределах и зависит от пластового давления, температуры и растворенного в нефти газа.

Вязкость нефтепродуктов зависит от температуры. В большей степени температура влияет на вязкость темных нефтепродуктов и масел, нежели на светлые нефтепродукты. В гидравлических расчетах вязкость нефтепродуктов принимают по номограмме или по паспортам качества.

Различные типы вязкости и их примеры

В этой статье вы узнаете полное объяснение о типах вязкости.

Этот пост Также включает:

• Типы вязкости
• Вязкость динамическая
• Кинематическая вязкость
• Вязкость при растяжении
• Кажущаяся вязкость
• Участки еще

Так что, если вы хотите извлечь пользу из этого сообщения, вам понравится этот пост.

Давайте нырнем прямо в…!

Вязкость

— это физическое свойство любой жидкости, которое отличает разные жидкости друг от друга.когда жидкости быстро перемещаются в контейнере, их частицы сталкиваются друг с другом, создавая определенное сопротивление стенкам контейнера против его движения. это свойство сопротивления жидкости известно как вязкость. однако его можно измерить с помощью двух хорошо известных инструментов, называемых реометрами и вискозиметрами.

Примечание. Чем большему сопротивлению эти жидкости или жидкости оказывают сопротивление течению, тем большую вязкость они будут иметь.

Попробуйте также: каковы примеры и применения вязкости в повседневной жизни?

Виды вязкости

существует четыре известных типа вязкости, а именно:

• Динамическая вязкость
• Кинематическая вязкость
• Вязкость при растяжении
• Кажущаяся вязкость

Что такое динамическая вязкость?

взаимосвязь между градиентом скорости и напряжением сдвига называется динамической вязкостью.Динамическая вязкость также известна как абсолютная вязкость и, скорее всего, относится к неньютоновским жидкостям. это относится к внутреннему сопротивлению жидкости течению при приложении силы.

• измеряется в единицах (паскаль-секундах) в Международной системе единиц.
• показывает тип сопротивления жидкостей, большее или меньшее, при приложении определенных касательных напряжений к движению частиц.
• , она напрямую зависит от температуры жидкостей, имеет равновесие в единицах СИ и обозначается буквой P.

Попробуйте также: определение вязкости и формула с единицами измерения

Что такое кинематическая вязкость?

, когда динамическая вязкость делится на плотность жидкости, кинематическая вязкость достигается за счет поддержания одинаковой температуры для обеих вязкостей. их единицы СИ такие же. он представлен символом V и выражен в квадратных метрах в секундах в Международной системе единиц. это обычно наблюдается под действием силы Ньютона.

Любой вискозиметр, в конструкции которого используется сила тяжести, измеряет кинематическую вязкость.Он выражается в единицах Стокса или сантистоксах (сСт), где один сСт равен 0,01 ст. Он также измеряется в квадратных миллиметрах в секунду в единицах СИ.

Что такое расширенная вязкость?

— это тип вязкости жидкости, которая демонстрирует неньютоновское поведение при приложении некоторого растягивающего напряжения. это соотношение между напряжением и скоростью деформации, возникающей в валу, будь то осевое или двухосное.

Что такое кажущаяся вязкость?

, когда напряжение сдвига делится на скорость, с которой жидкость деформируется из-за наличия нелинейного поведения, получается кажущаяся вязкость.Соотношение вязкости и скорости сдвига также относится к кажущейся вязкости.

этот тип скорости измеряется путем деления напряжения сдвига на скорость сдвига, которая напрямую зависит от скорости сдвига для неньютоновских жидкостей и остается постоянной для ньютоновских жидкостей.

Вам также может понравиться:

Шесть типов устройств для измерения вязкости

Вам нужен раствор для измерения вязкости?

Вязкость — это мера сопротивления жидкости потоку, или, точнее, это отношение силы, необходимой для преодоления внутреннего трения между слоями жидкости (напряжение сдвига), к изменению скорости между слоями жидкости (градиент скорости) .

Знание вязкости жидкости может быть очень важным, когда вам нужно измерить вязкость. Многие меры контроля качества основаны на вязкости. Например, для поддержания стабильного качества производителю кетчупа необходимо поддерживать надлежащую вязкость, чтобы потребитель получил продукт именно так, как задумано. Краска должна хорошо растекаться, но не стекать с кисти. Чернила должны точно выходить из сопла. В других случаях при проектировании оборудования и систем необходимо учитывать вязкость, чтобы гарантировать их надлежащее функционирование.Размеры насосов и смесителей зависят от конструкции и мощности оборудования для работы с заданной вязкостью.

Для измерения вязкости различных типов жидкостей и единиц измерения используется множество различных типов вискозиметров и других устройств для измерения вязкости.

Вот шесть типов устройств для измерения вязкости, которые следует учитывать:

Вискозиметры с падающим шариком

Вискозиметр с падающим шариком измеряет вязкость жидкостей, а некоторые устройства могут также измерять вязкость газов.

Чашки для измерения вязкости

В различных формах чашек для измерения вязкости используется сила тяжести, позволяющая жидкости течь через отверстие, расположенное на дне, в точном количестве, которое можно измерить с течением времени для расчета значения вязкости. Чаще всего используются чашки для определения вязкости: чашки Форда, Форда Дипа и Зана.

Консистометры

Консистометр представляет собой металлическую ванну с градуировкой, которая измеряет вязкие материалы, когда они текут под уклоном под действием собственного веса. Они в основном используются для измерения вязкости краски, чтобы гарантировать соответствие военным спецификациям.Консистометры также подходят для многих пищевых продуктов, таких как сиропы, желе и соусы, а также для косметики. Консистенцию, вязкость и скорость потока можно проверить в соответствии с установленными стандартами. На самом деле консистометр не измеряет значения вязкости напрямую: его измерение основано на том, насколько далеко жидкость будет течь по склону за определенный период времени. Это можно сопоставить с вязкостью, используя установленные стандарты. Пользователи могут разрабатывать свои собственные стандарты и процедуры для тестируемого продукта.Хотя консистометры не могут использоваться со всеми образцами, низкие эксплуатационные расходы и простота использования сделали их очень популярными.

Стеклянные капиллярные вискозиметры

Стеклянные капиллярные вискозиметры используются в сочетании с методами испытаний, которые соответствуют определенному ASTM. Доступен широкий ассортимент стеклянных капиллярных вискозиметров, включая Ubbelhode, Cannon-Fenske и Zeitfuchs.

Вискозиметр с камертонной вилкой

Вискозиметр с камертонной вилкой, показывающий уровень 1% от показаний, обеспечивает высокую точность.Он измеряет вязкость, определяя управляющий электрический ток, необходимый для резонанса двух сенсорных пластин с постоянной частотой.

Ротационные вискозиметры

Ротационные вискозиметры могут работать в широком диапазоне до миллионов сантипуаз и считаются наиболее универсальным типом вискозиметров.

Кинематическая и динамическая вязкость | SGS Полимерные Решения

Здесь, в SGS Polymer Solutions, мы стремимся сделать мир аналитических испытаний и науки о полимерах более понятным.От объяснения услуг нашей лаборатории тестирования до изучения вопроса «почему?» повседневной науки, мы любим то, что делаем.

Сегодня мы хотим объяснить сложную идею: вязкость. На базовом уровне вязкость является мерой сопротивления материала текучести. Вязкость — один из многих показателей, которые мы можем использовать для физического анализа полимерных материалов.

Широкий спектр тестируемых нами полимеров часто является объектом пристального внимания в различных отраслях промышленности — от юридических испытаний до комплексного анализа для исследований и разработок.Жидкости, гели и многие полимеры часто тестируются, чтобы убедиться, что они соответствуют стандартам и спецификациям в качестве сырья для продуктов, в которые они предназначены. Поскольку вязкость является основным измерением гидродинамики, эти измерения важны для определения характеристик материалов.

Есть много типов вязкости. Сегодня мы хотим поговорить о двух основных типах: динамической вязкости и кинематической вязкости. Хотя единицы измерения вязкости каждого типа можно преобразовать, чтобы понять другой, они различаются очень фундаментально.

Динамическая вязкость

Динамическая вязкость — это мера того, насколько жидкость сопротивляется потоку при приложении внешней силы. Вы оцениваете динамическую вязкость, когда хотите понять, как материал реагирует на деформацию, которую можно измерить с помощью теста Брукфилда или реометра.

Тест Брукфилда позволяет оценить, соответствует ли продукт конкретным производственным или эксплуатационным спецификациям и подходит ли он в зависимости от типа тестируемого вещества. С помощью этого теста мы регулярно тестируем гели, лосьоны и клеи.Тестирование Брукфилда требует, чтобы вещество свободно текло в определенном движении жидкости, но мы можем проверить менее вязкие вещества другими методами. Используя всего восемь миллилитров вещества, мы можем измерить динамическую вязкость и сообщить значение в сантипуазах.

Кинематическая вязкость

Кинематическая вязкость отличается от динамической вязкости тем, что измеряет только то, как сила тяжести влияет на сопротивление вещества потоку. Кинематическая вязкость предполагает, что на вещество не действуют внешние силы.Об этом сообщается с использованием сантистоксов.

Из-за зависимости от плотности между кинематической и динамической вязкостью два вещества, которые имеют одинаковую динамическую вязкость, могут иметь сильно различающуюся кинематическую вязкость. Чтобы преобразовать эти два значения, учитываются как температура, так и удельный вес вещества. Деление на плотность жидкости переводит сантипуаз в сантистоксы. Это соотношение позволяет нам определять как кинематическую, так и динамическую вязкость данного образца, используя только одно измерение вязкости, если плотность жидкости известна.

Итак, какой тест выбрать для конкретного образца? Об этом сообщает тип жидкости, а также желаемая информация. Жидкости делятся на два основных типа: ньютоновские и неньютоновские.

Ньютоновские жидкости не изменяют вязкость в зависимости от скорости сдвига, то есть скорости, с которой один слой жидкости проходит над соседним слоем. Вода и масло — примеры ньютоновских жидкостей. Хотя это не всегда так, мы обычно не тестируем ньютоновские жидкости с помощью теста Брукфилда или тестирования реометром.Обычно мы тестируем ньютоновские жидкости с помощью капиллярной трубки вискозиметра, где изменение скорости сдвига не требуется.

В мире полимеров существует множество неньютоновских жидкостей. Вязкость этих веществ изменяется в зависимости от скорости сдвига. Поскольку мы можем легко изменить скорость сдвига при испытаниях, мы проверяем их, используя испытания Брукфилда и реометра.

Хотите узнать больше о тестовых средах, которые мы используем для определения вязкости? Свяжитесь с нами сегодня! Наши ученые всегда рады узнать больше о ваших потребностях в тестировании и разработать точную среду тестирования, отвечающую требованиям каждого отдельного клиента.Когда дело доходит до независимых аналитических тестов, мы всегда готовы принять вызов.

Вязкость

: определение, единица измерения и формула

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор GAYLE TOWELL

Категория жидкостей включает множество различных веществ, которые можно отличить друг от друга различными способами, включая химический состав и полярность , плотность и так далее. Еще одно свойство жидкостей — это величина, известная как вязкость .

Что такое вязкость?

Предположим, у вас есть стакан воды и стакан сиропа. Когда вы наливаете жидкости из этих чашек, вы заметите четкую разницу в том, как течет каждая жидкость. Вода выливается быстро и легко, сироп — медленнее. Это различие связано с разницей в их вязкости.

Вязкость — это мера сопротивления жидкости потоку. Его также можно рассматривать как меру толщины жидкости или ее сопротивления объектам, проходящим через нее.Чем больше сопротивление потоку, тем выше вязкость, поэтому в предыдущем примере сироп имеет более высокую вязкость, чем вода.

Что вызывает вязкость?

Вязкость вызвана внутренним трением между молекулами жидкости. Представьте, что текущая жидкость состоит из слоев, движущихся относительно друг друга. Эти слои трутся друг о друга, и чем больше трение, тем медленнее поток (или тем больше силы требуется для достижения потока).

На вязкость вещества могут влиять многие факторы; среди них температура.Напомним, что температура — это мера средней кинетической энергии, приходящейся на молекулу вещества. Более высокая средняя кинетическая энергия на молекулу приводит к более быстрому движению молекул и, следовательно, к более низкой вязкости жидкостей. Например, если вы разогреете сироп в микроволновой печи, вы можете заметить, что он легче течет.

Для газов, однако, более высокая температура фактически заставляет их «загустевать», и их вязкость увеличивается с температурой. Это связано с тем, что для газов при низких температурах молекулы редко сталкиваются или взаимодействуют друг с другом, тогда как при более высоких температурах столкновений намного больше.В результате сопротивление газов потоку увеличивается.

Форма молекул жидкости также может влиять на вязкость. Более округлые молекулы могут проходить мимо друг друга легче, чем молекулы с разветвлениями и менее однородными формами. (Представьте, что выливаете ведро мрамора, а не выливаете кучу домкратов.)

Напряжение сдвига и скорость сдвига

Два фактора, которые относятся к математической формулировке вязкости, — это напряжение сдвига и скорость сдвига. Чтобы понять формальное определение вязкости, сначала важно понять определения этих величин.

Рассмотрим метод аппроксимации потока жидкости как слоев жидкости, протекающих друг мимо друга. Если мы подумаем о текущей текучей среде, как это, напряжение сдвига — это сила, толкающая один слой через другой, деленная на площадь слоев. Более формально это можно выразить как отношение силы F , приложенной к площади A поперечного сечения материала, которая параллельна приложенной силе.

Напряжение сдвига часто обозначается греческой буквой tau τ , и, следовательно, соответствующее математическое выражение имеет следующий вид:

\ tau = \ frac {F} {A}

Скорость сдвига — это, по сути, скорость, при которой слои жидкости движутся мимо друг друга.Более формально это определяется следующим образом:

\ dot {\ gamma} = \ frac {\ Delta v} {x}

Где Δ v — разница в скорости между двумя слоями, а x Это разделение слоев.

Обозначение γ с точкой связано с тем, что γ — это сдвиг, а первая производная (скорость изменения) переменной часто обозначается точкой над соответствующей переменной. Используя расчет, скорость непрерывного сдвига будет дана как dv / dx вместо этого, и ее также называют градиентом скорости.

Типы вязкости

Вязкость бывает нескольких различных типов. Существует динамическая вязкость , , также называемая абсолютной вязкостью , , которая обычно является вязкостью, которую называют просто «вязкостью». Но есть еще кинематическая вязкость , математическая формулировка которой немного другая.

Динамическая или абсолютная вязкость — это отношение напряжения сдвига к скорости сдвига, как показано в следующем уравнении:

\ eta = \ frac {\ tau} {\ dot {\ gamma}}

Общая формулировка этой зависимости называется уравнением Ньютона и записывается следующим образом:

\ frac {F} {A} = \ eta \ frac {\ Delta v} {x}

Кинематическая вязкость определяется как абсолютная вязкость, деленная на массовую плотность:

\ nu = \ frac {\ eta} {\ rho}

Рассмотрим две жидкости, которые могут иметь одинаковую динамическую вязкость, но разные плотности массы.Эти две жидкости будут выливаться из контейнера с разной скоростью под действием силы тяжести, потому что равное количество каждой из них будет иметь разные гравитационные силы, действующие на них (пропорциональные их массам). Кинематическая вязкость учитывает это путем деления на массовую плотность и, следовательно, может рассматриваться как мера сопротивления потоку под действием только силы тяжести.

Единицы вязкости

В единицах СИ, поскольку напряжение сдвига было в Н / м ² , а скорость сдвига была в (м / с) / м = 1 / с, то динамическая вязкость выражалась в единицах Нс / м ² = Па · с (паскаль-секунда).Однако наиболее распространенной единицей вязкости является дин-секунда на квадратный сантиметр (дин с / см ² ), где 1 дин = 10 ^-5 Н. Одна дин-секунда на квадратный сантиметр называется пуазом . В честь французского физиолога Жана Пуазейля. Одна паскаль-секунда равна 10 пуазам.

Единица измерения кинематической вязкости в системе СИ — это просто м ² / с, хотя более распространенной единицей в системе CGS является квадратный сантиметр в секунду, который в честь ирландского физика Джорджа Стокса называется стоком (St).

Типичные значения вязкости

Большинство жидкостей имеют вязкость от 1 до 1000 мПа с, тогда как газы имеют низкую вязкость, обычно от 1 до 10 мкПа с. Вязкость воды составляет около 1,0020 мПа с, в то время как вязкость крови составляет от 3 до 4 мПа с (придавая новый смысл высказыванию о том, что кровь гуще воды!)

Кулинарные масла имеют вязкость от 25 до 100 мПа с, в то время как моторное масло и машинные масла имеют вязкость порядка нескольких сотен мПа · с.

Воздух, которым вы дышите, имеет вязкость около 18 мкПа с.

Расплавленное стекло — одна из самых вязких жидкостей с высокой вязкостью, приближающейся к бесконечности при затвердевании. При температуре плавления вязкость стекла составляет около 10 Па · с, при этом она увеличивается в 100 раз в рабочей точке и более чем в 10 раз ¹¹ в точке отжига.

Newtonian Fluids

Newtonion Fluids — это жидкость, в которой напряжение сдвига линейно связано со скоростью сдвига.В такой жидкости вязкость для этой жидкости является постоянной величиной. (В неньютоновской жидкости вязкость оказывается динамической функцией другой переменной, такой как время.)

Неудивительно, что с жидкостями Newtonion легче работать и моделировать. Удобно, что многие обычные жидкости в хорошем приближении являются ньютонионами. Некоторое поведение, которое могут проявлять неньютоновские жидкости, включает жидкости, в которых вязкость изменяется в зависимости от скорости сдвига, и жидкости, которые становятся менее или более вязкими при встряхивании, взбалтывании или перемешивании.

Вода и воздух являются примерами жидкостей Newtonion. Примерами неньютоновских жидкостей являются непротекающая краска, некоторые полимерные растворы и даже кровь. Любимая неньютоновская жидкость в начальной школе — облек — смесь кукурузного крахмала и воды, которая действует почти твердо, если с ней быстро работать, а затем тает, если оставить ее в покое.

Как измерить вязкость

Вязкость можно измерить несколькими способами. К ним относятся использование таких инструментов, как вискозиметр, или любое количество экспериментов своими руками.

Вискозиметры

лучше всего подходят для ньютоновских жидкостей и работают одним из двух способов. Либо небольшой объект движется через неподвижную жидкость, либо жидкость течет мимо неподвижного объекта. Измеряя соответствующее сопротивление, можно определить вязкость. Капиллярные вискозиметры работают, определяя время, необходимое для прохождения определенного объема жидкости через капиллярную трубку определенной длины. Вискозиметры с падающим шариком измеряют время, за которое шарик проходит через образец под действием силы тяжести.

Для измерения вязкости неньютоновских жидкостей часто используется реометр. Реология — это раздел физики, который изучает течение жидкостей и мягких тел и наблюдает, как они деформируются. Реометр позволяет определять больше переменных при измерении вязкости, поскольку неньютоновские жидкости не имеют постоянных значений вязкости. Двумя основными типами реометров являются реометры сдвига, (которые контролируют приложенное напряжение сдвига) и реометры растяжения, (которые работают на основе приложенного внешнего напряжения сдвига).

Измерение вязкости своими руками

Ниже описывается, как можно измерить вязкость жидкости в домашних условиях, используя несколько простых материалов. Однако, чтобы применить этот метод, вам сначала понадобится закон Стокса. Закон Стокса связывает силу сопротивления F на небольшой сфере, движущейся через вязкую жидкость, с вязкостью, радиусом сферы r и конечной скоростью сферы v через:

F = 6 \ pi \ eta rv

Теперь, когда у вас есть этот закон, вы можете создать свой собственный вискозиметр с падающим шариком.

Рассчитайте плотность жидкости, взвесив известный объем жидкости и разделив ее массу на объем.

Рассчитайте плотность шара, сначала измерив его диаметр и используя формулу V = 4 / 3πr ³ для вычисления его объема. Затем взвесьте мяч и разделите массу на объем.

Измерьте конечную скорость шара, когда он проходит через жидкость в градуированном цилиндре. В густой жидкости мрамор довольно быстро достигает постоянной скорости.Определите время, за которое мяч проходит между двумя отмеченными точками на градуированном цилиндре, а затем разделите это расстояние на время, чтобы определить скорость.

Вязкость жидкости можно найти с помощью закона Стокса и решения для вязкости:

\ eta = \ frac {F} {6 \ pi rv}

Где F в данном случае — сила сопротивления. Чтобы определить силу сопротивления, вы должны написать уравнение чистой силы и решить его. Уравнение чистой силы, когда мяч находится на конечной скорости:

F_net = F_b + F — F_g = 0

Где F _b — выталкивающая сила, а F _g — гравитационная сила. сила.2g (\ rho_b- \ rho_f)} {9v}

Просто введите измеренные значения радиуса шара, плотности шара и жидкости, а также конечной скорости, чтобы вычислить окончательный результат.

ВЯЗКОСТЬ

Вязкость — это свойство жидкости, которое является мерой ее сопротивления потоку (т. Е. Постоянной деформации). Вязкость может зависеть от типа потока (сдвигового и / или растяжения), его продолжительности и скорости, а также преобладающих температуры и давления. Количественно вязкость определяется как напряжение в определенном идеальном поле потока, деленное на скорость деформации потока.

В сдвиговом потоке — где мы представляем поток как гипотетические слои жидкости, текущие друг над другом — мы определяем соответствующие параметры как (см. Рисунок 1) σ напряжение сдвига (сила на единицу площади) на границе жидкости, чтобы создать поток. , а также скорость сдвига (иногда называемая скоростью деформации или градиентом скорости), которая является надлежащей мерой скорости деформации в жидкости, подвергающейся сдвиговому потоку. Отношение этих двух величин и есть вязкость; следовательно, η = σ / . Единицами измерения напряжения сдвига являются Паскали (Па), секунды, обратные скорости сдвига (с ^-1 ), и поэтому единицей вязкости являются Паскаль-секунды (Па или Па.с), где мПа · с является более обычной единицей, используемой для жидкостей с низкой вязкостью. (До введения системы СИ единицей cgs, относящейся к жидкостям с низкой вязкостью, был сантипуаз, который идентичен мПа · с.) Часто упоминаемой формой вязкости является кинематическая вязкость, ν m ² s ^{— 1} , который является величиной, которую мы определили выше, деленной на плотность жидкости ρ, т. Е. Ν = η / η.

Рисунок 1.

Если вязкость жидкости не меняется в зависимости от типа, времени и скорости деформации, мы называем ее ньютоновской жидкостью, иначе она известна как неньютоновская жидкость.Самая распространенная ньютоновская жидкость — это вода, и это дает нам международный стандарт вязкости. Все остальные стандарты вязкости получены путем сравнения с международно признанным стандартом для воды — 1,025 мПа · с при 20 ° C. Приблизительная вязкость некоторых других ньютоновских жидкостей (в основном при комнатной температуре) показана в таблице 1.

Таблица 1. Примерная вязкость некоторых ньютоновских жидкостей при комнатной температуре

Температурная зависимость вязкости ньютоновских жидкостей такова, что вязкость уменьшается с температурой, и, как правило, чем выше вязкость, тем больше скорость уменьшения с температурой.При комнатной температуре вязкость воды снижается на 3% на градус Цельсия; масла примерно на 5% и битума на 15% и более.

Вязкость жидкостей почти всегда увеличивается с увеличением давления, за исключением воды. Его зависимость такова, что при нормальном давлении, характерном для операций тепломассопереноса, ею обычно можно пренебречь.

Наиболее важным изменением вязкости неньютоновских жидкостей является скорость сдвига. (Почти) универсальное поведение всех таких жидкостей показано на рисунке 2.При достаточно низких скоростях сдвига вязкость остается постоянной, а затем уменьшается в так называемой степенной области, чтобы в конечном итоге выровнять более высокие скорости сдвига, часто снова становясь постоянной, но иногда возрастая. Абсолютное положение этой кривой на осях вязкости и скорости сдвига зависит от конкретной исследуемой неньютоновской жидкости, как и наклон области степенного закона, а также возможный подъем при высокой скорости сдвига. В зависимости от диапазона скоростей сдвига, доступного в измерении вязкости, будут доступны разные части кривой для разных жидкостей.Если используется стандартный лабораторный вискозиметр с диапазоном скорости сдвига, как правило, 1-1000 с ^-1 , то могут наблюдаться различные типы поведения, как показано на рисунке 3. На рисунке 3a данные представлены линейно в виде сдвига. зависимости напряжения от скорости сдвига и преобразованные на рис. 3b в зависимость вязкости от скорости сдвига, нанесенную на логарифмические оси: по 3b мы можем определить, на какой части универсальной кривой мы находимся. Из линейного графика 3а видно, что для ряда жидкостей напряжение экстраполируется до предела текучести.Это будет напряжение, которое должно быть превышено до начала потока. Это полезное приближение для кривой расхода только в диапазоне измерения скорости сдвига, и фактически это был первый в истории неньютоновский закон, который был изложен.

Рисунок 2.

Рисунок 3.

Вязкость неньютоновских жидкостей обычно возникает из-за присутствия в жидкости по крайней мере одной дисперсной фазы. Отклонение линий потока, вызванное присутствием частиц дисперсной фазы, увеличивает сопротивление, т.е.е. вязкость. При более высоких концентрациях гидродинамическое и физическое взаимодействие между взвешенными частицами еще больше увеличивает сопротивление. Сам поток может изменить пространственный порядок частиц, так что случайное расположение при низких скоростях сдвига может упорядочиться в цепочки и слои частиц при высоких скоростях сдвига. Это приводит к снижению вязкости с увеличением скорости сдвига. Это упорядоченное расположение может нарушиться, и некоторая степень трехмерной структуры вернется либо в виде случайной упаковки, либо в виде кластеров.Вязкость в этих условиях увеличивается, и происходит загустение при сдвиге — это ранее называлось сбивающим с толку названием дилатансия . Это описание частиц обычно справедливо для дисперсий как твердых, так и деформируемых частиц. Увеличение вязкости особенно велико для флокулированных систем , где частицы притягиваются друг к другу. Уменьшение вязкости с увеличением скорости сдвига в этом случае усиливается за счет уменьшения размера флокулированных частиц.

Качественно такая же кривая наблюдается для полимерных систем (см. Полимеры), но по другим причинам. Расширенные змеевики делают жидкую фазу более вязкой, но перекрываются, что приводит к запутыванию, что дает очень высокую вязкость, часто наблюдаемую в растворах полимеров. По мере увеличения скорости сдвига змеевики могут деформироваться, выравниваясь по направлению потока, и по совпадению количество зацеплений уменьшается — эти факторы приводят к уменьшению вязкости с увеличением скорости сдвига.При очень высоких скоростях сдвига можно увидеть увеличение вязкости полимерных систем, но это случается редко.

Вязкость может зависеть от времени сдвига. Как мы объяснили выше, микроструктура частиц и полимерных клубков может быть изменена под воздействием потока, однако это требует времени. Для систем, в которых изменения велики и время, необходимое для их воздействия, велико, эффект называется тиксотропией . Подобно тому, как нужно время, чтобы разрушить структуру, также нужно время, чтобы ее построить.Это означает, что вязкость будет уменьшаться в сторону равновесия, когда мы увеличиваем скорость сдвига, но увеличиваемся в сторону равновесия, когда мы уменьшаем скорость сдвига. Это проиллюстрировано на Рисунке 4 и видно в его наиболее экстремальной форме для загущенных глиной жидкостей, таких как буровые растворы и тиксотропные краски. (Возможно и обратное, особенно с системами сгущения при сдвиге (дилатанта), но это случается редко: такое поведение называется антитиксотропией).

Рис. 4.

Расширенный поток — это то место, где, в отличие от сдвигового потока, градиент скорости находится под прямым углом к ​​потоку, он идет вдоль потока.Для приложений с реальной геометрией потока наиболее обычным примером является перетекание в сужение и выход из него, как, например, диафрагма с небольшим отверстием. Для жидкостей, микроструктура которых является отчуждаемой, таких как линейные полимерные цепи и волокна и т. Д., Возможно, что вязкость, соответствующая этому потоку, — вязкость при растяжении — может быть на несколько порядков выше, чем при сдвиговом потоке.

Другие формы вязкости и их форма можно найти в «Введение в реологию» , Barnes, Hutton and Walters, Elsevier, Amsterdam (1989).

5 способов измерения вязкости

5 способов измерения вязкости

29 ноя 2018

Вязкие свойства жидкости или аморфного твердого тела в первую очередь определяются силами между частицами в растворе, включая трение и притяжение между молекулами в макроструктуре. Эти силы Ван-дер-Ваальса являются критическими аспектами сопротивления образца деформации или течению, которое определяет вязкость материала.

Вязкость при сдвиге выражается в двух различных формах:

• Вязкость динамическая; который является мерой напряжения сдвига на единицу площади, необходимого до того, как образец начнет деформироваться. Эта характеристика обычно выражается в миллипаскалях в секундах (мПа-с).
• Кинематическая вязкость; который относится к резистивному потоку жидкости под действием силы тяжести. Это свойство зависит от плотности и измеряется в квадратных метрах в секунду (м ² / с).

В этом сообщении блога будут рассмотрены пять основных методов измерения для получения динамической вязкости и кинематической вязкости жидких образцов.

Капиллярные вискозиметры

Измерение вязкости с помощью капиллярной трубки — один из старейших методов определения кинематической вязкости образца, требующий предварительного знания плотности и объема исследуемого образца. Эта жидкость проходит через вертикальную U-образную трубку известных размеров и очень маленького диаметра. Время, необходимое для прохождения образца через капилляр, коррелирует с его кинематической вязкостью.

Ротационная реометрия

Ротационный вискозиметр прикладывает относительно слабые уровни крутящего момента к жидкому образцу, чтобы стимулировать механическую деформацию.Величина крутящего момента, необходимого для вращения в горизонтальной плоскости образца, измеряется и зависит от вязкости образца. Использование ротационного реометра позволяет аналитикам построить полную кривую потока характеристик потока материала в ответ на различные уровни силы сдвига и определить более сложные параметры материала. Альтернативные вискозиметры позволяют проводить только одноточечные измерения и обеспечивают только измерения вязкости при сдвиге.

Вискозиметры вибрационные

Вязкость также можно измерить, приложив к образцу колебательные колебания и наблюдая за демпфирующими эффектами жидкости.Их можно оценить, отслеживая потребляемую мощность, время затухания колебаний или изменения резонансной частоты.

Микрожидкостные реометры

Микрожидкостная реометрия — это инновационный метод определения динамической вязкости жидкостей в малых объемах пробы путем проталкивания жидкой пробы через микрожидкостный канал в ламинарном потоке. В Formulaction компания Fluidicam Rheo использует этот принцип для подачи жидкости бок о бок с эталонным материалом. Динамическая вязкость измеряется путем сравнения дифференциальных скоростей потока, вязкости эталонного материала и положения границы раздела между двумя жидкостями внутри микрожидкостного канала.

Бесконтактная реология

Пассивная микрореология — это более сложное измерение реологических характеристик образца. Он измеряет свойства, аналогичные ротационной реометрии, но адаптирован к более сложным и хрупким структурам, таким как гели, слабые пасты и вязкоупругие материалы, которые могут разрушаться при чрезвычайно низком сдвиге. В отличие от традиционных ротационных реометров, бесконтактная реология позволяет количественно оценить реологические свойства образца в состоянии покоя без механического напряжения.Это достигается с помощью Rheolaser MASTER, основанного на спектроскопии рассеивающих волн с множеством спеклов (MS-DWS). Этот оптический метод определяет среднеквадратичное смещение ( ² нм) частиц в среде. Среднеквадратичное смещение можно использовать для оценки эластичности и вязкости образца с течением времени.

Измерение вязкости с рецептурой

Formulaction представила ряд инновационных технологий измерения вязкости для промышленных и коммерческих областей, работающих со сложными составами и дисперсиями.Мы поставляем набор новых инструментов для анализа реологических свойств в объеме и динамической вязкости жидких, твердых и аморфных продуктов в ответ на сдвигающие силы или дестабилизацию с течением времени.

Если вам нужна дополнительная информация об измерении вязкости с помощью Formulaction, свяжитесь с нами.

Коэффициент вязкости

— обзор

11.11.2.4 Жидкостная смазка

Когда капля масла с плотностью ρ _lq и коэффициентом вязкости μ _lq движется к открытому отверстию капилляр из его первоначального прикрепленного положения на торце инструмента, разница в давлении в капилляре и из него может толкать каплю в капилляр против движения стружки со скоростью V _чип .Если испарением масла в капилляре можно пренебречь, скорость потока масла, v , будет распределена в форме потока Куэтта в продольном сечении капилляра следующим образом:

[5] v = 12μlq (ⅆpⅆξ) (η2 − h¯η) + Vchiph¯η − v0

, где η (0 <η p / d ξ — градиент давления p в капле масла вдоль направления потока стружки, ξ и v ₀ — это скорость масла по направлению к режущей кромке инструмента в точке выхода стружки, которая предполагается постоянной.Средняя скорость потока охлаждающей жидкости через капилляр, v¯, задается как

[6] v¯ = −112μlq (ⅆpⅆξ) h¯2 + 12Vchip − v0

Теперь можно предположить, что внутренняя часть капилляра практически удерживается в вакууме абсолютного давления, p = 0. Также разумно предположить, что теплоноситель, проникающий в капилляр, приводится в действие только атмосферным давлением, p _атом . Для простоты предположим, что v ₀ = 0 и что капиллярное притяжение или поверхностное натяжение охлаждающей жидкости пренебрежимо мало, поскольку скорость стружки намного выше скорости проникновения охлаждающей жидкости из-за капиллярного действия.Пусть l _l обозначает среднюю глубину проникновения теплоносителя в капилляр, тогда l _l можно определить, приняв v¯ = 0 и d p / d ξ = p _атом / l _l , а именно

[7] ll = 16 мклкпатомVchiph¯2

Это уравнение утверждает, что глубина проникновения жидкости, l _l , будет увеличиваться с увеличением квадрата высоты капилляра h ¯, аналогично глубине проникновения газа, l _g , в потоке Кнудсена.Для капилляра на границе раздела между контактной площадкой износа по задней поверхности и обработанной поверхностью l _l будет описан как

[8] ll = 16μlqpatomVch¯2

Соотношение между средней глубиной проникновения, l _l , и скорость V _{микросхемы} или V _c для h¯ = 1 мкм показаны на рисунке 16, а отношения между l _l и h¯ для V _{микросхемы} = 0.607 мс ^{— 1} (36,4 м мин. ^{— 1} ) и V _c = 1,67 мс ^{— 1} (100 м мин. ^{— 1} ) показаны на рисунке 17. Обратите внимание, что коэффициент вязкости охлаждающей жидкости предполагается равным 1,1 × 10 ⁻³ Па · с для охлаждающей жидкости на водной основе, включая эмульсионные, растворимые и растворы ( 18 ) и 18,0 × 10 ⁻³ Па. s для смазочно-охлаждающей жидкости MQL. Из этих диаграмм очевидно, что глубина проникновения смазочно-охлаждающей жидкости MQL будет значительно мала.Следовательно, жидкое масло при MQL-механической обработке не может хорошо смазывать область контакта стружки со стружкой или поверхность раздела между контактной площадкой для износа по задней поверхности и обработанной поверхностью, даже если на этих поверхностях образуется достаточное количество капилляров.

Рис. 16. Глубина проникновения СОЖ в капилляр h¯ = 1 мкм в зависимости от скорости стружки или скорости резания.

Рис. 17. Глубина проникновения СОЖ в капилляр в зависимости от высоты капилляра h¯ для чипа V = 36.4 м мин. ^{— 1} и V _c = 100 м мин. ^{— 1} .

Существует огромная разница в глубине проникновения в капилляр между газообразной и жидкой смазкой, как показано на рисунках 15 и 16. Это причина, по которой обработка MQL считается гораздо более предпочтительной для смазки стружки и инструмента. –Рабочие интерфейсы, чем обработка с заливным СОЖ. Обратите внимание на то, что сочетание капель масла и сжатого воздуха при обработке MQL не так эффективно для охлаждения инструмента и работы, как это обычно бывает с охлаждающей жидкостью, но это не обязательно считается отрицательным фактором при чистовой токарной обработке с небольшой глубиной резания или при чистовом фрезеровании с малой осевой глубиной резания.При обработке MQL необходимо уменьшить термическое воздействие из-за прерывистого резания, как будет объяснено позже, и, таким образом, на режущей кромке не будет много термических трещин. В результате, несмотря на то, что капли масла и сжатый воздух не обладают достаточным охлаждающим эффектом, срок службы инструмента может быть значительно увеличен при обработке MQL.

Рисунок 17 показывает, что охлаждающая жидкость на водной основе с высокой проницаемостью может проникать глубже в капилляр, если обработка поверхности жесткая.Кроме того, если капля большая и, следовательно, требуется некоторое время для испарения, как показано на рисунке 11, тогда возникнет жидкофазная смазка, так как капля может проникнуть в капилляр до определенной степени до того, как ее испарение начнется в устье.