Вискозиметр с вытягиванием шара

Шар, присоединенный к стержню, вытаскивают из жидкости, находящейся в измерительной трубке. Этот вискозиметр определяет вязкость также путем измерения интервала времени Dt, необходимого для тог, чтобы шар прошел расстояние между двумя кольцевыми метками А и В на измерительной трубке.

Такую модификацию вискозиметра с падающим шаром используют специально для измерения вязкости непрозрачных или высоковязких жидкостей даже при высоких температурах.

Вискозиметр вибрационный

Вибрационный метод основан на измерении вязкости путем контроля амплитуды сенсорных пластин, опущенных в образец, и измерения электрического тока, приводящего сенсорные пластины в движение.

Метод характеризуются рядом преимуществ при исследовании свойств вязкости металлических расплавов.

Когда рессорная пластина вибрирует с постоянной частотой, амплитуда колеблется в соответствии с величиной силы трения, которое возникает между сенсорными пластинами и образцом благодаря наличию вязкости. Вибровискозиметр управляет возбуждающим электрическим током, вызывающим вибрацию рессорной пластины, для того, чтобы добиться постоянной амплитуды.

Поскольку сила трения вязкости прямо пропорциональна величине вязкости, возбуждающий электрический ток (мощность возбуждения), необходимый для вибрации рессорной пластины с постоянной частотой в целях получения постоянной амплитуды, также прямо пропорционален величине вязкости конкретного образца. Вибровискозиметр измеряет величину возбуждающего электрического тока для того, чтобы обеспечить вибрацию сенсорных пластин с постоянной частотой и амплитудой, а затем определяет значение вязкости по величине положительной корреляции между возбуждающим электрическим током и вязкостью.

Рис. 3 Вибрационный вискозиметр

 

Ротационный вискозиметр

В ротационных вискозиметрах изучаемую жидкость размещают между двумя объектами в малый промежуток, где он составляет важнейшую часть для сдвига изучаемой среды.

Первое тело до конца опыта остаётся фиксированным, а второе тело

выполняет оборот с постоянной скоростью. Его называют ротором ротационного вискозиметра. Разумеется, что вращательный процесс ротора вискозиметра передается ко второй поверхности. Это происходит с помощью

движения вязкой среды. При этом отсутствует проскальзывание среды у поверхностей тела. Можно сделать вывод, что момент вращения ротора является критерием вязкости.

В абсолютных реометрах применяются 2 основных варианта режима испытаний:

1) Задается напряжение и определяется полученная в результате величина скорости сдвига. Это реометры с контролируемым напряжением (CS-реометры)

2) Задается скорость сдвига и определяется напряжение сдвига. Это реометры с контролируемой скоростью сдвига (CR-реометры)

Многие современные реометры работают в обоих режимах.

Цилиндрические ротационные вискозиметры применяются для измерения вязкости концентрированных растворов полимеров. В вискозиметре такого типа образец раствора полимера помещается между внутренним и внешним цилиндрами. Образец подвергается напряжению сдвига путём вращения внутреннего или внешнего цилиндра с постоянной угловой скоростью (W, рад/с).

Напряжение сдвига составляет: τ = M /2 p r 2 h, где М – крутящий момент (Н м), r – радиальное расстояние от оси вращения (R1 £ r £ R2), h – глубина погружения внутреннего цилиндра в исследуемую жидкость. Скорость сдвига равна: где w - угловая скорость.

 

Вязкость полимерного образца будет составлять:

η = τ /  =

После интегрирования получим уравнение Маргулиса для вязкости полимеров:

Следует помнить, что оно справедливо для ньютоновских жидкостей, когда движение ламинарное и нет проскальзывания у стенок прибора.

Вискозиметр с плоскостью и конусом в качестве измерительных поверхностей применяется для измерения более высоковязких жидких сред, например, расплавов полимеров.

Расплав полимера помещается в зазор между конусом и плоской круглой пластиной. Угол конуса (a) определяется как угол между поверхностью конуса и поверхностью горизонтальной пластины, обычно он составляет 1-5 градусов. Конус вращается с постоянной угловой скоростью W.

Напряжение сдвига: τ = 3 M /2 p rR 3, где М – крутящий момент, R – радиус конуса Скорость сдвига равна:  = W/a, где W - постоянная угловая скорость (рад/с), a - угол конуса (рад) Вязкость расплава полимера η = τ /  = 3 a M /2 p R 3 W =kM/ W, где k – константа, определяемая геометрией прибора.

С помощью таких реометров можно измерять скорости сдвига с нижним пределом 10^-3 с^-1.

Другой вариант такого вискозиметра – система плоскость-плоскость. Используется часто в том случае, когда исследуемые образцы содержат крупные частицы наполнителя.

Характеризуется радиусом R и расстоянием h между плоскостями.

Расстояние h между плоскостями не должно быть меньше 0.3 мм и больше 3 мм, иначе неизбежны погрешности измерения.