Вискозиметры: различные методы измерения вязкости

В японском промышленном стандарте (JIS) Z 8803 вискозиметры подразделяются на четыре основных типа: вискозиметры с капиллярной трубкой, с падающим шариком, ротационные и вибрационные. Существуют и другие виды вискозиметров, такие как погружные (чашечные) и ультразвуковые.

① Ротационные вискозиметры

Этот тип вискозиметров используется чаще всего. Они имеют простую конструкцию, удобны в использовании и могут быть применены для широкого спектра веществ. С их помощью могут быть произведены высокоточные измерения. Вязкость определяется путем измерения крутящего момента на цилиндрической поверхности ротора, вставленного в образец и вращающегося с постоянной скоростью. Существует несколько типов роторов, включая соосные цилиндры, одноцилиндровые и конические роторы. С помощью роторов с конусной пластиной, изменяя количество оборотов, можно получить характеристики потока неньютоновских жидкостей.

② Вискозиметры с капиллярной трубкой

Кинематическая вязкость в этом типе вискозиметров определяется путем пропускания образца заданного объёма через узкую капиллярную трубку (как правило, под действием силы тяжести) и измерения времени, необходимого для прохождения образца через капилляр. Динамическую вязкость можно рассчитать, используя значение плотности измеряемого образца (см. Статью «О вязкости»). Вискозиметры с капиллярной трубкой могут измерять ньютоновские жидкости с относительно высокой точностью. Эти вискозиметры имеют невысокую стоимость и могут использоваться в течение длительного периода времени, в то же время обязательная процедура очистки капилляра приводит к значительному увеличению трудоемкости при эксплуатации данного прибора. С помощью капиллярного вискозиметра измеряются вязкости от 10 мкПа∙с до 10 кПа∙с.

►Применение: нефтепродукты и фармацевтическое производство

③ Вискозиметры с падающим шариком

Вязкость определяется путем измерения времени, требующегося для достижения падающим шариком дна емкости с образцом. Поскольку шарик встречает сопротивление жидкости, скорость его падения будет зависеть от ее вязкости. Эти вискозиметры могут точно измерять вязкость ньютоновских жидкостей: от жидкостей с низкой вязкостью (таких как вода), до жидкостей с высокой вязкостью (таких как нефть).

④ Вибрационные вискозиметры

Вязкость определяется путем погружения вибрирующей части прибора в образец и измерения вязкостного сопротивления при вибрации с постоянной частотой. Преимуществами вибрационных вискозиметров являются малое время отклика измерительной системы и тот факт, что с помощью этих приборов могут быть выполнены последовательные измерения. Кроме того, они используются в качестве поточных вискозиметров благодаря их функциональной возможности измерять текучесть жидкости.

⑤ Погружные (чашечные) вискозиметры

Чашка вискозиметра погружается в измеряемый образец, затем ее содержимое вытекает через сопло чашки. Измеряемая кинематическая вязкость обычно выражается в секундах (с) как время истечения образца. Время, необходимое для вытекания пробы из отверстия, обычно измеряется секундомером. 

► Применение: краски и промышленные масла (редко используются в пищевой промышленности)

⑥ Ультразвуковые вискозиметры

В ультразвуковых вискозиметрах в исследуемое вещество опускается зонд, который посылает короткие импульсы. Вязкость определяется по скорости затухания ультразвукового импульса.