Viskoznost različitih tekućina mjeri se posebnim uređajima - viskozimetrima. Prema karakteristikama i dizajnu razlikuje se nekoliko vrsta ovih uređaja. Jedan od njih je rotacijski viskozimetar koji može procijeniti propusnost medija.
Različiti uređaji
Instrumenti koji se koriste za mjerenje viskoznosti tekućine obično se dijele u tri velike skupine:
Kapilarni viskozimetar
Mehanički viskozimetar
Rotacijski viskozimetar
Razmotrimo svaku od vrsta detaljnije.
Mehanički uređaji
Kategorija mehaničkih viskozimetara je niz različitih instrumenata koji se temelje na mehaničkim svojstvima tekućina. To mogu biti rezonantni, mjehurasti, kuglični mjerači. Ako se prve dvije vrste najčešće koriste u laboratoriju, onda se potonji nalazi u svakodnevnom životu. Njegov princip rada temelji se na otkriću Galilea.
Unutar uređaja nalazi se "kabina" u kojoj se nalazi lopta. Nakon punjenja uređaja tekućinom,čiju viskoznost treba odrediti, lopta pada. Mjeri se točno vrijeme potrebno da lopta padne u kontaktnu površinu. Uvjetna viskoznost određena je ovim vremenskim intervalom.
Uređaji kapilarnog tipa
Kapilarni viskozimetar u svom dizajnu ima tanku cijev poznatog promjera. Testna tekućina teče kroz ovu cijev. Ista tekućina također se prolazi kroz cijev velikog promjera, unutar koje se ne stvara kapilarni učinak. Najčešće, tekućina teče pod silom gravitacije (tj. od vrha prema dnu). Ali u nekim se uređajima stvara umjetni pritisak. Mjeri se vrijeme potrebno da tekućina iscuri iz obje cijevi. Zatim se izračunava njihova razlika. Vrijednost viskoziteta bit će proporcionalna vrijednosti ove razlike.
Uređaji ove vrste su jednostavni, ali veliki. Drugi nedostatak je što viskoznost mjerene tekućine ne smije prelaziti 12 kPas. Ova vrijednost odgovara tekućinama koje dobro teku. Gušće tekućine ili one s grudvicama ne mogu se mjeriti u ovom slučaju.
Rotacijski viskozimetar: princip rada
Dizajn mjerača ovog tipa je cilindar, unutar kojeg je smještena kugla. Unutarnja kugla se kreće određenom brzinom zbog priključenog električnog pogona.
Između cilindra i kugle postoji prostor koji je ispunjen ispitivanom tekućinom. U tom slučaju se mijenja otpor kretanju kugle. Kod ovih uređaja se mjeri upravo ovisnost otporatekućina i brzina vrtnje. Ovi parametri su fiksirani kao rezultat testa.
Ne postoji uvijek kugla unutar cilindra. Može se zamijeniti diskom, konusom, pločom ili drugim cilindrom. Udaljenost između vanjskog i unutarnjeg tijela je nekoliko milimetara kako bi se stvorila sila trenja. Vrijednost otpora određuju senzori. Što su više postavljeni, to će vrijednost biti točnija. Sukladno tome, cijena uređaja će rasti.
Rotacijski viskozimetar prikladan je za tekućine čija se viskoznost kreće od tisuću do milijuna Pas. Brzina rotacije unutarnjeg tijela igra važnu ulogu. Ovisi o točnosti mjerenja. Što je brzina manja, to je mjerenje točnije. Instrumenti s minimalnom brzinom rotacije vrlo su precizni, ali su i skupi.
Vrste rotacijskih viskozimetara
Princip rada gore opisanog uređaja tipičan je za Brookfieldov viskozimetar. Ovo je najjednostavniji mjerni uređaj ove vrste. Ali unutarnje tijelo se ne pomiče uvijek. U nekim slučajevima se vanjski cilindar okreće. Zato rotacijski viskozimetar može biti dvije vrste: s fiksnim cilindrom i torzijskim mjeračima.
Unutarnje tijelo torzijskih viskozimetara ovješeno je u sredini na elastičnoj niti. Kada se vanjski cilindar okreće, tekućina koja se mjeri također se počinje kretati. Kada se okreće, cilindar se također uvija. Kut zavoja unutarnjeg cilindra uravnotežen je momentom trenja rotirajuće tekućine.
Pogreška u mjerenju dolazi zbog dna unutarnjeg cilindra. Razni znanstvenici pokušali su riješiti ovaj problem na svoj način. Najčešće je dno napravljeno konkavno. Prilikom punjenja tekućine, zrak ostaje u konkavnosti. Time se smanjuje trenje na dnu. Znanstvenici Gatchek, Kuett postavili su unutarnji cilindar u zaštitne prstenove. Time je smanjena turbulencija njegovih krajeva. Volorovich je koristio visok, ali uski cilindar. U ovom slučaju, pogreška zbog dna postala je beznačajna. Brojni znanstvenici koristili su instrumente u kojima je razmak između cilindara bio vrlo mali. U isto vrijeme, dno uređaja nije bilo ispunjeno tekućinom.
Rotacijski viskozimetar u svom dizajnu ima puno opcija. Ali uvijek ima prednosti svestranosti, male veličine, male pogreške i niske cijene. Zahvaljujući ovim karakteristikama uređaj je postao toliko popularan.
