Viskozita různých kapalin je měřena speciálními přístroji - viskozimetry. Podle vlastností a designu se rozlišuje několik typů těchto zařízení. Jedním z nich je rotační viskozimetr schopný posoudit propustnost média.
Různé druhy spotřebičů
Přístroje používané k měření viskozity kapaliny se obvykle dělí do tří velkých skupin:
Kapilární viskozimetr
Mechanický viskozimetr
Rotační viskozimetr
Podívejme se na každý z druhů podrobněji.
Mechanická zařízení
Kategorie mechanických viskozimetrů je řada různých přístrojů založených na mechanických vlastnostech kapalin. Mohou to být měřiče rezonanční, bublinkové, kuličkové. Pokud se v laboratoři nejčastěji používají první dva typy, pak se ten druhý nachází v každodenním životě. Jeho princip fungování je založen na objevu Galilea.
Uvnitř zařízení je "budka", kde je umístěn míč. Po naplnění zařízení kapalinoujehož viskozita má být stanovena, kulička klesá. Měří se přesný čas potřebný k tomu, aby míč dopadl na kontaktní plochu. Podmíněná viskozita je určena tímto časovým intervalem.
Zařízení kapilárního typu
Kapilární viskozimetr má ve své konstrukci tenkou trubici o známém průměru. Testovací tekutina protéká touto trubicí. Stejná kapalina prochází také trubicí o velkém průměru, uvnitř které nevzniká kapilární efekt. Nejčastěji tekutina proudí pod gravitační silou (tj. shora dolů). Ale v některých zařízeních se vytváří umělý tlak. Měří se doba, za kterou kapalina vyteče z obou trubek. Dále se vypočítá jejich rozdíl. Hodnota viskozity bude úměrná hodnotě tohoto rozdílu.
Zařízení tohoto typu jsou jednoduchá, ale velká. Další nevýhodou je, že viskozita měřené kapaliny by neměla překročit 12 kPas. Tato hodnota odpovídá kapalinám, které dobře tečou. Silnější kapaliny nebo kapaliny s hrudkami v tomto případě nelze měřit.
Rotační viskozimetr: princip činnosti
Provedení metrů tohoto typu je válec, uvnitř kterého je umístěna koule. Vnitřní koule se pohybuje určitou rychlostí díky připojenému elektrickému pohonu.
Mezi válcem a koulí je prostor, který je vyplněn zkoumanou kapalinou. V tomto případě se mění odpor vůči pohybu koule. U těchto zařízení se měří právě závislost odporukapalina a rychlost otáčení. Tyto parametry jsou výsledkem testu pevně dané.
Uvnitř válce není vždy koule. Může být nahrazen kotoučem, kuželem, deskou nebo jiným válcem. Vzdálenost mezi vnějším a vnitřním tělesem je několik milimetrů, aby se vytvořila třecí síla. Hodnota odporu je určena snímači. Čím více budou nastaveny, tím přesnější bude hodnota. V souladu s tím se cena zařízení zvýší.
Rotační viskozimetr je vhodný pro kapaliny, jejichž viskozita se pohybuje od tisíce do milionů Pas. Důležitou roli hraje rychlost rotace vnitřního těla. Záleží na přesnosti měření. Čím je rychlost nižší, tím je měření přesnější. Nástroje s minimální rychlostí otáčení jsou velmi přesné, ale jsou také drahé.
Typy rotačních viskozimetrů
Princip činnosti výše popsaného zařízení je typický pro viskozimetr Brookfield. Jedná se o nejjednodušší měřicí zařízení tohoto typu. Ale ne vždy se vnitřní tělo hýbe. V některých případech se vnější válec otáčí. Proto může být rotační viskozimetr dvou typů: s pevným válcem a torzní měřiče.
Vnitřní tělo torzních viskozimetrů je zavěšeno uprostřed na elastickém závitu. Když se vnější válec otáčí, začne se pohybovat i měřená kapalina. Při otáčení se válec také kroutí. Úhel natočení vnitřního válce je vyvážen třecím momentem rotující kapaliny.
Došlo k chybě měření kvůli spodní části vnitřního válce. Různí vědci se snažili tento problém vyřešit po svém. Nejčastěji bylo dno konkávní. Při plnění kapaliny zůstává v konkávně vzduch. Tím se snižuje tření na dně. Vědci Gatchek, Kuett umístili vnitřní válec do ochranných prstenců. Tím se snížila turbulence jeho konců. Volorovič použil vysoký, ale úzký cylindr. V tomto případě se chyba způsobená dnem stala nevýznamnou. Řada vědců používala nástroje, ve kterých byla vzdálenost mezi válci velmi malá. Zároveň spodní část zařízení nebyla naplněna kapalinou.
Rotační viskozimetr má ve své konstrukci mnoho možností. Ale vždy má výhody všestrannosti, malé velikosti, malé chyby a nízké ceny. Právě díky těmto vlastnostem se zařízení stalo tak populární.
