Вискозиметрия (от лат. viscosus - клейкий, вязкий и греч. metreo - измеряю) - совокупность методов
измерения вязкости жидкостей и газов. Приборы, используемые в вискозиметрии, наз. вискозиметрами.
Большой диапазон значений динамич. вязкости 
(от
~ 10-6 для газов до ~1012 Па*с для расплавов пластмасс
и эластомеров) и свойств исследуемых сред обусловили разнообразие методов
вискозиметрии и вискозиметров, позволяющих измерять
при темп-pax от неск. К до св. 1500 К и давлениях до 1 ГПа, а также 
сжиженных газов и расплавленных металлов, агрессивных, ядовитых или нестабильных
сред, 
жидкостей
в живом организме или в аппаратуре непосредственно в ходе технол. процесса и
т. д.
Классификация методов вискозиметрии основана на геом. особенностях ламинарного течения, создаваемого для измерения
т]. Наиб. широко распространена капиллярная вискозиметрия, в к-рой измеряется время истечения
определ. объёма Q вещества через калиброванный капилляр под действием
пост. давления р; по ф-ле Пуазёйля
,
где r - радиус, l - длина капилляра. Ф-ла Пуазёйля справедлива
для установившегося изотермич. потока в капилляре неогранич. длины, поэтому
на практике приходится вводить поправки, отражающие специфич. особенности течения
на входе капилляра и на выходе из него, изменение скорости струи, тепловые эффекты
и т. д.
При ротационной вискозиметрии исследуемое
вещество помещают между двумя коаксиальными цилиндрами или сферами или между
плоскостью и конусом, ось вращения к-рого перпендикулярна плоскости, а вершина
касается её. Одна из этих поверхностей вращается с частотой 
и через вещество крутящий момент M передаётся др. поверхности; в этом
случае 
,
где С - приборная константа, выражающаяся через геом. размеры прибора
- ротационного вискозиметра.
В методе падающего шарика
измеряют скорость v установившегося движения шарика под действием силы
тяжести, причём 
, где 
- плотность
материала шарика, 
- плотность жидкости (газа), К - приборная константа. Шарик может заменяться
цилиндром или телом др. формы, а также катиться по стенке трубки, заполненной
средой.
Вязкость измеряют также
по сдвигу параллельных пластин, между к-рыми помещено исследуемое вещество.
В этом случае 
определяется
скоростью v движения одной из пластин относительно другой под действием
силы F: 
, где h - расстояние между пластинами, S - площадь контакта
образца с пластинами.
Вибрационные методы вискозиметрии основаны на измерении сопротивления периодич. колебаниям твёрдого тела в исследуемой
среде либо скорости затухания колебаний выведенного из равновесия твёрдого тела,
закреплённого на упругом подвесе и помещённого в исследуемую среду. Способы
расчёта 
по результатам
вибрац. измерений зависят от конкретной геом. схемы прибора.
К наиб. распространённым
условным методам вискозиметрии относится измерение скорости истечения исследуемой жидкости
из воронки с калиброванным отверстием, определение крутящего момента при вращении
шпинделя с наконечником произвольной конфигурации, помещённым в исследуемое
вещество, и др.
Наиб. трудности вискозиметрии связаны
с измерением вязкости т. н. аномально вязких продуктов (псевдопластичных сред,
к-рых уменьшается
с ростом скорости сдвига, тиксотропных жидкостей, 
к-рых зависит от продолжительности деформирования и т. д.). В этих случаях условия
измерений 
строго
нормируются, а вискозиметры позволяют выполнять измерения в широких диапазонах
варьирования условий течения. Расчётные методы перехода от результатов измерений
к абс. характеристикам свойств вещества существенно усложняются, а относит.
методы вискозиметрии становятся малопригодными из-за утраты подобия течения эталонного
и исследуемого вещества.
А. Я. Малкин
|
|
 |
