ВимірюванняКінематична в'язкість(ν), визначається як динамічна в'язкість (μ), поділена на щільність рідини (ρ) (ν=мк / ρ), як правило, передбачає проміжок потоку рідини під тяжкою через калібровану скляну капілярну трубку. Найпоширеніші та стандартизовані методи використовуютьскляні капілярні віскозометри. Ось розбиття процесу та ключових методів:
Первинний метод: капілярна віскоміка (метод приуроченого потоку)
Принцип:Час, який потрібно, щоб фіксований об'єм рідини протікала через калібровану капілярну трубку під силою тяжіння, безпосередньо пропорційна її кінематичній в'язкості.
Ключові стандарти:ASTM D445, ISO 3104, IP 71.
Апарат:
Віскомір:Точно виготовлена скляна трубка з капілярною секцією та специфічними лампочками резервуару. Поширені типи включають:
Ostwald Viscometer:Простий дизайн, хороший для прозорих рідин.
Ubbelohde viscometer (призупинений рівень):Має додатковий резервуар ("лампочка C"), що забезпечує голову рідини незалежним від зарядженого обсягу, що робить його ідеальним для точної роботи та легшого очищення. Найпоширеніший тип для сучасних лабораторій.
Cannon-Fenske Roundine/непрозорий:Модифікований для непрозорих рідин, де важко помітити меніск.
Fitzsimons viscometer:Розроблений для дуже в'язких рідин.
Постійна температурна ванна:Ванна з високою стійкою (як правило, в межах ± 0,01 градусів або краще), наповнена прозорою рідиною (вода, олія або силікон), що оточує віскозиметра. Контроль температури єКритичний(Загальні темпи: 25 градусів, 40 градусів, 100 градусів).
Термометр:Високоточний, калібрований термометр.
Таймер:Високоточний таймер (точність ± 0,1 секунди або краще).
Прибирання та сушіння обладнання:Розчинники, сушіння печей, вакуумні лінії.
Процедура:
Чистий і сухий:Ретельно очистіть і висушіть віскоми, використовуючи відповідні розчинники та методи (сушіння духовки, вакуум).
Заряд:Введіть точний об'єм зразка рідини в резервуар Viscometer (як правило, через піпетку в лампочку A для Ubbelohde).
Рівномірність:Встановіть віскометер вертикально на постійну температурну ванну. Дозвольте достатньо часу (часто 30+ хвилини) для проби досягти точної температури ванни.
Виміряйте час потоку:
Для UBBELOHDE: Нанесіть всмоктування (або тиск), щоб провести зразок вгору повз верхню позначку часу в цибулину B. Вивільнення всмоктування/тиску.
Дозвольте зразку вільно протікати назад через капіляр під тяжкою.
Почніть таймер точно, коли меніск проходить верхній позначку часу.
Зупиніть таймер точно, коли меніск проходить нижній позначку часу.
Запишіть час потоку (t) за лічені секунди. Повторіть кілька разів (наприклад, 4 пробіжки), забезпечуючи повторення результатів у специфікації (наприклад, ASTM вимагає послідовних пробіжок у межах 0,1% відносно).
Обчисліть кінематичну в'язкість:
ν = C * t
ν=Кінематична в'язкість (мм²/с або CST, де 1 CST=1 мм²/с)
C=Візоуметра постійна (константа калібрування, одиниці мм²/с²)
t=Середній час потоку (секунди)
Важливі фактори та міркування:
Температура:В'язкість залежить від високої температури. Точне і стабільне контроль температури не підлягає обороту.
Константа калібрування віскомотника (C):Кожен віскомор унікально калібрується за допомогою рідин відомої в'язкості (стандартні референтні олії, простежувані до NIST або подібних національних лабораторій). C визначається: c=ν_standard / t_standard. Калібрування потрібно здійснювати при тій же температурі та з використанням тієї ж процедури, що і вимірювання зразків.
Чистота:Будь -який залишок або забруднення в капілярі різко впливає на час потоку.
Вертикальне вирівнювання:Віскомір повинен бути ідеально вертикальним.
Позначки часу:Меніскус повинен бути точно читати на знаках.
Кінематичний діапазон:Різні типи віскіметрів та розміри капілярів охоплюють різні діапазони в'язкості. Виберіть відповідний віскометер, щоб час потоку потрапляє в оптимальний діапазон (як правило, 200-1000 секунд, хоча стандарти часто дозволяють 150-1000S).
Бульбашки:Повітряні бульбашки, захоплені в капіляр або цибулини, спричинить значні помилки.
Альтернативні/пов'язані методи:
Перетворення з динамічної в'язкості:
Виміряйте динамічну в'язкість (μ) за допомогою такого методу, як обертальний віскозиметри (наприклад, Брукфілд), який застосовує напругу зсуву.
Виміряйте щільність рідини (ρ) за допомогою пікнометра або лічильника цифрової щільності.
Обчисліть кінематичну в'язкість: ν=μ / ρ.
Автоматизовані віскозометри:Сучасні інструменти автоматизують метод капілярів. Вони точно контролюють температуру, виявляють меніск (часто оптично), час потік, обчислюють в'язкість і можуть навіть очистити віскозиметри між зразками. Вони дотримуються одного і того ж основного принципу, але пропонують високу пропускну здатність та зменшену помилку оператора.
Падіння сфери Viscometer:Вимірює час, необхідний для того, щоб сфера відомої щільності та діаметра впав на фіксовану відстань через рідину в трубці під силою тяжіння. В першу чергу вимірює динамічну в'язкість (за допомогою закону Стокса), але кінематичну в'язкість можна обчислити, якщо відома щільність. Менше для стандартного вимірювання кінематичної в'язкості порівняно з капілярними методами.
Підсумовуючи:
Зстандартний, первинний методДля вимірювання кінематичної в'язкості передбачає використанняКалібрована скляна капілярна віскозиметра(як Ubbelohde) занурений увисоко стабільна постійна температурна ванна, точно вимірюватичасПотрібно, щоб фіксований об'єм рідини протікала між двома позначками під силою тяжіння, і множення цього разу на вісниккалібрування. Сувора прихильність до процедур, викладених у стандартах (ASTM D445, ISO 3104) та ретельна увага до чистоти, контролю температури та точності термінів є важливими для надійних результатів.