<<
>>

Ротационные реометры (вискозиметры)

Принцип ротационных реометров с измерительными ячей­ками типа коаксиальных цилиндров, конус - плоскость и плос­кость - плоскость позволяет конструировать разнообразные абсолютные реометры. На мировом рынке представлен ряд ротационных реометров и вискозиметров, различающихся конструкцией и ценой.

Для разделения приборов по типам, описания особенностей их конструкций и, в конечном итоге, для определения области их применения используют реологи­ческие критерии и граничные условия.

Если обе плоскости в ньютоновской модели параллельных плоскостей (рис. 15) изогнуть таким образом, чтобы они пре­образовались в два цилиндра - внешний и внутренний, мы получим измерительную ячейку современного ротационного реометра (вискозиметра) в виде двух коаксиальных цилиндров. Жидкий образец, заполняющий кольцевой зазор между этими цилиндрами может быть подвергнут сдвигу в течение любо­го периода времени. Условия, представленные на рис. 15 (б), обеспечивают ламинарное течение и позволяют проводить ма­тематическую обработку результатов, представляя измеренные величины напряжений и скоростей сдвига, а также вязкости в соответствующих физических величинах. То же самое относит­ся и к измерительным ячейкам конус - плоскость и плоскость - плоскость, которые имеют особые области применения [198].

В абсолютных ореометрах (вискозиметрах) применяют два основных варианта вышеописанной геометрии измеритель­ных систем, которые позволяют:

А — задавать напряжение и определять полученную в резуль­тате величину скорости сдвига; эти приборы называются «рео­метрами с контролируемым напряжением, или СБ-реометрами».

Б — задавать скорость сдвига и определять полученное в результате этого напряжение сдвига; эти приборы называют «реометрами с контролируемой скоростью сдвига, или СЯ- реометрами».

Некоторые современные реометры могут работать в обоих режимах испытаний. Они обладают другим дополнительным техническим отличием, а именно: они снабжены измеритель­ными системам Серле или Куэтта (рис. 16).

А1. Реометр с контролируемым напряжением (С8)

Задается напряжение сдвига и измеряется скорость дефор­мации.

Измерительная система типа Серле: ротор вращается.

Возможно изменение режима с целью измерения скорости сдвига (режим СК).

Реометр/вискозиметр с контролируемой скоростью сдвига СЛ Задается скорость сдвига и измеряется напряжение сдвига.


Б1. Измерительная система Серле: ротор вращается

Вращающий момент измеряют на оси ротора Внешний цилиндр ши нижняя плоскость неподвижны



Б2. Измерительная система Куэгга:


внешний цилиндр или нижняя плоскость вращаются.
Вращающий момент измеряют на внутреннем неподвижном цилиндре ши конусе.

Рис. 16. Типы ротационных реометров

А1 - Св-реометр, основанный на принципе Серле, с изме­рительными ячейками типа коаксиальные цилиндры, конус- плоскость и плоскость - плоскость. Принцип Серле заклю­чается с том, что внешний цилиндр (стакан) неподвижен и в нём можно задавать определённую температуру с помощью рубашки или внешней термо сталирующей бани, в которых циркулирует теплоноситель, подаваемый из термостата.

Внутренний цилиндр, ротор, приводится во вращательное движение специальным мотором (М). Момент вращения на валу мотора может быть предварительно задан: он линейно зависит от поданной электроэнергии. Сопротивление образ­ца, помещенного внутри измерительной ячейки, крутящему моменту или напряжению сдвига позволяет ротору вращаться только при такой скорости (скорости сдвига), которая обратно пропорциональна вязкости данного образца. Частота враще­ния ротора и и его положение ИЛИ = 2/г*я£>

при конусности трубки разного знака, когда происходит сдвиг по внешней и внутренней поверхности индекатора.

Предельное напряжение сдвига можно также определить путём измерения давления, вызывающего смещение мениска исследуемого вещества, помещённого в капилляр пластометра К-2 при заданной температуре [173].

Рис. 23. Пластомер К-2.

1 - капилляр; 2 - мазь; 3 - масло; 4 - электропечь; 5 - манометр; 6 - термометр.


Пластометр К-2 (рис. 23) состоит из конуса, набора сталь­ных капилляров длиной 100 и 50 мм, диаметром 8 мм, перего­роженных шайбами толщиной 0,1 мм на расстоянии 2 мм друг от друга. Прибор снабжён манометром, резервуаром для масла и электропечью для подогрева масла. Предельное напряжение сдвига (т) вычисляют по формуле:Р*Г т =2/

где Р—максимальное давление в манометре, кг/см2; г - внут­ренний радиус капилляра, равный 0,2 см; 1 - длина капилляра, равная 10 см.

Пластометр К-2 был принят в нашей стране в качестве стандартного прибора для определения предельного напряже­ния сдвига консистентных смазок, вязких углеводородов. Он был использован для исследования предельного напряжения сдвига основ для мазей, мазевых основ многими исследовате­лями [7,15, 29, 30].


В таблице 1 представлены значения предельного напряже­ния сдвига основ для мазей, которые определены с помощью конического лластометра Ребиндера-Семененко и с помощью пластометра К-2.

Таблица 1. Предельное напряжение сдвига основ мазей

при температуре 20°С.

Наименование объекта исследования Предельное напряжение сдвига (г/см2) определено с помощью
конического пластометра Ребиндера-Семененко пластометра

К-2

Вазелин 55,5 42,6
Эмульсионная основа с пентолом 10,6 5,0
Эмульсионная основа с сорбитанолеатом 8,4 8,0
Эмульсионная основа с гидрожиром и пентолом 21,1 25,0
Эмульсионная основа с гидрожиром и сорбитанолеатом 30,6 28,0



При использовании гладкостенных капилляров мазь может проскальзывать по ним без нарушения целостности в объёме, лишь за счёт разрушения пристенного слоя.

Это явление, получившее наименование л-эффекта, иска­жает величину предела текучести, занижая её.

К интегральным приборам с неоднородным полем напря­жений относится также шариковый вискозиметр Гопплера (рис. 24).

Рис. 24. Вискозиметр Гопплера.

1 - стеклянная трубка; 2 - шарик; 3 - цилиндр для термостати- рующей жидкости; 4 - термометр; 5 -резиновый колпачок для отвода избытка жидкости из трубки; 6 - прижимная гайка;

7 - полость для сбора излишней жидкости; 8 - уплотнительное кольцо; 9 - крышка; 10- подставка; 11 -установочный винт;

12 - штуцер для отвода жидкости.



В нём исследуемый объект в жидком состоянии помеща­ют в наклонную трубку, в которой перемещается шарик. Ис­следуемые характеристики определяются по времени падения шарика. Вискозиметр Гопплера пригоден только для измере­ния ньютоновской вязкости. Он может давать совпадающие результаты только при температурах плавления мазей и выше.

С помощью вискозиметра Гопплера определялись вязкость некоторых мазей и основ, значения пластической вязкости и вязкости по Гопплеру для некоторых основ для мазей приве­дены в таблице 2.

Таблица 2. Пластическая и ньютоновская вязкость мазевых основ
Мазевая основа Вязкость, пуаз
ньютоновская по Гопплеру при 37°С Пластическая, определённая на РВ - 8 при 20°С
Вазелин 0,52 38,0
Сплав ГХМ : РМ (1:1) и 4% Т. 0,75 28,0
Сплав ГХМ : РМ (6:4) и 3% Т. 0,80 29,0
Сплав ГПМ : РМ (7:3) и 4% Т. 0,51 31,0
Сплав ГХМ :РМ (1:1) и 1%ПГМС 0,58 33,0
Сплав ПЭГ и ПЭГ

1500(7:3),

0,54 38,0


Условные обозначения: ГХМ гидрогенизированное хлоп­ковое масло; ГПМ - гидрогенизированное подсолнечное мас­ло; РМ - растительное масло; Т2 - эмульгатор Т2

ПГМС - пропиленгликольмоностеарат; ПЭГ - полиэтилен­гликоль.

6.4. Уравнения для расчета скорости сдвига, напряжения сдвига и вязкости

Скорости сдвига напряжения сдвига в случае ротационных вискозиметров определяются математически. Измерительная система типа коаксиальных цилиндров (стандарт Германии DIN 5308) [198].


Скорость сдвига на внутреннем цилиндре (роторе) (рис. 25).


Скорость сдвига на поверхности ротора равна угловой скорости 12, умноженной на константу М, которая зависит от радиусов внешнего (Яа) и внутреннего (1С) цилиндров данной измерительной системы.

При расчётах часто используют отношение радиусов

р

5 = —

Я

I

У

что приводит к выражению

где у' - скорость сдвига на роторе с радиусом К, ,с"'; уг — скорость сдвига на радиусе г, с'1, 6 - отношение радиусов; О - угловая скорость, рад / с; 11 — (радиус стакана наружного цилиндра), м; Ы. - радиус ротора, м; п - частота вращения ро­тора, мин ', М - фактор скорости сдвига, или геометрический фактор, рад 1 (зависит от радиусов стакана и ротора). Напряжение сдвига т:

т М* - \ 1

‘ 2пЩ2С1 I 2МХ,

Т, - напряжение сдвига на радиусе Па; — напряжение

сдвига на радиусе Яо, Па; т г - напряжение сдвига на радиусе г, Па; М

<< | >>
Источник: Лежнева Л.П., Никитина Н.В.. Мази - достижения и перспективы развития. Пятигорск: РИА-КМВ,2012.- 188 с.. 2012
Помощь с написанием учебных работ

Еще по теме Ротационные реометры (вискозиметры):

  1. Растяжение связок лучезапястного сустава
  2. УПРАЖНЕНИЯ ДЛЯ БОЛЬНОГО С ОЖОГОМ ПЛЕЧА И ПРЕДПЛЕЧЬЯ (6-7-й ДЕНЬ ПОСЛЕ ОПЕРАЦИИ)
  3. Повреждения медиального отделакапсульно-связочного аппарата коленного сустава
  4. Методика кожной диагностики.
  5. Разделы учебной программы
  6. МЕДИЦИНСКИЕ КАПСУЛЫ (CAPSULAE MEDICI N ALES)
  7. ОБСЛЕДОВАНИЕ
  8. МЕТОД ФАЗОВОЙ РАСТВОРИМОСТИ
  9. ПОВРЕЖДЕНИЕ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ
  10. Повреждения капсульно- связочных структур коленного сустава
  11. Клиника
  12. ЛЕЧЕНИЕ
  13. ПОВРЕЖДЕНИЯ КОЛЕННОГО СУСТАВА И КОСТЕЙ ГОЛЕНИ.
  14. 6.2. Кадровый менеджмент
  15. ЭНДОСКОПИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ
  16. ЭНДОСКОПИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ
  17. ЛЕПТОСПИРОЗЫ
  18. КРАТКИЙ АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ И КОДИРОВАННАЯ НОМЕНКЛАТУРА МОРФОЛОГИИ НОВООБРАЗОВАНИЙ КРАТКИЙ АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
  19. Юрий Андреевич Андреев. Три кита здоровья СПб.:,1994. — 382 с., 1994