Ako funguje viskozimeter je otázka, ktorá sa často objavuje pri práci s materiálmi, na ktorých záleží na vlastnostiach toku. Ako dodávateľ viskozimetrov som nadšený, že môžem rozobrať detaily týchto šikovných zariadení.
Po prvé, poďme pochopiť, čo je viskozita. Viskozita je v podstate mierou odporu tekutiny voči prúdeniu. Myslite na med a vodu. Med je hustý a tečie pomaly, preto má vysokú viskozitu. Voda na druhej strane ľahko tečie a má nízku viskozitu. Na presné meranie tejto vlastnosti sa používajú viskozimetre, ktoré sa dodávajú v rôznych typoch.
Jedným z bežných typov je kapilárny viskozimeter. Funguje na celkom jednoduchom princípe. Máte malú hadičku alebo kapiláru, cez ktorú tekutina prúdi. Meria sa čas, za ktorý tekutina prejde cez určitú časť kapiláry. Čím dlhší čas, tým vyššia viskozita. Je to preto, že viskóznejšia kvapalina sa cez úzku trubicu ťažšie pretláča.
Kapilárny viskozimeter sa opiera o Poiseuillov zákon, ktorý popisuje prúdenie tekutiny cez valcovú trubicu. Podľa tohto zákona je prietok vo vzťahu k tlakovému rozdielu v trubici, polomeru trubice, dĺžke trubice a viskozite tekutiny. Meraním prietoku a poznaním ostatných parametrov môžeme vypočítať viskozitu.
Kapilárne viskozimetre sú skvelé na meranie viskozity newtonovských tekutín. Newtonovské kvapaliny sú tie, ktorých viskozita zostáva konštantná bez ohľadu na šmykovú rýchlosť. Voda a väčšina riedkych olejov sú newtonovské tekutiny. Sú tiež relatívne jednoduché a lacné, vďaka čomu sú obľúbenou voľbou v mnohých laboratóriách. Ak máte záujem o aLaboratórny viskozimetermôže to byť kapilárny typ alebo použiť podobný princíp.
Ďalším typom je viskozimeter s padajúcou guľou. Tu sa malá gulička spadne do trubice naplnenej tekutinou. Keď loptička padá cez kvapalinu, zažíva ťažnú silu v dôsledku viskozity kvapaliny. Meria sa konečná rýchlosť lopty, čo je konštantná rýchlosť, ktorú dosiahne po krátkom čase. Táto rýchlosť súvisí s viskozitou kvapaliny.
Stokesov zákon sa používa na výpočet viskozity z konečnej rýchlosti gule. Stokesov zákon hovorí, že odporová sila na malej guľôčke pohybujúcej sa viskóznou tekutinou je úmerná rýchlosti gule, polomeru gule a viskozite tekutiny. Meraním konečnej rýchlosti a poznaním polomeru gule a hustoty gule a tekutiny môžeme určiť viskozitu.
Padajúce guľôčkové viskozimetre sú vhodné aj pre newtonské kvapaliny. Ľahko sa používajú a môžu poskytnúť presné výsledky. Nie sú však také univerzálne ako niektoré iné typy, pokiaľ ide o meranie nenewtonských tekutín.
Teraz si pohovorme oRotačné viskozimetre. Sú o niečo zložitejšie, ale sú veľmi užitočné na meranie newtonských aj nenewtonských tekutín. Rotačný viskozimeter má typicky vreteno, ktoré je ponorené do kvapaliny a otáča sa konštantnou rýchlosťou. Keď sa vreteno otáča, zažíva krútiaci moment v dôsledku odporu tekutiny voči prietoku.
Meria sa krútiaci moment a toto meranie sa používa na výpočet viskozity. Vzťah medzi krútiacim momentom, rýchlosťou otáčania a viskozitou závisí od geometrie vretena a nádoby obsahujúcej tekutinu. Rotačné viskozimetre je možné nastaviť na rôzne rýchlosti otáčania, čo je dôležité pre meranie nenewtonských kvapalín. Nenewtonské kvapaliny sú tie, ktorých viskozita sa mení s rýchlosťou šmyku. Napríklad, niektoré tekutiny sa pri intenzívnejšom miešaní stávajú redšími (šmyk – riedenie tekutín), zatiaľ čo iné sa stávajú hustejšími (šmyk – zahusťovanie tekutín).
Existujú tiežMikro viskozimetre. Sú určené na meranie viskozity veľmi malých vzoriek. Často používajú mikrofluidné kanály alebo iné miniaturizované komponenty. Mikro viskozimetre sú užitočné v aplikáciách, kde je dostupné len malé množstvo tekutiny, ako napríklad v biologickom alebo farmaceutickom výskume.
Mikro viskozimetre môžu pracovať na rôznych princípoch, ako je meranie prietoku tekutiny cez mikrokanálik alebo deformácie mikroštruktúry v tekutine. Ponúkajú vysokú citlivosť a môžu poskytnúť rýchle výsledky.
V priemyselných aplikáciách zohrávajú viskozimetre kľúčovú úlohu. Napríklad v priemysle farieb viskozita farby ovplyvňuje jej aplikačné vlastnosti. Ak je viskozita príliš vysoká, farba sa môže ťažko rovnomerne rozotrieť. Ak je príliš nízka, môže kvapkať alebo stekať. Použitím viskozimetra môžu výrobcovia farieb zabezpečiť, aby ich produkty mali správnu viskozitu pre optimálny výkon.
V potravinárskom priemysle je viskozita dôležitá pre produkty ako omáčky, dresingy a mliečne výrobky. Správna viskozita môže ovplyvniť textúru a pocit v ústach týchto produktov. Napríklad hustý a krémový šalátový dresing je príťažlivejší ako riedky a tekutý.
V ropnom a plynárenskom priemysle sa viskozimetre používajú na meranie viskozity ropy a rafinovaných produktov. Viskozita oleja ovplyvňuje jeho prietok potrubím a jeho výkon v motoroch. Vďaka znalosti viskozity môžu ropné spoločnosti optimalizovať svoje výrobné a prepravné procesy.
Ako dodávateľ viskozimetrov viem, že výber správneho viskozimetra pre vašu aplikáciu je rozhodujúci. Musíte zvážiť faktory, ako je typ kvapaliny, ktorú meriate (newtonská alebo nenewtonovská), rozsah očakávaných viskozít, dostupná veľkosť vzorky a váš rozpočet.
Ak hľadáte viskozimeter, či už ide o aLaboratórny viskozimeter, aMikro viskozimeter, alebo aRotačný viskozimeter, vybavili sme vás. Ponúkame širokú škálu viskozimetrov s rôznymi funkciami a schopnosťami, aby vyhovovali vašim špecifickým potrebám.
Ak máte záujem dozvedieť sa viac alebo prediskutovať svoje požiadavky, neváhajte nás kontaktovať. Sme tu, aby sme vám pomohli nájsť perfektný viskozimeter pre vašu aplikáciu a zabezpečili, že získate presné a spoľahlivé merania viskozity.
Referencie
- "Úvod do mechaniky tekutín" od GK Batchelor
- "Meranie viskozity a prietoku" od HA Barnesa, JF Huttona a K. Waltersa