вискозиметрия

ВИСКОЗИМЕТРИЯ (от лат. viscosus - клейкий, вязкий и греч. metreo - измеряю) - совокупность методов измерения вязкости жидкостей и газов. Приборы, используемые в В., 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 В. 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 В. основана на геом. особенностях ламинарного течения, создаваемого для измерения т]. Наиб. широко распространена капиллярная В., 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 В. 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 В. 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 В. 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 В. 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 В. становятся малопригодными из-за утраты подобия течения эталонного и исследуемого вещества.

Лит.: Mалкин А. Я., Чалых A. E., Диффузия и вязкость полимеров. Методы измерения, M., 1979, Experimental methods of polymer physics, Moscow, 198.3 А. Я. Малкин.

   <<      Предметный указатель      >>