Įvairių skysčių klampumas matuojamas specialiais prietaisais – viskozimetrais. Pagal charakteristikas ir dizainą išskiriami keli šių įrenginių tipai. Vienas iš jų yra sukamasis viskozimetras, galintis įvertinti terpės pralaidumą.
Įvairūs prietaisai
Skysčio klampumui matuoti naudojami prietaisai paprastai skirstomi į tris dideles grupes:
Kapiliarinis viskozimetras
Mechaninis viskozimetras
Rotacinis viskozimetras
Apsvarstykime kiekvieną rūšį išsamiau.
Mechaniniai įrenginiai
Mechaninių viskozimetrų kategorija yra įvairių prietaisų, pagrįstų mechaninėmis skysčių savybėmis, asortimentas. Tai gali būti rezonansiniai, burbuliniai, rutulinio tipo matuokliai. Jei pirmieji du tipai dažniausiai naudojami laboratorijoje, tai pastarasis yra kasdieniame gyvenime. Jo veikimo principas pagrįstas „Galileo“atradimu.
Įrenginio viduje yra "kabina", kurioje yra kamuolys. Pripildę prietaisą skysčio,kurio klampumą reikia nustatyti, rutulys nukrenta. Išmatuojamas tikslus laikas, kurio reikia rutuliui nukristi į kontaktinę sritį. Sąlyginis klampumas nustatomas pagal šį laiko intervalą.
Kapiliarinio tipo prietaisai
Kapiliarinis viskozimetras turi ploną žinomo skersmens vamzdelį. Bandomasis skystis teka per šį vamzdelį. Tas pats skystis praleidžiamas ir per didelio skersmens vamzdelį, kurio viduje nesusidaro kapiliarinis efektas. Dažniausiai skystis teka veikiamas gravitacijos jėgos (ty iš viršaus į apačią). Tačiau kai kuriuose įrenginiuose sukuriamas dirbtinis slėgis. Matuojamas laikas, per kurį skystis išteka iš abiejų vamzdelių. Toliau apskaičiuojamas jų skirtumas. Klampumo vertė bus proporcinga šio skirtumo vertei.
Šio tipo įrenginiai yra paprasti, bet dideli. Kitas trūkumas yra tai, kad išmatuoto skysčio klampumas neturi viršyti 12 kPas. Ši vertė atitinka skysčius, kurie gerai teka. Šiuo atveju tirštesnių skysčių ar gabalėlių išmatuoti negalima.
Rotacinis viskozimetras: veikimo principas
Šio tipo skaitiklių konstrukcija yra cilindras, kurio viduje yra rutulys. Dėl prijungtos elektros pavaros vidinė sfera juda tam tikru greičiu.
Tarp cilindro ir rutulio yra tarpas, kuris pripildytas tiriamu skysčiu. Tokiu atveju pasikeičia pasipriešinimas sferos judėjimui. Šiuose įrenginiuose matuojama būtent varžos priklausomybėskystis ir sukimosi greitis. Šie parametrai nustatomi atlikus testą.
Cilindro viduje ne visada yra rutulys. Jį galima pakeisti disku, kūgiu, plokštele ar kitu cilindru. Atstumas tarp išorinio ir vidinio korpuso yra keli milimetrai, kad susidarytų trinties jėga. Atsparumo vertę nustato jutikliai. Kuo daugiau jų bus nustatyta, tuo tikslesnė bus vertė. Atitinkamai, įrenginio kaina padidės.
Sukamasis viskozimetras tinka skysčiams, kurių klampumas svyruoja nuo tūkstančio iki milijonų Pas. Svarbų vaidmenį atlieka vidinio kūno sukimosi greitis. Tai priklauso nuo matavimo tikslumo. Kuo lėtesnis greitis, tuo tikslesnis matavimas. Prietaisai su minimaliu sukimosi greičiu yra labai tikslūs, tačiau jie taip pat brangūs.
Sukamųjų viskozimetrų tipai
Aukščiau aprašyto prietaiso veikimo principas būdingas Brookfield viskozimetrui. Tai paprasčiausias tokio tipo matuoklis. Tačiau vidinis kūnas ne visada juda. Kai kuriais atvejais išorinis cilindras sukasi. Štai kodėl sukimosi viskozimetras gali būti dviejų tipų: su fiksuotu cilindru ir sukimo matuokliais.
Vidinis sukimo viskozimetrų korpusas yra pakabintas centre ant elastinio sriegio. Kai išorinis cilindras sukasi, matuojamas skystis taip pat pradeda judėti. Kai jis sukasi, cilindras taip pat sukasi. Vidinio cilindro posūkio kampas subalansuotas pagal besisukančio skysčio trinties momentą.
Matavimo klaida atsiranda dėl vidinio cilindro apačios. Įvairūs mokslininkai šią problemą bandė išspręsti savaip. Dažniausiai dugnas buvo įgaubtas. Pildant skystį įduboje lieka oro. Tai sumažina trintį ant dugno. Mokslininkai Gatchek, Kuett įdėjo vidinį cilindrą į apsauginius žiedus. Tai sumažino jo galų turbulenciją. Volorovičius naudojo aukštą, bet siaurą cilindrą. Šiuo atveju klaida dėl dugno tapo nereikšminga. Nemažai mokslininkų naudojo instrumentus, kuriuose atstumas tarp cilindrų buvo labai mažas. Tuo pačiu metu įrenginio apačia nebuvo užpildyta skysčiu.
Sukamasis viskozimetras savo konstrukcijoje turi daug galimybių. Tačiau jis visada turi universalumo, mažo dydžio, mažos klaidos ir mažos kainos privalumus. Būtent dėl šių savybių įrenginys tapo toks populiarus.
