іджувану середу. В'язкість досліджуваної середовища визначається за значеннями цих параметрів, при цьому зазвичай використовується градуировочная крива віскозиметра (для випадку примітивного вібраційного віскозиметра; в цілому, не втрачаючи спільності, цей принцип переноситься і на більш складні прилади).
Рис. 3
Введемо декілька позначень:?- Частота коливань,?- Час коливання тонкого пружно закріпленого зонда вібраційного віскозиметра, S - площа пластини зонда віскозиметра; коливання відбуваються під дією гармонійної сили. В'язкість і щільність досліджуваної середовища відповідно позначимо? і d.
Частотно-фазовий варіант вібраційного методу віскозиметрії використовується для сильнов'язких рідин. У цьому випадку вимірюється частота коливань зонда віскозиметра, спершу не зануреного (? 0) і потім зануреного (?) В рідину при зсуві фаз.
Для вимірювання в'язкості менш вузьких середовищ, наприклад металевих розплавів, найбільш підходящим є амплітудно-резонансний варіант вібраційного методу віскозиметрії. У цьому випадку домагаються того, щоб амплітуда А коливань була максимальною (шляхом підбору частот коливань). Тому вимірюваним параметром, за яким визначається в'язкість, стає амплітуда коливань зонда віскозиметра. У загальному випадку для малих значень в'язкості маємо:
.
Врахуємо поправки З 2 (сторонні сили: тертя, поверхневого натягу, лобового опору і т.п.). Маємо кінцеву формулу методу вібраційної віскозиметрії:
.
Градуювання віскозиметра виробляєтьсяпо відомим рідинам (саме визначаються постійні С 1, С 2).
. 3 Метод падаючої кульки віскозиметрії
Метод падаючої кульки віскозиметрії заснований на законі Стокса, згідно з яким швидкість вільного падіння твердого кульки у в'язкій необмеженому середовищі можна описати таким рівнянням:
,
де V - швидкість поступального рівномірного руху кульки віскозиметра; r - радіус кульки; g - прискорення вільного падіння; d - щільність матеріалу кульки; р про - щільність рідини.
Необхідно відзначити, що рівняння справедливе тільки в тому випадку, якщо швидкість падіння кульки віскозиметра досить мала і при цьому дотримується якесь емпіричне співвідношення:
.
Рис. 4
Як і в капілярному методі віскозиметрії, необхідно враховувати виникаючі поправки на кінцеві розміри циліндричної посудини віскозиметра з падаючою кулькою (висотою L і радіусом R, за умови, якщо виконується). Такі дії призводять до рівняння для визначення динамічної в'язкості рідини методом падаючої кульки віскозиметрії:
.
На основі методу створено безліч моделей високотемпературних віскозиметрів, в яких вимірюється в'язкість розплавлених стекол і солей.
3.4 Ротаційний метод віскозиметрії
Ротаційний метод віскозиметрії полягає в тому, що досліджувана рідина поміщається в малий зазор між двома тілами, необхідний для зсуву досліджуваної середовища. Одне з тіл протягом усього досвіду залишається нерухомим, інше, зване ротором ротаційного віскозиметра, здійснює обертання з постійною швидкістю. Очевидно, що обертальний рух ротора віскозиметра передається до іншої поверхні (за допомогою руху в'язкої середовища; відсутність прослизання середовища у поверхонь тіла передбачається, таким чином, розглядаються). Звідси випливає теза: момент обертання ротора ротаційного віскозиметра є мірою в'язкості.
Для простоти ми розглянемо инверсную модель ротаційного віскозиметра: обертатися буде зовнішнє тіло, внутрішнє тіло залишиться нерухомим, йому і буде повідомлятися момент обертання. Однак для стислості викладу будемо називати внутрішнє тіло ротором ротаційного віскозиметра.
Рис. 5
Введемо необхідні позначення: R 1, L - радіус і довжина ротора ротаційного віскозиметра; ?- Постійна кутова швидкість обертання зовнішнього тіла; R 2 - радіус обертового резервуара ротаційного віскозиметра; ?- В'язкість досліджуваної середовища; M 1 - момент обертання, переданий через в'язку рідину, рівний
d, l - діаметр і довжина пружної нитки,?- Кут, на який закручується нерухомо закріплена нитка, G - момент пружності матеріалу нитки
При цьому крутний момент M 1 ротора ротаційного віскозиметра врівноважується моментом сил пружності нитки М 2:
.
Зауважимо знову, щ...
