Вискозиметр — измерительный прибор для определения вязкости жидкостей, 
газов, некоторых видов полимеров. Название прибора произошло от латинского «viscosus» — вязкий.
Вискозиметры измеряют динамическую вязкость и/или кинематическую. Динамическая вязкость показывает степень текучести вещества в реальных условиях. Она измеряется в Па∙с (паскаль секунды) или в Пуазах. Кинематическая вязкость оценивает текучесть при разных условиях давления и плотности вещества и вычисляется как отношение абсолютной вязкости к плотности. Измеряется данная величина в Стоксах или см2/с.
Большинство вискозиметров разработано для ньютоновских, проще говоря, привычных нам жидкостей. Их вязкость зависит только от давления и температуры. Однако существует целый класс неньютоновских жидкостей (немного о них мы рассказывали в статье про крахмал), вязкость которых напрямую зависит от скорости течения. Это человеческая кровь, резиновый цемент, растворы полимеров, моторные масла с полимерными добавками и модификаторами вязкости, некоторые пищевые продукты. Для определения вязкости неньютоновских жидкостей тоже можно использовать вискозиметры, за исключением ультразвуковых и вискозиметров с падающим шариком.
Какие бывают типы вискозиметров
— Капиллярные. При использовании этого прибора обычно измеряется время, за которое определенный объем исследуемой жидкости перетечет через капилляр или отверстие определенного диаметра.
— Ротационные. Прибор состоит из двух соосных цилиндров, между которыми помещается исследуемое вещество. Один из цилиндров вращается с постоянной скоростью, передавая через среду вращающий момент неподвижному цилиндру. Вязкость среды оценивают по величине момента вращения неподвижного цилиндра.
— С падающим шариком. Вязкость определяется по расстоянию, пройденному шариком, опущенным в вещество.
— Пузырькового типа. Пузырьковые вискозиметры оценивают характеристики движения пузырька газа в исследуемой среде.
— Ультразвуковые. Устройство представляет собой специальный зонд, который опускают в исследуемое вещество, где он испускает короткие импульсы. По степени затухания импульсов судят о вязкости материала.
— Вибрационные. Определяют вязкость по изменению параметров колебаний вибрирующего зонда в среде.
Такое разнообразие конструкций приборов и методов определения вязкости связано с тем, что приходится измерять текучесть веществ, вязкость которых может различаться в 1017 П. Кроме этого, приборы должны учитывать условия, в которых они будут применяться. Вискозиметры выпускаются как для лабораторий так и для постоянного мониторинга состояния вещества, например, на производстве, в трубопроводах. Условия давления и температуры тоже могут отличаться очень сильно. Выпускаются приборы для измерения вязкости веществ при температурах от -50 до +2000 °С.
Как выбрать вискозиметр
Для того чтобы выбрать вискозиметр, нужно определиться с тремя основными 
параметрами:
— точность измерения;
— диапазон значений;
— условия работы прибора.
Капиллярные вискозиметры отличаются высокой чувствительностью, погрешность их измерений не превышает 2% (как правило, составляет доли процента). Поэтому они чаще других используются в лабораториях.
Ротационные вискозиметры позволяют измерять вязкость самых разных веществ в диапазоне от 0,6 мПа∙с до 3 000 000 мПа∙с, но погрешность измерений может достигать 4%.
К очень точным измерительным приборам относятся ультразвуковые вискозиметры. Кроме того, они подходят для работы с агрессивными, высокотемпературными веществами, для измерений в вакууме и в инертной атмосфере.
Вискозиметры, работающие на принципе падающего шарика, применимы в высокотемпературных средах — ими часто измеряют вязкость расплавов стекол, солей. Очень удобны они для измерения вязкости прозрачных низковязких сред в пищевой, фармацевтической, нефтехимической индустрии. Погрешность измерений не превышает 3%.
В магазине «ПраймКемикалсГрупп» вы можете купить Вискозиметр ВЗ-246 капиллярного типа — сертифицированное и качественное оборудование. Заказать его, как и другие товары из нашего широкого ассортимента, можно с доставкой.
Цель работы: Изучить принцип действия капиллярного вискозиметра, измерить динамическую вязкость исследуемых жидкостей, определить зависимость вязкости жидкостей от температуры.
1. Краткая теория. Исследование гидродинамического и теплового взаимодействия различных тел с движущимися потоками жидкостей и газов имеет большое практическое значение во многих областях науки, техники производства: энергетике, авиации, космонавтике, транспортировке жидкостей и газов и т. д. Теоретической основой этих исследований является система дифференциальных уравнений переноса: уравнения движения, энергии и неразрывности.
Одной из важнейших характеристик, входящих в эти уравнения, является вязкость среды — свойство реальных жидкостей и газов оказывать сопротивление касательным усилиям. Если силу сдвига приложить к любой поверхности ограниченного объема жидкости (газа ), то между слоями среды возникнут силы трения, действие которых приведет к появлению градиента скорости; его максимум будет приходиться на точку приложения силы. Уравнение Ньютона для вязкости среды в одномерной задаче имеет вид:
, (1)
Где dF — сила внутреннего трения, действующая на площадку dS поверхности слоя, h — динамический коэффициент вязкости (коэффициент внутреннего трения) жидкости, t — напряжение сдвига.
Для двумерного течения
. (1′)Таким образом, вязкость является мерой сил внутреннего трения жидкости (или газа ) и численно равна силе трения между двумя слоями с площадью, равной единице, при градиенте скорости, равном единице.
В системе СГС единицей измерения вязкости является величина
h= [ дин × с / см2 ] = [ г / см × с ],
Называемая пуазом ( П ). Для маловязких жидкостей используется сотая доля пуаза — сантипуаз ( сП ).
В системе СИ единица вязкости не имеет специального названия. Как следует из (1), h=[ н × с / м2 ]=Па×с.
В гидродинамике широко используется кинематический коэффициент вязкости, определяемый отношением динамической вязкости к плотности среды:
.
Единицей измерения кинематической вязкости в системе СГС служит величина n=[ см2 / с ], называемая стоксом ( Ст ). В системе СИ n= [м2 / с].
Физическая природа вязкости газов объясняется на основе молекулярно-кинетической теории. Элементарная модель газа представляет все молекулы невзаимодействующими твердыми сферами диаметром s (и массой m), движущимися хаотически со средней скоростью u. Молекулы, движущиеся в газе, сталкиваются и могут передавать количество движения, если имеется градиент скорости. Результирующий поток количества движения пропорционален градиенту количества движения. Коэффициент пропорциональности, который дает элементарная кинетическая теория, равен u×
,
Где n – количество молекул в единице объема.
Если средняя скорость молекулы пропорциональна (RT / M)1/2,а средняя длина свободного пробега пропорциональна (ns2)-1, то:
. (2)Чтобы учесть притяжение и отталкивание молекул реальных газов под действием молекулярных сил, необходимо ввести интеграл столкновений W (который может быть рассчитан с помощью потенциальных функций Леннарда-Джонса):
.
Таким образом, зависимость вязкости газов от температуры весьма существенна: с ростом температуры кинематическая вязкость увеличивается.
Вязкость газов сильно зависит от давления только в некоторых областях давления и температуры. При умеренных давлениях и температурах влияние давления на вязкость можно не учитывать. Вблизи линии насыщения паров и критической точки давление оказывает значительное влияние на вязкость; с увеличением давления вязкость возрастает.
Вязкость газов может быть рассчитана с помощью методов, основанных на теоретических предпосылках, но для определения вязкости жидкостей аналогичной теоретической базы не существует. По своим свойствам жидкости сходны как с газами, так и твердыми телами. Подобно газам, жидкости принимают форму сосуда, в котором они находятся. Подобно твердым телам, они обладают сравнительно большой плотностью, с трудом поддаются сжатию. Двойственный характер свойств жидкостей связан с особенностями движения их молекул. В жидкостях, как и в кристаллах, каждая молекула находится в потенциальной яме электрического поля, создаваемого окружающими молекулами. Молекулы колеблются со средней частотой, близкой к частоте колебаний атомов в кристаллических телах, и с амплитудой, определяемой размерами объема, предоставленного ей соседними молекулами. Глубина потенциальной ямы больше средней кинетической энергии колеблющейся молекулы, поэтому молекулы колеблются около более или менее стабильных положений равновесия. Однако у жидкостей различие между этими двумя энергиями невелико, так что молекулы нередко покидают «свою» потенциальную яму и занимают место другой. В отличие от твердых тел, в жидкостях имеются свободные места – дырки, благодаря чему молекулы могут перемещаться, покидая одно положение и занимая одну из соседних дырок. Таким образом, молекулы медленно перемещаются внутри жидкости, пребывая часть времени около определенных положений равновесия и образуя картину меняющейся во времени пространственной решетки. Такой характер движения молекул объясняет как медленность диффузии в жидкостях, так и большую (по сравнению с газами) их вязкость. В газах вязкость объясняется происходящим при тепловом движении молекул переносом количества направленного движения. В жидкостях такие переходы существенно замедлены.
Вязкости жидкостей значительно отличаются от вязкостей газов — они много больше по величине и резко уменьшаются с повышением температуры.
Распространенные теории вязкости жидкости подразделяются условно на те, которые основаны на «газообразной» жидкости, и те, которые основаны на «кристаллической» жидкости. Во-первых, из них, жидкость рассматривается как имеющая ближнюю и дальнюю раз упорядоченность. В теориях второго типа принимается, что жидкость имеет регулярную структуру, причем передача количества движения происходит от молекул, колеблющихся внутри структуры решетки или перемещающихся в близко расположенные «дырки», либо в результате обоих явлений.
Однако ни одна теория не приводит к простой зависимости, которая позволила бы рассчитать вязкость жидкости априори. Поэтому приходится использовать эмпирические расчетные методы. Большинство методов не имеет в своей основе определенной модели жидкости, а предложено в результате анализа и обобщения экспериментальных данных.
В широком интервале температур от области несколько выше нормальной точки кипения до области вблизи точки замерзания вязкость жидкостей изменяется по закону
, (3)
Быстро убывая с ростом температуры.
Однако при низких температурах, а также при значениях приведенной температуры выше 0,7 — 0,75 эта зависимость не выполняется.
Вязкость жидкостей при температуре ниже нормальной точки кипения обычно не зависит от средних давлений, но при высоких давлениях наблюдается значительное увеличение вязкости с давлением.
Вследствие слабого развития теории вязкости жидкости основные сведения об этих важнейших свойствах жидких сред получают в результате эксперимента.
Жидкости, для которых справедлива зависимость (1), называются нормальными или ньютоновскими. Динамическая вязкость этих жидкостей зависит только от температуры и давления и не зависит от скорости сдвига. График зависимости касательного напряжения от градиента скорости dux/dy (кривая течения) представляет собой прямую линию, тангенс угла наклона которой численно равен динамической вязкости h.
Ньютоновское поведение присуще жидкостям, в которых вязкая диссипация энергии обусловлена столкновением небольших молекул. Все газы, жидкости и растворы с небольшой молекулярной массой составляют группу ньютоновских сред.
2. Методы измерения вязкости. Вязкость жидкостей определяется при помощи приборов, называемых вискозиметрами. Имеется несколько типов вискозиметров, различных по своей конструкции и принципу действия. Основными из них являются капиллярные вискозиметры, вискозиметры истечения и ротационные вискозиметры.
В капиллярных вискозиметрах вязкость жидкости определяется путем наблюдений над движением исследуемой жидкости по трубке весьма малого диметра, в которой устанавливается ламинарный режим. Мысленно выделим в жидкости цилиндр радиуса r и длины L. Давление жидкости на торцах цилиндра р1 и р2. В стационарных условиях сила давления на цилиндр (р1 – р2)pr2 уравновешивается силой трения 
, действующей на цилиндр со стороны наружных слоев жидкости, поэтому
,
Или, так как 
,
Интегрируя равенство, получим
Константа интегрирования находится из граничных условий: при радиусе трубки R, где жидкость «прилипает» к стенкам, скорость жидкости обращается в 0. Следовательно,
Расход жидкости, т. е. объем, ежесекундно протекающий через поперечное сечение трубки, равен:
.
Измеряя расход жидкости, перепад давления, длину трубки и ее радиус, из уравнения Пуазейля можно определить вязкость жидкости.
На практике определение вязкости обычно производится путем сравнения расходов или времен истечения одинаковых объемов двух жидкостей: исследуемой и стандартной, вязкость которой известна, по двум одинаковым капиллярным трубкам при всех прочих равных условиях. На этом принципе основано устройство капиллярного вискозиметра Жуковского, расчетная формула для которого имеет вид:
,
Где h2 — вязкость исследуемой жидкости, h3 — вязкость стандартной жидкости, Q1, и Q2 — объемы жидкостей, вытекающие по капиллярным трубкам одинаковой длины и диаметра за одно и то же время.
В ротационных вискозиметрах испытуемая жидкость помещается в зазор между двумя длинными вертикально расположенными соосными цилиндрами. Один из них приводится во вращение с варьируемой угловой скоростью, в то время как другой цилиндр испытывает закручивающее усилие, величина которого измеряется в процессе опыта. Изменение крутящего момента в зависимости от числа оборотов вращающегося цилиндра можно интерпретировать как связь между напряжением сдвига и скоростью сдвига. Изменение скорости сдвига в каждой точке исследуемого образца зависит от ширины кольцевого зазора между цилиндрами. Если щель достаточно мала, то изменение скорости сдвига поперек зазора будет незначительно, т. е. радиальное изменение указанной величины будет пренебрежимо мало. Величина вязкости жидкости в этих вискозиметрах определяется по скорости вращения подвижного цилиндра при заданном крутящем моменте или, наоборот, по крутящему моменту, вызывающему заданную скорость:
,
Где М — крутящий момент, w — угловая скорость, K — постоянная прибора.
Известное применение на практике получили также вискозиметры, в которых вязкость определяется по времени равномерного падения шарика в вертикальной прозрачной трубке, заполненной исследуемой жидкостью. На шарик, падающий в вязкой жидкости, действуют три силы: сила тяжести (V×g×r), архимедова сила (V×g×rж) и сила сопротивления (s×p×h×u×r). Уравнение движения шарика в жидкости имеет вид:
,
Где V — объем шарика, r — его плотность, rl — плотность жидкости, h — вязкость жидкости, r — радиус шарика, U — скорость шарика. Для установившегося движения u=uуст=const, 
. Измеряя на опыте установившуюся скорость падения шариков uуст и величины r, r, rж, можно определить коэффициент вязкости жидкости по формуле:
.
3. Описание экспериментальной установки. Порядок выполнения работы.
Вискозиметр капиллярный стеклянный типа ВПЖ-3 (см. рис. 2) представляет собой капиллярную трубку 1 с измерительным резервуаром, ограниченным двумя метками М1 и М2. Капиллярная трубка 1 впаяна внутрь корпуса 2 вискозиметра, имеющего два отвода. К прибору прилагается насадка 3 с краном. Насадка соединяется конусом 3 с корпусом.
Измерение вязкости при помощи вискозиметра основано на определении времени истечения через капилляр определенного объема жидкости из измерительного резервуара.
Собрав прибор, как показано на рисунке, и соединив его с термостатом 5, опускают капиллярную трубку в сосуд с исследуемой жидкостью. В вискозиметр через насадку 3, открыв стеклянный кран, засасывают жидкость из сосуда с помощью резиновой груши 4 до тех пор, пока насадка не наполнится примерно наполовину. Затем закрывают кран.
После выдержки прибора при заданной температуре отделяют от вискозиметра насадку, опускают сосуд и измеряют время истечения жидкости между отметками М1 и М2.
Коэффициент вязкости жидкости рассчитывают по формуле 
по среднему (из нескольких измерений) времени истечения жидкости.
k=0,1854 (мм2/с2) — константа вискозиметра,
T – время истечения жидкости (в секундах),
R — плотность жидкости в г/см3.
Измерив температуру воды в термостате с помощью контактного термометра 6, определите вязкость жидкости при различных температурах. Постройте график зависимости h=f(T).
Контрольные вопросы.
1. Чем обусловлено наличие вязкого трения в движущихся потоках жидкостей и газов?
2. Какому закону подчиняется движение капельных жидкостей и газов? Объясните физический смысл динамического коэффициента вязкости.
3. Как зависит вязкость жидкостей и газов от температуры и давления? Чем можно объяснить эту зависимость?
4. В чем состоит отличие ньютоновских жидкостей от аномальных жидкостей?
5. Изобразите графически зависимость касательного напряжения от градиента скорости бингамовских пластичных жидкостей, псевдопластичных, дилатантных и ньютоновских жидкостей. Объясните эту зависимость.
6. Какие приборы используются для измерения вязкости жидкостей? Объясните принцип их действия.
7. Почему для слоя жидкости в зазоре между двумя соосными цилиндрами, используемыми в ротационном вискозиметре, можно применить закон Ньютона?
8. Назовите единицы измерения динамического и кинематического коэффициентов вязкости сред.
Л и т е р а т у р а
1. Юдаев Б. Н. Теплопередача. М.: Высшая школа, 1973.
2. Кикоин А. К., Кикоин И. К. Молекулярная физика. М.: Наука, 1976.
3. Румер Ю. Б., Рывкин М. Ш. Термодинамика, статистическая физика и кинетика. М.: Наука, 1972.
4. Уилкинсон У. Л. Неньютоновские жидкости. М.: Мир, 1964.
5. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Л.: Химия, 1982.
Работа 31. Измерение вязкости жидкости капиллярным вискозиметром [c.169]
Насадочные вискозиметры, в которых измерение вязкости жидкости основано на установлении относительного времени истечения строго определенного объема жидкости через насадку. Сюда относятся вискозиметры Энглера, Сейболта, Редвуда и др. [c.83]
Измерение вязкости жидкостей проводят чаще всего в капиллярных вискозиметрах. Оно основано на использовании уравнения Пуазейля, которое, в свою очередь, выведено из закона Ньютона [c.99]
Имеются и другие методы измерения вязкости жидкостей, например, по определению скорости падения шарика известного радиуса в вязкой среде с использованием формулы Стокса (49). Вязкость расплавленных металлов измеряют вискозиметром, основанным на методе крутильных колебаний. Вязкость шлаков определяют вискозиметрами различных конструкций. Описание их имеется в специальных руководствах. [c.58]
Определение вязкости жидкости. Приборы для измерения вязкости называются вискозиметрами. [c.24]
ВИСКОЗИМЕТРИЯ, совокупность методов измерения вязкости жидкостей и газов. Большой диапазон значений вязкости ц обусловливает разнообразие методов В. и соответствующих приборов — вискозиметров, к-рые позволяют определять Tj ири т-рах от неск, К до > 1500 К и давл. до [c.99]
Вискозиметр — прибор для измерения вязкости жидкостей или газов. [c.60]
Вискозиметрия — совокупность методов измерения вязкости жидкостей и газов. Наиболее широко используется капиллярная вискозиметрия, при которой измеряют время истечения определенного объема вещества через калиброванный капилляр. См. Уравнение Пуазейля. [c.60]
В практике измерений вязкости жидкостей н газов применяют вискозиметры, в которых между цилиндрической трубкой и падающим в ней цилиндрическим грузом или шариком уста- [c.22]
Измерение вязкости жидкостей проводилось с помощью двух вискозиметров Оствальда [б] с разны л диаметром капилляра с тем расчетом, чтобы истечение жидкости продолжалось в среднем не менее 100 и не более 700 секунд. [c.98]
Величина А в уравнениях (7) и (8) является калибровочной константой вискозиметра, позволяющей рассчитать дяя исследуемой жидкости кинематическую и динамическую вязкости при известной плотности о1 Опыты по измерению вязкости жидкостей проводились через 20 — 40° в. интервале температур от +20 до +100°с. [c.99]
Вискозиметрия полимеров — совокупность методов измерений вязкостных свойств полимерных систем. В общем случае эти свойства характеризуются зависимостью напряжения сдвига т от скорости сдвига 7 при различных темп-рах. Коэфф. пропорциональности, связывающий эти величины в ур-нии Ньютона (t=tiy), наз. вязкостью т . Если зависимость т от у нелинейная (неньютоновские системы), то задачей В. является определение функции течения у=/(т). В этом случае величина х/у наз. эффективной вязкостью она зависит от значений т илп у (см. также Вязкотекучее состояние и Реология). Основными условиями измерения вязкости жидкостей и пластичных тел являются 1) ламинарность потока 2) прилипание жидкости к поверхности твердого тела, относительно к-рого она движется (относительная скорость на этой поверхности равна нулю) 3) пренебрежимо малое влияние инерционного фактора или возможность исключить его при обработке экспериментальных данных. [c.232]
Вопросам измерения вязкости жидкостей посвящена обширная литература, в которой описаны принципы работы и конструкции приборов для измерения вязкости — вискозиметров. Вискозиметры бывают различных типов. [c.14]
Вискозиметрические методы. Приборы, действие кот орых основано на этих методах, называют вискозиметрами. Они служат для измерения вязкости жидкостей и широко применяются в нефтехимии, производствах искусственного волокна, синтетических смол, красок, растворов каучука, смазочных веществ и др. [c.63]
Измерение вязкости жидкостей. Техпич. приборы для измерения вязкости (вискозиметры) используют след, основные методы истечения, падающего тела, крутящего момента и вибрационный. [c.156]
Вискозиметр — прибор для измерения вязкости жидкости. Простейший — капиллярный, основанный на измерении времени протекания определенного объема жидкости через капилляр. Другие типы шариковый, ротационный, ультразвуковой. [c.12]
Перед измерением испытуемой жидкости вискозиметр калибрируется жидкостью, вязкость которой известна. Из уравнения (9) следует, что [c.199]
Измерение вязкости вибрационными вискозиметрами основано на зависимости амплитуды колебаний тела в исследуемой жидкости от ее вязкости. [c.378]
Капиллярный метод. Приборы, применяемые для измерения вязкости, называются вискозиметрами. Определение вязкости можно производить по скорости истечения жидкости через трубки малого диаметра (капилляры). Для ламинарного протекания жидкости в капиллярах существует зависимость, которая установлена Пуазейлем [c.59]
Измерение вязкости жидкости на капиллярном вискозиметре предъявляет особые требования к правильной установке последнего. Во-пер- [c.54]
ВЫХ, капилляр должен быть строго вертикален, и положение это остается неизменным в течение всего процесса измерения. Отклонение капилляра от вертикали приводит к изменению высоты столба жидкости, а следовательно, к изменению времени истечения. Если Лу-угол отклонения капилляра от вертикали, то погрешность в измерении вязкости на вискозиметре с висячим уровнем выразится [c.55]
Общая погрешность измерения вязкости на вискозиметре включает Едт- — погрешность от колебания температуры, — погрешность от неполного сливания жидкости, Ед — погрешность измерения времени истечения фиксированного объема жидкости, Ед и Ед — погрешности в определении констант вискозиметра.
Измерение вязкости методом капиллярной вискозиметрии проводят с помощью установки, схема которой приведена на рис. 58. Порядок работы на ней следующий. В тщательно вымытый вискозиметр с помощью воронки, вставленной в левое колено, наливают исследуемую жидкость. Жидкость наливают в таком количестве, чтобы ее уровень доходил примерно до середины шариков (см. рис. 57). Жидкость в правый шарик прокачивают с помощью резиновой груши. После этого воронку вынимают и вискозиметр помещают в термостат. [c.189]
Измерение вязкости в капиллярных вискозиметрах основано на применении уравнения (3). В большинстве приборов этого типа измеряется время протекания определенного объема жидкости через капилляр. Отдельные типы капиллярных вискозиметров служат для измерения вязкости по объему жидкости, протекающей в единицу времени. Разность давления на концах капилляра, наполненного жидкостью, создается весом столба самой испытуемой жидкости или каким-либо специальным приспособлением (сжатым воздухом, насосом и т. д.). [c.191]
Работа 31. Измерение вязкости жидкости капиллярным вискозиметром [c.169]
Измерение вязкости жидкостей проводят чаще всего в капиллярных вискозиметрах. Оно основано на использовании уравнения Пуазейля, которое, в свою очередь, выведено из закона Ньютона [c.99]
Измерение вязкости с помощью вискозиметров Уббелоде представляет собой хорошо известную стандартную процедуру [19], не требующую каких-либо специальных пояснений. Следует указать только, что продолжительность истечения в обсуждаемых ниже экспериментах всегда превышала 150 с, поправки-на изменение кинетической энергии потока были несущественно малыми и неньютоновские эффекты не наблюдались. Метод измерения вязкости с помощью вискозиметров типа конус — плоскость также хорошо известен [19], хотя некоторые проблемы-возникают при исследовании жидкостей, у которых Т1о исследовании жидкостей с более высокой вязкостью эта предосторожность оказывалась излишней. В некоторых случаях растворы с вязкостью в диапазоне 0,1—0,5 пуаз исследовали на приборах обоих типов расхождение получаемых при этом результатов не превышало 5%, причем значения вязкости, получаемые на реогониометре, всегда были заниженными по сравнению с данными капиллярной вискозиметрии. Опыты на реогониометре [c.222]
Вискозиметр — прибор для измерения вязкости жидкости. Простейший — капиллярный, основанный на измерении времени протекания определенного объема жидкости через капилляр. Другие типы шариковый, ротационный, ультразвуковой. [c.12]
Согласно поверочной схеме поверка рабочих вискозиметров может быть произведена методом непосредственного сличения с рабочим эталоном (РЭ) вязкости 1-го разряда или методом прямых измерений с применением рабочих эталонов единицы вязкости 2-го разряда. В качестве РЭ единицы вязкости 1-го разряда применяют наборы стеклянных капиллярных вискозиметров типа Уббелоде , позволяющих производить измерения кинематической вязкости жидкостей в диапазоне от 0,4 до 3,4-10 мм /с с СКО = 2-10 . Чтобы обеспечить требуемую точность измерений вязкости, погрешность поддержания температуры жидкости в процессе измерений не должна превышать 0,01 С, а погрешность изме- [c.96]
Для измерения кинематической вязкости применяют наборы капиллярных стеклянных вискозиметров типов ВПЖ-1, ВПЖ-2, ВНЖ, выпускаемых по ГОСТ 10028. Вискозиметры типа ВПЖ-1 применяются для измерений вязкости прозрачных (просвечивающихся) нефтепродуктов при температурах выше О °С. Они являются наиболее точными из капиллярных вискозиметров, так как конструкция предусматривает образование «висячего уровня» при течении жидкости, тем самым время течения жидкости не зависит от гидростатического давления и количества жидкости, налитой в вискозиметр. Вискозиметры типа ВПЖ-2 применяют для измерений вязкости прозрачных (просвечивающихся) нефтепродуктов как при положительных, так и при отрицательных температурах. Вискозиметры типа ВНЖ используют для измерений вязкости непрозрачных жидкостей, какими чаще всего являются нефти. В отличие от первых двух типов в вискозиметрах типа ВНЖ производятся измерения не времени истечения жидкости по капилляру, а измерения времени заполнения жидкостью приемного резервуара вискозиметра. Это вискозиметры обратного тока. В паспорте на вискозиметры типа ВНЖ даются две калибровочные постоянные, соответствующие заполнению вискозиметра жидкостью до первой и второй риски, расположенной на трубке вискозиметра. [c.247]
Измерение кинематической вязкости проводится в лабораторных условиях капиллярным вискозиметром по ГОСТ 33—53 (рис. 10). Вязкость определяется по времени истечения жидкости из пузырька вискозиметра между рисками а и б через капилляр, диаметр которого выбирается в зависимости от вязкости испытуемой жидкости. [c.26]
На погрешность измерений вязкости на капиллярном вискозиметре оказывают влияние концевые эффекты, к которым можно отнести и кинетическую энергию жидкости в начале капилляра. Исключить или уменьшить указанное влияние можно тарировкой вискозиметра, определением оптимальной длины трубки капиллярного вискозиметра и введением поправки. [c.64]
Точность измерения вязкости в капиллярном вискозиметре зависит от качества термостатирования, от точности измерения времени протекания жидкости (обычно, время прохождения мениска жидкости от метки до метки), от точности установки вискозиметра по уровню или отвесу и, в случае применения внешнего давления, от постоянства этого давления во время опыта, а также от точности измерения давления. [c.191]
Физико-химические свойства дистиллированной воды при температуре 20°С и атмосферном давлении авторы брали из справочник
Вязкость является важной характеристикой материалов во многих химических производствах (искусственное волокно синтетические смолы, краски, смазочные масла, растворы каучука)
Вязкость –способность тела оказывать сопротивление относительному смещению его слоев. При воздействии на жидкость внешних сил она сопротивляется потоку благодаря внутреннему трению. Вязкость – мера этого внутреннего трения. Строго говоря, вязкость имеют и твердые тела, но она достаточно специфична и малозаметна.
Существует два типа вязкости: динамическая (абсолютная) и кинематическая.
Динамическая вязкость оценивается в Па*с или в Пуазах (сила в 1 Н, которая способна между двумя параллельными плоскостями, имеющими площадь 1 
и находящимися друг от друга на расстоянии 1 м, поддерживать градиент скорости течения жидкости, равный 1 
). Проще говоря, этот тип вязкости характеризует текучесть жидкости в реальных условиях.
На практике часто пользуются кинематической вязкостью, которая представляет собой отношение динамической вязкости к плотности среды и выражается в 
, Стоксах или градусах Энглера – это внесистемная единица условной вязкости, применяемая в нефтехимии. Кинематическая вязкость позволяет судить о текучести жидкости в различных условиях, то есть при различных температурах и давлении.
Для некоторых жидкостей (и газов) кинематический коэффициент вязкости составляет: для воды 
; для воздуха при атмосферном давлении и температуре 0 
; для ментана при атмосферном давлении и температуре 17 
.
Вязкость капельных жидкостей зависит от температуры и уменьшается с увеличением последней. Вязкость газов, наоборот, с увеличением температуры возрастает. Это объясняется самой природой вязкости в жидкостях и газах. В жидкостях молекулы расположены гораздо ближе друг к другу, чем в газах, и вязкость вызывается силами молекулярного сцепления. Эти силы с ростом температуры уменьшаются, поэтому вязкость падает. В газах же вязкость обусловлена главным образом беспорядочным тепловым движением молекул, интенсивность которого увеличивается с температурой. Поэтому вязкость газов с увеличением температуры возрастает.
Вязкость капельных жидкостей зависит также от давления, однако эта зависимость существенно проявляется лишь при относительно больших изменениях давления, порядка нескольких сотен атмосфер. С увеличением давления вязкость большинства жидкостей возрастает, но при давлениях меньше 10 МПа изменением вязкости обычно пренебрегают.
Вязкость газов при обычно встречающихся в технике перепадах давления не зависит от давления. Но если газы подвергаются очень сильному сжатию, их вязкость значительно возрастает.
Для измерения вязкости применяются приборы –вискозиметры(вискозус – вязкость на латыни), в которых используются следующие методы: капиллярные, падающего тела, крутящегося момента, вибрационные, ультразвуковые, ротационные.
Немного о наиболее распространенных методах измерения вязкости.
Первый – на основе уравнения Пуазейля, связывающего скорость, с которой жидкость вытекает через капилляр, со временем, за которое это происходит.
Иной подход к определению внутреннего трения иллюстрирует вискозиметр, созданный на базе закона Стокса: формула связывает коэффициент вязкости жидкости со скоростью поступательного движения шарика в ней. Пример – широко используемый вискозиметр Гепплера.
Третий метод был предложен Ньютоном и доработан Тейлором. Ньютон сдвигал пластины с жидкостью между ними, по геометрическим размерам пластин, силе и скорости сдвига вычисляя внутреннее трение жидкости. А Тейлор определял вязкость прослойки по крутящему моменту или скорости вращения одного цилиндра в другом (вот и называют иногда такие вискозиметры тейлоровскими).
Ну и четвертый способ – ультразвуковой: вязкость определяется по скорости затухания упругих колебаний в зонде-пластине, помещенной в исследуемую среду. Примеры применения таких вискозиметров – определение вязкости агрессивных сред и расплавов, непрерывный контроль внутреннего трения во время технологических процессов.
Метод капиллярной вискозиметрии опирается на закон Пуазейля о вязкой жидкости, описывающий закономерности движения жидкости в капилляре и заключается в измерении времени протекания определённого количества (объёма) газа или жидкости через капилляры (узкие трубки, имеющие круглое сечение) под действием разницы давлений (или только силы тяжести).
Капиллярные вискозиметры задаются либо постоянным во всех опытах расходом исследуемой жидкости, либо постоянным перепадом давления в капиллярах. В вискозиметрах с постоянным расходом измеряется перепад давления между концами капилляра, в приборе с постоянным давлением – расход материала. В основном, этот вид вискозиметров связывает вязкость жидкости с ее расходом: то есть за сколько времени при постоянном давлении объем жидкости перетечет из резервуара через капилляр в приемник. Но иногда, скажем для исследования механических свойств упруго-вязких веществ, используются другой тип – постоянного расхода с переменным давлением: например, при исследовании текучести консистентных смазок.
Чаще всего жидкость из резервуара вытекает под действием собственного веса (в начальный момент уровень жидкости в одном колене выше, чем в другом). В таком случае вязкость пропорциональна разнице давлений между жидкостью, вытекающей из капилляра и жидкостью на том же уровне, вытекающей из очень толстой трубки. Время опорожнения измерительного резервуара определяют как промежуток между моментами прохождения уровня жидкости мимо меток на верхних и нижних концах резервуара.
Возможно и искусственное нагнетание давления. В капиллярных автоматических вискозиметрах (непрерывного действия) жидкость поступает в капилляр от насоса постоянной производительности. Перепад давления на капилляре, измеряемый манометром, пропорционален искомой вязкости.
Схема автоматического капиллярного вискозиметра. Капиллярный вискозиметр состоит из шестеренчатого насоса 1, приводимого в движение от синхронного двигателя. Насос обеспечивает строго постоянный расход жидкости через напорную трубу 2, оканчивающуюся калибровочным капилляром 3. Напорная трубка соединена с манометром 4.
Приведем уравнение гидродинамики для стационарного течения жидкости, с вязкостью η через капилляр вискозиметра:
Q – количество жидкости, протекающей через капилляр капиллярного вискозиметра в единицу времени, м3/с,
R – радиус капилляра вискозиметра, м
L – длина капилляра капиллярного вискозиметра, м
η – вязкость жидкости, Па·с,
р – разность давлений на концах капилляра вискозиметра, Па.
Отметим, что формула Пуазейля справедлива только для ламинарного потока жидкости, то есть при отсутствии скольжения на границе жидкость – стенка капилляра вискозиметра. Приведенное уравнение используют для определения динамической вязкости. Ниже размещено схематическое изображение капиллярного вискозиметра.
В капиллярном вискозиметре жидкость из одного сосуда под влиянием разности давлений р истекает через капилляр сечения 2R и длины L в другой сосуд. Из рисунка видно, что сосуды имеют во много раз большее поперечное сечение, чем капилляр вискозиметра, и соответственно этому скорость движения жидкости в обоих сосудах в N раз меньше, чем в капилляре вискозиметра. Таким образом не все давление пойдет на преодоление вязкого сопротивления жидкости, очевидно, что часть его будет расходоваться на сообщение жидкости определённой кинетической энергии.
Следовательно, в уравнение Пуазейля необходимо ввести некоторую поправку на кинетическую энергию, называемую поправкой Хагенбаха:
где h – коэффициент, стремящийся к единице, d –плотность иссдледуемой жидкости.
Вторую поправку условно назовём поправкой влияния начального участка капилляра вискозиметра на характер движения исследуемой жидкости. Она будет характеризовать возможное возникновение винтового движения и завихрения в месте сопряжения капилляра с резервуаром капиллярного вискозиметра (откуда вытекает жидкость). Суть поправки состоит в том, что вместо истинной длины капилляра вискозиметра L мы вводим кажущуюся длину L’:
n – определяется экспериментально на основе изменений при разных значениях L и примерно равен единице.
Следует учитывать, что при измерении вязкости органических жидкостей с большой кинематической вязкостью поправка Хагенбаха незначительна и составляет доли процента. Если же говорить о высокотемпературных вискозиметрах, то вследствие малой кинематической вязкости жидких металлов поправка может достигать 15%.
Каждый вискозиметр состоит из следующих частей: емкости для исследуемого материала, калиброванного капилляра, приспособлений для определения и регулирования давления, определения скорости течения (или истечения) материала, определения температуры.
Капиллярный вискозиметр представляет собою один или несколько резервуаров данного объёма с отходящими трубками малого круглого сечения, или капиллярами. Принцип действия капиллярного вискозиметра заключается в медленном истечении жидкости из резервуара через капилляр определенного сечения и длины под влиянием разности давлений. В автоматических капиллярных вискозиметрах жидкость поступает в капилляр от насоса постоянной производительности.
Суть опыта при определении вязкости состоит в измерении времени протекания известного количества жидкости при известном перепаде давлений на концах капилляра. Дальнейшие расчёты ведутся на основании закона Пуазейля.
Рис. 1. Капиллярный вискозиметр ВПЖ-1
искозиметр капиллярный стеклянный типа ВПЖ-1 с висячим уровнем (рис. 1) состоит из измерительного резервуара (4), ограниченного двумя кольцевыми отметками M1 и M2; резервуар переходит в капилляр (5) и резервуар (6), который соединен с изогнутой трубкой (3) и трубкой (1).
Трубка (1) имеет резервуар (7) с двумя отметками М3 и М4, указывающими пределы накопления вискозиметра жидкостью. Жидкость из резервуара (4) по капилляру (5) стекает в резервуар (6) по стенкам последнего, образуя у нижнего конца капилляра «висячий уровень».
Изменение вязкости при помощи капиллярного вискозиметра основано на определении времени истечения через капилляр определенного объема жидкости из измерительного резервуара.
Перед определением вязкости жидкости вискозиметр должен быть тщательно промыт и высушен.
Испытуемая жидкость заливается в чистый вискозиметр через трубку (1) так, чтобы уровень ее установился между отметками М3 и М4. На концы трубок (2) и (3) надевают резиновые трубки, причем, первая из них снабжена краном и резиновой грушей, вторая – краном.
Вискозиметр устанавливают вертикально в жидкостный термостат, так, чтобы уровень воды находился на несколько сантиметров выше расширения (8).
При температуре измерения выдерживают прибор не менее 15 минут, после чего засасывают (грушей) при закрытой трубке (3) жидкость выше отметки M1 примерно до половины резервуара (8) и перекрывают кран, соединенный с трубкой (2).
Если вязкость жидкости менее 500-1000 сантистоксов, открывают кран на трубке (2) и освобождают зажим на трубке (3).
При более вязких жидкостях сначала открывают трубку (3), затем трубку (2).
Далее измеряют время понижения уровня в трубке (2) от отметки M1 до отметки M2 .
Необходимо при этом обращать внимание на то, чтобы к моменту подхода уровня жидкости к отметке M1 в расширении (6) образовался висячий уровень, а в капилляре не было бы пузырьков воздуха.
Вязкость вычисляют по формуле (8) по среднему (из нескольких измерений) времени истечения жидкости:
(8)
где
В данной работе вязкость жидкостей определяется капиллярным методом с помощью вискозиметра Оствальда, схематично представленного на рис. 3. В одном из колен этого вискозиметра имеется небольшая полая сфера, объемом V , которая капилляром соединяется с резервуаром, расположенным в другом плече. Эта система заполняется жидкостью так, чтобы нижний резервуар был заполнен полностью и превышение уровня жидкости над его верхней границей составляло 1-2 мм. Вначале вискозиметр заполняют дистиллированной водой, которая в данной работе является эталонной жидкостью, вязкость которой точно известна.
Затем медленно закачивают воду с помощью груши (или шприца) в левое плечо вискозиметра, заполняя полую сферу объемом V. Поскольку при этом уровень воды в левом плече вискозиметра выше, чем в правом, то после освобождения груши жидкость под действие собственного весового давления ΔР=r0gh начнет перетекать через капилляр из левого плеча вискозиметра в правое до выравнивания уровней. С помощью секундомера определяют время tо, за которое вода вытекает из верхней полости объемом V. Согласно формуле Пуазейля (4) этот объем равен:
V = 
t0 . (5)
Здесь ρ0 — плотность воды, а h0 — вязкость воды при данной температуре. Определив несколько раз время истечения воды t0, вискозиметр заполняют раствором, вязкость которого необходимо определить. При этом необходимо залить такое же количество жидкости в вискозиметр, как и при его заполнении водой. Затем несколько раз измеряют время tистечения объема V исследуемой жидкости , который определяется формулой:
V = 
, (6)
где h— вязкость раствора, а r — его плотность.
Разделив выражение (5) на (6) получим после преобразования формулу для определения вязкости исследуемого раствора:
. (8)
Определив средние значения времени истечения t раствора и t0 воды и зная вязкость h0 воды, плотности ρ раствора и ρ0 воды, находят вязкость h раствора.
Порядок выполнения работы
Схема установки для определения вязкости исследуемого раствора представлена на рис.4. Практическая часть работы выполняется в следующей последовательности:
1.Залейте дистиллированную воду из пробирки в вискозиметр Оствальда до верхней границы нижнего полого резервуара, расположенного в широком колене вискозиметра.
2. С помощью шприца медленно перекачайте воду в полую верхнюю сферу в узкой части вискозиметра на 7-10 мм выше ее верхней границы. Зажмите пальцами патрубок, соединяющий вискозиметр с канюлей шприца.
3.Сняв шприц, отпустите патрубок, теперь вода начнет перетекать в широкое колено вискозиметра под собственным весом.
4.Включите секундомер в тот момент, когда уровень опускающийся жидкости окажется на верхней границе сферы V.
5. Остановите секундомер в тот момент, когда уровень опускающийся жидкости окажется на нижней границе этой сферы, экспериментально определяя таким образом время t0 истечения воды.
6.Опыт повторите 5 раз и для расчета возьмите среднее время истечения воды t0.
7. Вылейте воду из вискозиметра в пробирку для дистиллированной воды и заполните его исследуемой жидкостью.
8.Повторите пункты 2 – 5 и аналогичным образом определите время истечения раствора глицерина t из верхней сферы объемом V (Рис.5), повторив опыт 5 раз.
9. Результаты эксперимента, табличные и расчетные величины занесите в табл. 1. результатов измерений.
Таблица 1.
| Жидкость | Время истечения t, сек | Плотность кг/м3 | Вязкость мПа·с | |||||
| № опыта | tср, с | |||||||
| Вода | 1,0 | |||||||
| Раствор |
На основании полученных экспериментальных и расчетных данных рассчитайте значение вязкости раствора и величину случайной ошибки косвенного измерения вязкости раствора глицерина, при доверительной вероятности γ = 0,95 и количестве измерений n = 5.
Контрольные вопросы:
1. Что определяет коэффициент вязкости жидкости? В каких единицах он измеряется? Укажите связь между системными и несистемными единицами измерения вязкости.
2. Напишите формулу для вычисления силы трения в текущей жидкости. В чем отличие ньютоновских и неньютоновских жидкостей?
3. Каковы значения вязкости воды и вязкость крови? Укажите значение вязкости крови в норме и пределы изменения этого показателя при патологических процессах. Какие факторы влияют на вязкость движущейся крови в организме?
4. Сформулируйте основной закон течения вязкой жидкости. Проведите аналогию между законами гидродинамики и цепи электрического тока.
5. Что такое гидравлическое сопротивление сосуда (трубы), как оно определяется?
6. В чем отличие ламинарного и турбулентного течения жидкости? Что показывает число Рейнольдса?
7. В каких участках сосудистой системы течение крови может иметь турбулентный характер? Как обнаруживается турбулентное течение крови? Каковы физиологические последствия турбулентного течения крови?
8. Опишите суть основных методов определения вязкости жидкости (метод Стокса, капиллярные методы, ротационные методы).
9. Каков порядок действий при определении вязкости жидкости с использованием вискозиметра Оствальда? Выведите необходимую расчетную формулу.
Решить задачи:
1. Какой характер имеет течение жидкости в гладкой трубе при числе Рейнольдса = 2700?
2. Оцените гидравлическое сопротивление сосуда, если при расходе крови в 0,2 л/мин разность давлений на его концах составляет 3 мм.рт.ст.
3. Определите линейную скорость крови в аорте радиусом 1,5 см, если длительность систолы 0,25с, ударный объем крови 60 мл. Каков характер этого кровотока, если критическое число Рейнольдса равно 1160, а плотность крови 1050 кг/м3 ?
Литература:
1. Лещенко В.Г., Ильич Г.К. Медицинская и биологическая физика., Мн, Новое знание, 2011г.
2. Г.К.Ильич. Колебания и волны, акустика, гемодинамика. Пособие. – Мн.: БГМУ, 2000.
3. А.Н. Ремизов. Медицинская и биологическая физика.- М.: Высшая школа, 1987.
4. Горский Ф.К., Сакевич Н.М. Физический практикум с элементами электроники.Мн.: Выш.шк.1978г.
Приборы и принадлежности: вискозиметр Гесса, эталонная жидкость – дистиллированная вода, исследуемая жидкость, вата, спирт.
Вискозиметр
Гесса позволяет измерить величину 
— относительную вязкость исследуемой
жидкости по отношению к эталонной.
Работа вискозиметра основана на формуле
Пуазейля.
Пусть
две различные жидкости с коэффициентом
вязкости 
и 
протекают через один и тот же капилляр
радиусом R,
длиной l.
Запишем формулу Пуазейля для каждой жидкости:
.
Если
в процессе эксперимента обеспечить
условие 
то,
взяв отношение 
получим 
т.е.
для определения относительной вязкости
жидкости достаточно измерить объёмы 
и Q,
ежесекундно протекающие через поперечное
сечение капилляра. Зная 
,
легко рассчитать вязкость исследуемой
жидкости:
.
Вискозиметр Гесса используется в клинике для определения вязкости крови. Схема прибора дана на рис. 14.
Рис. 14
На панели П два одинаковых капилляра, a и б, соединены с проградуированными трубками А и Б, концы которых соединены тройником В, от которого идёт резиновая трубка Д cо стеклянным наконечником Е. Трубка Б имеет кран Г.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Протереть спиртом наконечник Е. Открыть кран Г и, втягивая ртом воздух через наконечник Е, наполнить трубку Б водой до метки 0.
Закрыть кран Г. Наполнить трубку А до метки 0 исследуемой жидкостью.
Открыть кран, всосать обе жидкости так, чтобы исследуемая дошла до метки. При этом вода, как менее вязкая (по сравнению с исследуемой жидкостью), дойдет до более высокой метки, указывающей отношение
Рассчитать вязкость исследуемой жидкости по формуле
результат записать в протокол.
Приложение:
Таблица
вязкости воды 
при
разных температурах
t˚С | 0 | 10 | 20 | 25 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| 1,792 | 1,308 | 1,005 | 0,894 | 0,801 | 0,656 | 0,549 | 0,469 |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
Уравнение неразрывности струи для стационарного течения идеальной жидкости.
Уравнение Бернулли. Следствия из этого уравнения.
Вязкость (внутреннее трение) жидкости. Закон Ньютона для вязкого трения.
Коэффициент вязкости. Единицы измерения вязкости. Ньютоновские и неньютоновские жидкости.
Формула Пуазейля.
Гидравлическое сопротивление.
Ламинарное и турбулентное течение жидкости. Число Рейнольдса.
Метод Стокса для определения коэффициента вязкости.
Лабораторная работа №5 изучение аппарата для гальванизации
Цель работы: изучить действие постоянного тока на ткани и органы, лечебные методики — гальванизация, лечебный электрофорез, устройство и принцип действия аппарата для гальванизации.
Приборы и принадлежности : аппарат для гальванизации, вольтметр,
магазин сопротивлений.
ТЕОРИЯ
Ткани организма по электропроводным свойствам подразделяются на диэлектрики и электролиты. К диэлектрикам относятся твердые ткани: связки, сухожилия, роговой слой кожи, кость без надкостницы, клеточные мембраны. К электролитам — биологические жидкости: кровь, лимфа, спинномозговая жидкость и др. Электролиты содержат большое количество ионов, которые участвуют в различных обменных процессах. По тем участкам, где имеется жидкость (кровеносные и лимфатические сосуды, мышечные и нервные ткани), может протекать электрический ток.
При пропускании постоянного электрического тока и, соответственно, наложении электрического поля ионы упорядоченно перемещаются: положительные — в направлении поля, отрицательные — против. Вследствие этого происходит поляризация тканей, меняется концентрация ионов в клетках и межклеточных жидкостях ( прежде всего ионов Na, K, Cl ), кислотно-щелочное равновесие, водный баланс, усиливается крово- и лимфообращение и т.д. Количество перемещенных ионов определяется величиной пропускаемого тока и создаваемого электрического поля. Дозируя величину тока ( поля) и время воздействия, можно добиться желаемого лечебного эффекта.
На этом основаны две лечебные методики:
гальванизация,
лекарственный ( лечебный) электрофорез.
Гальванизация — метод физиотерапии, при котором используется действие на ткани организма постоянного электрического тока силой несколько миллиампер и, соответственно, электрического поля напряженностью Е=4-10 В/м.
Ток подводят с помощью проводов и пластинчатых электродов, изготовленных из металла, малая химическая активность которых не вызывает появления на электродах ЭДС поляризации. Чаще всего используется свинец. При прохождении постоянного тока через организм возможно возникновение химического и термического ожогов.
Химический ожог вызывают продукты электролиза раствора NaCl, содержащегося в тканях (то есть щелочи и кислоты)
NaCl + H2O NaOH + HCl.
Для устранения химического ожога между электродами и кожей помещают гидрофильные прокладки, смоченные физиологическим раствором или теплой водой. В этом случае кислоты и щелочи накапливаются в прокладках.
Термический ожог вызывает ток, если он достигает значительной величины. Это возможно вследствие того, что электропроводность тканей, и прежде всего кожи, зависит от содержания пота и влаги, поэтому даже при небольшом напряжении на электродах ток, пропускаемый через организм, может быть значительным.
Во избежание термического ожога нельзя превышать допустимое значение плотности тока.
Плотность тока определяется величиной силы тока и площадью электродов ( или прокладки ):
j = I / S.
В зависимости от площади электродов величина допустимой плотности тока может колебаться в пределах от 0,01 до 0,2 mA/ см2. Чтобы при контакте плотность тока была одинакова по всей площади прокладок, электроды и прокладки должны быть плотно прижаты к участку тела. Для этого на электроды кладут подушки с песком. По допустимому значению плотности тока определяют максимальный ток, который можно пропустить через пациента:
Iдоп= jдоп · S.
Лекарственный электрофорез — это введение при помощи постоянного электрического тока и поля лекарственных веществ через кожу и слизистые оболочки. Растворами этих веществ смачивают прокладки под электродами. Вещество, образующее в растворе положительные ионы, вводится с положительного электрода, образующее отрицательные ионы — с отрицательного электрода. Частицы лекарственного вещества под действием тока и поля проникают в толщу кожи и образуют в ней так называемое ионное депо , из которого вымываются лимфой и кровью. При этом методе на организм действуют одновременно постоянный ток ( активный биологический фактор) и лекарственное вещество ( фармакотерапевтический фактор). Продолжительность лечебных процедур от 20 до 40 минут.
При данных методиках необходимо учитывать явление поляризации, возникающее при прохождении постоянного тока через ткани организма. Возникающее электрическое поле поляризации направлено против внешнего поля и противодействует ему. Вследствие этого в тканях ток достигает постоянного значения не сразу, а спустя некоторое время. Поэтому в начале процедуры необходимо следить за показаниями миллиамперметра.
Данные лечебные методики обеспечивают локальность действия на органы и ткани. Оба метода можно осуществить с помощью жидкостных электродов в виде ванн, в которые помещаются конечности пациента.
CХЕМА И ПРИНЦИП РАБОТЫ АППАРАТА
ДЛЯ ГАЛЬВАНИЗАЦИИ
Аппарат для гальванизации состоит из полупроводникового выпрямителя, сглаживающего фильтра, потенциометра, миллиамперметра с шунтом ( рис.1). При включении аппарата в сеть переменное напряжение, подаваемое на его вход, в трансформаторе преобразуется до напряжения, необходимого для работы выпрямителя. При помощи диодов переменный ток выпрямляется, затем сглаживается фильтром и поступает на потенциометр R. C потенциометра напряжение подается на клеммы пациента. Меняя величину подаваемого напряжения, регулируют силу тока в цепи пациента.
Ток измеряется миллиамперметром, параллельно которому подключается шунт (Rш), что обеспечивает достаточную чувствительность прибора при измерении токов значительной величины.
Рассмотрим работу отдельных узлов аппарата.
Выпрямитель — это устройство, преобразующее переменный ток в ток одного направления. Для этой цели используются полупроводниковые диоды. В схеме, изображенной на рис. 1 , двухполупериодный выпрямитель состоит их трансформатора и 4 полупроводниковых диодов, включенных по мостовой схеме. Каждый диод является «стороной» четырехугольника. В одну диагональ этого четырехугольника ( СД ) подается напряжение со вторичной обмотки трансформатора, с другой диагонали (АВ ) выпрямленный ток подается на сглаживающий фильтр, а затем на потенциометр R.
Трансформатор — это устройство для повышения или понижения переменного напряжения. Он состоит из двух обмоток, одна из которых называется первичной, а другая — вторичной. Обмотки трансформатора могут быть намотаны параллельно или расположены на общем сердечнике из магнитомягкого железа; обычно он изготавливается наборным для уменьшения потерь на вихревые токи. В любом случае
принцип действия трансформатора основан на том, что магнитный поток, создаваемый током в первичной обмотке, должен проходить через вторичную обмотку.
При конструировании трансформатора стараются добиться того, чтобы весь (или почти весь) магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой, проходил через вторичную. В дальнейшем мы будем полагать, что это действительно так. Будем также считать омические потери и потери на гистерезис в сердечнике пренебрежимо малыми. Эти предположения вполне оправданны, так как в современных трансформаторах потери обычно не превышают 1%.
Когда на первичную обмотку подается переменное напряжение, возникающий в результате этого переменный магнитный поток возбуждает во вторичной обмотке переменное напряжение той же частоты.
Однако напряжение на обмотках будет различным в зависимости от числа витков в каждой из них.
Согласно закону Фарадея, возникает ЭДС, равная :
в
первичной обмотке ε1=-N1
,
во вторичной — ε2=-N2
.
Напряжение,
приложенное к первичной обмотке, равно
( без учета омических потерь) U1 = —ε1=N1
,
а для вторичной обмотки можно записать: U2= ε 2. С
учетом этого можно теперь получить так
называемое уравнение трансформатора,
показывающее, как напряжение на вторичной
обмотке связано с напряжением на
первичной:
.
Если N2N1, то трансформатор называется повышающим, если же N2N1, то трансформатор называется понижающим. В аппарате для гальванизации выполняется последнее условие.
В аппарате для гальванизации трансформатор кроме того, что преобразует напряжение переменного тока, обеспечивает электробезопасность больного. Индуктивная связь между обмотками исключает возможность непосредственного соединения больного с сетью переменного напряжения в 220 В. В противном случае ( например, заземлении больного ) может произойти электротравма.
Полупроводниковый диод — прибор , основным элементом которого является контакт двух полупроводников с различными типами проводимости: n и p. В полупроводниках n — типа основные носители заряда — электроны, в p -типа — дырки. Контакт двух полупроводников с различными типами носителей заряда называют n-p — переходом ( или электронно-дырочным ). Контактный слой обладает хорошей электропроводимостью только в одном направлении и почти не пропускает ток в другом направлении.
На этом свойстве контактного слоя основана работа диода в качестве выпрямителя.
Потенциалы на концах вторичной обмотки изменяются каждую половину периода. Допустим, в точке С ( верхний конец обмотки ) потенциал положительный, а в точке Д — потенциал отрицательный. В эту половину периода открыты диоды D1 и D3, через них течет ток I1. Диоды D2 и D4 закрыты. В следующую половину периода полярность потенциалов сменится на противоположную : на нижнем конце обмотки потенциал будет положительным, а на верхнем — отрицательным. Открыты диоды D2 и D4, через них течет ток I2. Диоды D1 и D3 закрыты. В обе половины периода на входе в сглаживающий фильтр ( см. дальше) токи I1 и I2 приходят в одном направлении, но меняются по величине ( двухполупериодное выпрямление ) и создают суммарный пульсирующий ток, который представлен на рис. 2
Рис.2
Сглаживающий фильтр.
Выпрямленный ток сильно пульсирует. Сглаживают пульсации при помощи фильтра. В схеме, приведенной на рис. 1 фильтр состоит из конденсаторов C1, C2, C3, включенных параллельно нагрузке R, и резисторов R1 и R2, включенных последовательно с R. Конденсаторы, включенные в фильтр, обладают достаточно большой емкостью.
При нарастании напряжения на вторичной обмотке трансформатора конденсаторы заряжаются через диоды: в рассмотренном выше случае они заряжаются в первую четверть периода через диоды D1 и D3, в третью четверть периода — через диоды D2 и D4 . При уменьшении напряжения на обмотке трансформатора конденсаторы разряжаются через сопротивление нагрузки R ( вторая и четвертая четверти периода ).
Величина сопротивления R значительно больше сопротивления диодов, поэтому разряд конденсатора происходит значительно медленнее его зарядки.
Вследствие этого за время уменьшения напряжения на обмотке до нуля конденсаторы, не успевая разрядиться до конца, подзаряжаются следующим нарастающим импульсом напряжения. В итоге пульсации тока становятся гораздо меньше ( рис. 3).
Рис.3
Таким образом через нагрузочное сопротивление будет протекать значительно сглаженный ток, показанный на рисунке 3 более жирной кривой. В зависимости от величины C1, C2, C3, а также R1 и R2 можно добиться такого состояния, что через нагрузку ( в нашем случае через R) пойдет практически постоянный ток, графическое изображение которого приведено на рис. 4.
Процессы,
происходящие в аппарате для гальванизации,
можно описать и несколько по-другому,
не вдаваясь в физику явлений, а оставаясь
на позициях электротехники. 
Рис.4
Пульсирующий ток, полученный после выпрямителя,попадает в электрический фильтр, состоящий, в нашем случае, из емкостей и сопротивлений.
Действие фильтра основано на том, что через емкость не проходит постоянная составляющая тока, тогда как через активное сопротивление она проходит. Отсюда и название: «ФИЛЬТР» — отфильтровывается переменная составляющая тока.
Пульсирующий ток можно рассматривать как результат сложения постоянного I0 и переменного I~ токов. Эти составляющие можно выделить с помощью фильтра из двух параллельных цепей, содержащих индуктивность и емкость или, если необходимый выпрямленный ток мал и допустима некоторая потеря постоянного напряжения, активное сопротивление и емкость. При этом постоянная составляющая проходит через активное сопротивление, а переменная — через емкость.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Подключить к выходным клеммам аппарата для гальванизации магазин сопротивлений ( имитация сопротивления тканей организма ) и вольтметр.
Снять пять вольтамперных характеристик аппарата для сопротивлений, указанных в таблице, производя замеры силы тока и напряжения на всем диапазоне регулировочного потенциометра. Результаты измерений занести в таблицу.
Построить по полученным данным график зависимости напряжения от силы тока для указанных сопротивлений на одной координатной плоскости.
Рассчитать максимальную плотность тока, которую может дать аппарат при данной площади электродов :
j max =
.
Рассчитать максимальный ток, который допустимо пропускать через пациента при заданной площади электродов:
I доп = j доп· S .
Запись результатов измерений
Сопротивление ”тканей организма”, Ом | № п/п | Сила тока, текущая через пациента, мA | Напряжение, поданное на пациента, В | Площадь электродов S, см2 | jmax= мA/см2 | jдоп, мA/cм2 | Iдоп, мA |
500 | 1 2 3 4 5 | 400 | 0,01 | ||||
1 000 | 1 2 3 4 5 | 200 | 0,1 | ||||
2 000 | 1 2 3 4 5 | 100 | 0,1 | ||||
5 000 | 1 2 3 4 5 | 40 | 0,1 | ||||
10 000 | 1 2 3 4 5 | 20 | 0,2 |
- Что мы делаем
- Контроль температуры
- Вязкость
- Оценить
- приложений
- Автомобильная и Промышленная Отделка
- Coil Coating
- Печать
- Промышленные упаковщики и клеи
- Продукты
- Вискозиметры и контроллеры
- Системы контроля температуры
- ресурсов
- Ресурсы
- Блог
- Инструменты
Как измерить вязкость :: Anton Paar Wiki
Этот тип инструмента играет важную роль в проверке расплава полимера. Устройство возвращает MFR (массовый расход расплава) в [г / 10 минут] или MVR (объемный расход расплава) в [см³ / 10 минут]. Эти параметры помогают оценить качество расплава и предсказать его поведение при переработке. Следовательно, такой инструмент также называется MFR или MVR Tester. [6]
Как работает повышение давления по массе
Определенный вес сверху поршня опускается под действием силы тяжести.Стальной поршень скользит вниз внутри вертикального стального цилиндра, в котором находится образец. Затем образец должен проходить через экструзионную головку (то есть капилляр) в нижней части цилиндра. ISO 1133 устанавливает размеры цилиндра, поршня и матрицы, а также утвержденные весовые единицы. В таких устройствах образец полимера подвергается воздействию средних сдвиговых напряжений (от 3 кПа до 200 кПа) и средних скоростей сдвига (от 2 с -1 до 200 с -1 ). [6]
Капиллярные вискозиметры высокого давления с электроприводом
Такой вискозиметр работает так же, как весоизмерительный инструмент (см. Раздел выше).Однако вес заменяется приводным двигателем, который реализует высокие значения напряжения сдвига (до 900 кПа) и средние и высокие скорости сдвига (около 1500 с -1 ). Типичные области применения — высоковязкие вещества, такие как полимерные расплавы, а также ПВХ-пластизоли, смазки, герметики, клеи и керамические массы. [6]
капиллярные вискозиметры, использующие давление газа
Эти устройства имеют стеклянный или стальной капилляр с точным внутренним диаметром и длиной.Внутренний диаметр составляет от 0,2 мм до 1 мм, а длина — от 30 мм до 90 мм. Газ проталкивает образец через капилляр при заданном давлении. Этот метод может работать в диапазоне скоростей сдвига до 1 000 000 с -1 . Однако значения напряжения сдвига не превышают среднего диапазона (типичное значение составляет 25 кПа). Размеры капилляра показывают, что этот тип устройства предназначен для веществ со средней и низкой вязкостью: минеральных масел, бумажных покрытий и дисперсий, а также для растворов полимеров, используемых для производства синтетических волокон на прядильных машинах. [6]
Тестируемый образец может находиться в прямом контакте с движущим газом или через гибкую мембрану. Например, используется сжатый воздух или инертный газ, такой как технический азот. [6]
,Многие встроенные вискозиметры используют разные методы измерения с точки зрения способа измерения вязкости или того, как они обеспечивают пополнение жидкости в области измерения. Соответственно, это приводит к некоторой степени компромисса при сравнении измеренных значений вязкости от датчика процесса с данными, полученными из лабораторного оборудования. [1]
Капиллярный тип
В лаборатории измерение вязкости с использованием капилляра будет в основном включать заполнение капилляра в форме трубки жидкостью и измерение времени, необходимого для опорожнения этой трубки в условиях с контролируемой температурой.Основной силой, движущей поток жидкости, будет сила тяжести. Лишь несколько типов лабораторных капилляров будут использовать постоянное давление вместо гравитации. Тип технологического капилляра будет использовать в основном постоянный поток через четко определенную трубу, поддерживаемую либо насосом, либо клапаном давления.
Падение давления на капилляре измеряется датчиком перепада давления, который соединен с входной и выходной сторонами капилляра. Выход датчика перепада давления является линейным показателем вязкости процесса и используется для индикации, регистрации или управления процессом. [4] Температура должна быть стабильной по всему капилляру, чтобы избежать влияния температуры на показания вязкости, а расход должен измеряться с высокой точностью.
Падающие элементы типа
Методы падающего или катящегося шарика очень хорошо известны в лаборатории. Когда соответствующий падающий элемент движется в жидкости, измеряется время, необходимое для прохождения определенной длины. Это может применяться для обработки с использованием цилиндрического поршня, движущегося внутри жидкости.Скорость движения зависит от вязкости.
Теоретически оба метода измеряют абсолютные значения вязкости в ньютоновских жидкостях и поэтому в основном используются для анализа этих жидкостей. При измерении неньютоновских жидкостей полученное единственное значение вязкости может дать только эквивалентную или среднюю ньютоновскую вязкость.
Тип колебаний
Колеблющийся тип не имеет дополнительного метода в лаборатории, но имеет некоторые преимущества при установке в процессе.Все вискозиметры колеблющегося типа являются простыми устройствами, легко размещаются в поточной линии и легко моются. Однако измерение зависит от скорости потока, проходящего через вибрирующий датчик, и полученное значение в лучшем случае является колебательным параметром, который для материалов, которые обычно измеряются, не обязательно может быть соотнесен с измерениями в автономном режиме. [1]
Тип вращения
Тип вращения, использующий стандартизированную систему цилиндра и чашки и измеряющий крутящий момент, необходимый при определенной скорости, лучше всего подходит для лабораторных методов, дающих самые сложные значения.Однако при использовании такого типа в процессе все еще существуют ограничения. В общем, типы вращения не обеспечат надлежащего обмена жидкости на датчике и не обеспечат долговременную стабильность датчика. Поэтому эти конкретные типы будут использоваться только с компромиссами в конструкции, отличающимися от стандартизированной настройки и измерения. Тем не менее, типы вращения будут наиболее близки к тому, что в настоящее время измеряется в лаборатории.
Приемлемость определенного компромисса, связанного с каким-либо инструментом, зависит от характера измеряемых жидкостей.Тиксотропные жидкости для разжижения при сдвиге очень трудно измерить даже в лучших встроенных вискозиметрах в идеальных лабораторных условиях. Измерять такие жидкости на линии чрезвычайно сложно. Хотя большинство инструментов откалиброваны для получения эквивалентной ньютоновской вязкости, это не всегда очень полезно для сложных материалов. Если, с другой стороны, представляющие интерес жидкости легко измерить, они практически не зависят от времени и лишь слегка неньютоновы, тогда будет достаточно практически любого метода, поскольку может быть установлена надежная корреляция между линейными и автономными измерениями. [1]
Измерение емкости жидкой вискозы NDJ-1 100000mPas Портативный вискозиметр со смазочной краской Пластиковый тестер вязкости
1.General
Роторный вискозиметр NDJ-1 — это новый прибор, используемый для определения вискозной емкости и абсолютной вязкости жидкости. NDJ-1 широко используется для определения и измерения вязкости жидкости во многих областях, таких как смазка, окраска, пластика, фармацевтика и клеи.Это точный инструмент для контроля и контроля стабильного качества продукции на производстве.
Примечание:
Мы отправим вилку напряжения в соответствии с вашей страной.
Если вы являетесь страной на напряжение 220В, мы настроим ее для вас.
Если вы являетесь страной на напряжение 110 В, мы настроим адаптер преобразователя напряжения, который может преобразовывать напряжение.но вам нужно доплатить 50 долларов США. По сравнению с 220 В. Это без работы хорошо.
Основные технические данные
1) Диапазон измерения: 1-100.000 мПа · с
2) Характеристики ротора: 0, 1, 2, 3, 4, 5, ротор пяти типов (ротор 0 # может измерять вискозиметр от низкого вискозиметра до 0,1 мПа · с)
3) Погрешность измерения: ± 5% (ньютоновская жидкость)
4) Электропитание: напряжение — 220 ± 22 В, частота — 50 Гц ± 0.5Гц
5) Размеры: 300 мм × 300 мм × 450 мм
6) Вес нетто: 1,5 кг (база не входит в комплект)
3. Принцип
1) （Рисунок 1） Синхронный двигатель вращается со стабильной скоростью, подключает диск весов через шпиндель и вращающийся вал, приводит роторы во вращение. На роторы действует момент крутящего момента, пропорциональный вязкости жидкости из-за гистерезиса жидкой вискозы. Крутящий момент будет измеряться датчиками и обрабатываться до вязкости и отображаться на дисплее.
2) Скорость может быть изменена с помощью зубчатой системы и сцепления, управляемых поворотной ручкой, четырех дополнительных скоростей.
3) В зависимости от оборудования, будут прикреплены разные роторы (пять роторов: NO.0-NO.4), их можно выбирать со скоростью в зависимости от вязкости жидкости.
4) Фиксированный механизм управления указателя используется для точного считывания. Когда скорость настолько высокая (30 об / мин, 60 об / мин), что вы не можете получить показания во время вращения, нажмите джойстик указателя ，, чтобы зафиксировать указатель, чтобы получить показания.
5) Кронштейн ротора используется для защиты роторов и стабильности измерения, более надежный результат измерения может быть достигнут с помощью защитного кронштейна.
6) Его можно использовать в качестве портативного инструмента, назначенного фиксированного кронштейна и подъемной системы. Как правило, это следует исправить, когда определяют небольшое количество или температуру фиксируют в лаборатории.
7) Прибор оснащен шестернями и демпфирующим подъемным механизмом. Стабильно для подъема инструмента.
8) Весь набор инструментов имеет хорошую герметичную упаковку для обеспечения точности инструмента.
Установка
1. Извлеките из упаковки кронштейн, упаковку, стойку и т. Д.
2. Прикрутите колонку к резьбовому отверстию за кронштейном и поместите поверхность профиля зуба в колонку, обращенную к кронштейну. Затяните шестигранную гайку гаечным ключом, чтобы предотвратить движение колонны.
3. Вращением поверните ручку подъемного патрона, чтобы проверить гибкость и привлекательность подъемного патрона. Если подъемный патрон слишком ослаблен и слишком туго, можно использовать гаечный ключ с шестигранной головкой для регулировки затяжки винта. Так что он может подниматься сверху вниз. И это подходит для жесткой, чтобы предотвратить ситуацию автоматического падения после установки вискозиметра.
4. Извлеките упаковку из вискозиметра и установите ее на подъемный цанги ， затяните ее с помощью установочного винта рукоятки, чтобы избежать ослабления (насколько это возможно, уровня), подключите источник питания, снимите резиновую полоску на джойстике указателя, прикрутите гайку защиты Снять крышку под прибором, снять защитную крышку.
5. Отрегулируйте регулировочный винт и поместите ротор в измеряемую жидкость, пока отметка уровня на роторе не достигнет поверхности жидкости.
Деталь отгрузки
Мы отправляем по всему миру, за исключением APO / FPO
Товары доставляются из Китая авиапочтой, доставить в большинство стран в течение 15-25 рабочих дней
Время доставки зависит от пункта назначения и других факторов, может занять до 30 рабочих дней
Оплата
Мы принимаем Alipay и Paypal, кредитные карты, Money Booker, T / T, Western Union, здесь
Все основные кредитные карточки принимаются через безопасный платежный процессор ESCROW.
Гарантия и гарантия
Гарантия 12 месяцев. Купить с уверенностью
Если вы не удовлетворены, когда вы получите ваш товар, пожалуйста, верните его в течение 14 дней для замены или возврата денег. Пожалуйста, свяжитесь с нами, прежде чем вернуть его.
Если товар неисправен в течение 3 месяцев, мы вышлем вам отзыв без дополнительной оплаты или предложим возврат денег после получения неисправного товара.
Если товар неисправен через 3 месяца, вы все равно можете отправить его нам.Мы вышлем вам новый после получения дефектного элемента. Но вам придется заплатить дополнительную плату доставку.
Обратная связь
Мы зависим от удовлетворенности клиентов, чтобы добиться успеха, ваши положительные отзывы 5 звезд очень важны для нас, если вы удовлетворены нашим продуктом, пожалуйста, оставьте нам положительный отзыв ( 5 звезд )
Пожалуйста, не оставляйте нам отрицательный отзыв, прежде чем связаться с нами, мы сделаем все возможное, чтобы решить эту проблему, пожалуйста, помогите нам улучшить
Другие политики
Мы не несем ответственности за любые таможенные пошлины или налог на импорт.
Все письма будут даны ответы в течение 1 рабочего дня. Если вы не получили наш ответ, пожалуйста, повторно отправьте ваше письмо, и мы ответим вам как можно скорее.
Только серьезный покупатель! Пожалуйста, разместите ставку, только если вы согласны со всеми пунктами
FAQ
Q: есть ли номер для отслеживания моего товара?
A: Если вы хотите, чтобы посылка отслеживалась, пожалуйста, выберите Китай воздушной почтой, Сингапур или экспресс
Q: этот продукт поставляется с розничной упаковке?
A: Мы объявили детали упаковки в описании каждого продукта, пожалуйста, проверьте его, спасибо!
Q: Я являюсь торговым посредником, я хотел бы купить много единиц вашего товара, какова оптовая цена?
A: Если вы хотите купить большое количество, пожалуйста, отправьте нам письмо, мы дадим вам лучшую цену, спасибо!
