MěřeníKinematická viskozita(ν), definované jako dynamická viskozita (μ) dělená hustotou tekutiny (ρ) (ν=μ / ρ), obvykle zahrnuje načasování toku tekutiny pod gravitací kalibrovanou skleněnou kapilární trubicí. Nejběžnější a standardizované metody používajíSkleněné kapiláry viskokometry. Zde je rozdělení procesu a klíčových metod:
Primární metoda: kapilára viscocommetry (metoda časovaného toku)
Princip:Čas, který trvá, než pevný objem tekutiny protéká kalibrovanou kapilární trubicí pod gravitací, je přímo úměrná jeho kinematické viskozitě.
Klíčové standardy:ASTM D445, ISO 3104, IP 71.
Zařízení:
ViscometrPřesně vyrobená skleněná trubice s kapilární sekcí a specifickými žárovkami nádrže. Mezi běžné typy patří:
Ostwaldův viskometr:Jednoduchý design, dobrý pro průhledné tekutiny.
Ubbelohde viscometer (pozastavená úroveň):Má další nádrž („žárovka C“) zajišťující, že hlava kapaliny je nezávislá na nabitém objemu, což je ideální pro přesnou práci a snadnější čištění. Nejběžnější typ pro moderní laboratoře.
Rutinní/neprůhledná rutina:Upraveno pro neprůhledné tekutiny, kde je meniskus těžko vidět.
Fitzsimons Viscometer:Navrženo pro velmi viskózní tekutiny.
Konstantní teplotní vana:Vysoce stabilní lázeň (obvykle v rámci ± 0,01 stupňů nebo lepší) naplněná průhlednou tekutinou (vodou, olejem nebo silikonem) obklopujícím viskozimetr. Kontrola teploty jeKritické(běžné tempy: 25 stupňů, 40 stupňů, 100 stupňů).
Teploměr:Vysoký přesný, kalibrovaný teploměr.
Časovač:Vysoce přesný časovač (přesnost ± 0,1 sekundy nebo lepší).
Čištění a sušení vybavení:Rozpouštědla, sušení pecí, vakuových potrubí.
Postup:
Čisté a suché:Důkladně čistě a osušte viskozimetr pomocí vhodných rozpouštědel a metod (sušení trouby, vakuum).
Účtovat:Představte přesný objem vzorku tekutiny do nádrže Viscometer (obvykle přes Pipette do žárovky A pro UBBELOHDE).
Ekvilibrát:Připevněte viskozimetru svisle do vany s konstantní teplotou. Umožněte dostatek času (často 30+ minut), aby vzorek dosáhl přesné teploty lázně.
Měření doby toku:
Pro UBBELOHDE: Naneste sací (nebo tlak) a natáhněte vzorek kolem horního časovací značky do žárovky B. Uvolněte sací/tlak.
Nechte vzorek volně proudit zpět dolů přes kapiláru pod gravitací.
Spusťte časovač přesně, když meniskus předává horní známku časování.
Zastavte časovač přesně, když meniskus předává dolní časovací značku.
Zaznamenejte dobu toku (t) během několika sekund. Opakujte několikrát (např. 4 běhy) zajistit, aby byly výsledky opakovatelné v rámci specifikace (např. ASTM vyžaduje po sobě jdoucí běhy v rámci 0,1% příbuzného).
Vypočítejte kinematickou viskozitu:
ν = C * t
ν=Kinematická viskozita (mm²/s nebo CST, kde 1 CST=1 mm²/S)
C=konstanta Viscometer (kalibrační konstanta, jednotky Mm²/S²)
T=průměrná doba toku (sekundy)
Důležité faktory a úvahy:
Teplota:Viskozita je vysoce závislá na teplotě. Přesná a stabilní regulace teploty je neelegovatelná.
Kalibrační konstanta Viscometer (C):Každý viskozimetr je jedinečně kalibrován pomocí tekutin známé viskozity (standardní referenční oleje, které lze vystopovat na NIST nebo podobné národní laboratoře). C je určen: c=ν_standard / t_standard. Kalibrace musí být provedena při stejné teplotě a použití stejného postupu jako měření vzorku.
Čistota:Jakékoli zbytky nebo kontaminace v kapilárně drasticky ovlivňují dobu toku.
Vertikální zarovnání:Viscometer musí být dokonale svislý.
Načasovací značky:Meniscus musí být přečten přesně u značek.
Kinematický rozsah:Různé typy viskozimetrů a velikosti kapilár pokrývají různé rozsahy viskozity. Vyberte příslušný viskozimetr, takže doba toku spadá do optimálního rozsahu (obvykle 200-1000 sekund, i když standardy často umožňují 150-1000s).
Bubliny:Vzduchové bubliny zachycené v kapilárách nebo žárovkách způsobí významné chyby.
Alternativní/související metody:
Konverze z dynamické viskozity:
Změřte dynamickou viskozitu (μ) pomocí metody, jako je rotační viskozimetr (např. Brookfield), která aplikuje smykové napětí.
Změřte hustotu tekutiny (ρ) pomocí pycnometru nebo měřiče digitální hustoty.
Vypočítejte kinematickou viskozitu: ν=μ / ρ.
Automatizované viskokomery:Moderní nástroje automatizují kapilární metodu. Přesně kontrolují teplotu, detekují meniskus (často opticky), časem toku, vypočítají viskozitu a mohou dokonce čistit viskozimetr mezi vzorky. Sledují stejný základní princip, ale nabízejí vysokou propustnost a sníženou chybu operátora.
Padající sféra Viscometer:Měří doba potřebná, aby koule známé hustoty a průměru klesla o pevnou vzdálenost tekutinou ve zkumavce pod gravitací. Primárně měří dynamickou viskozitu (prostřednictvím Stokesova zákona), ale pokud je známa hustota, lze vypočítat kinematickou viskozitu. Méně běžné pro standardní měření kinematické viskozity ve srovnání s kapilárními metodami.
Stručně řečeno:
TheStandardní, primární metodaPro měření kinematické viskozity zahrnuje použití akalibrovaný skleněný kapilární viskozimetr(jako ubbelohde) ponořené do avysoce stabilní konstantní teplotní lázeň, přesně měřeníčasProtékání mezi dvěma značkami při gravitaci trvá pevný objem tekutiny a tentokrát se vynásobí viskozimetemKalibrační konstanta. Pro spolehlivé výsledky jsou nezbytné přísné dodržování postupů uvedených ve standardech (ASTM D445, ISO 3104) a pečlivá pozornost na čistotu, kontrolu teploty a přesnost načasování.