اندازه گیریویسکوزیته سینمایی(ν) ، به عنوان ویسکوزیته پویا (μ) که توسط چگالی سیال (ρ) تقسیم می شود (ν=μ / ρ) تعریف می شود ، به طور معمول شامل زمان بندی جریان یک مایع در زیر گرانش از طریق یک لوله مویرگی شیشه ای کالیبره شده است. متداول ترین و استاندارد ترین روش ها استفاده می کنندویسکاترهای مویرگی شیشه ایبشر در اینجا تفکیک فرایند و روشهای کلیدی وجود دارد:
روش اصلی: ویسکومتر مویرگی (روش جریان به موقع)
اصل:مدت زمان لازم برای جریان یک حجم ثابت از طریق یک لوله مویرگی کالیبره شده تحت گرانش به طور مستقیم با ویسکوزیته سینماتیک آن متناسب است.
استانداردهای کلیدی:ASTM D445 ، ISO 3104 ، IP 71.
دستگاه:
ویسکومتر:یک لوله شیشه ای دقیقاً تولید شده با بخش مویرگی و لامپ های مخزن خاص. انواع متداول عبارتند از:
Ostwald Viscometer:طراحی ساده ، برای مایعات شفاف مفید است.
Ubbelohde Viscometer (سطح معلق):دارای یک مخزن اضافی ("لامپ C") است که از سر مایع مستقل از حجم شارژ شده است و آن را برای کار دقیق و تمیز کردن آسان تر ایده آل می کند. متداول ترین نوع برای آزمایشگاه های مدرن.
روال/مات Cannon-Fenske:اصلاح شده برای مایعات مات که در آن منیسک سخت است.
ویسکومتر Fitzsimons:برای مایعات بسیار چسبناک طراحی شده است.
حمام دمای ثابت:یک حمام بسیار پایدار (به طور معمول در 0.01 درجه یا بهتر) پر از یک مایع شفاف (آب ، روغن یا سیلیکون) اطراف ویسکومتر است. کنترل دما استبحرانی(تمایلات مشترک: 25 درجه ، 40 درجه ، 100 درجه).
دماسنج:دماسنج با دقت بالا و کالیبره شده.
تایمر:تایمر با دقت بالا (دقت 0.1 ثانیه یا بهتر).
تجهیزات تمیز کردن و خشک کردن:حلال ها ، اجاق های خشک ، خطوط خلاء.
رویه:
تمیز و خشک:ویسکومتر را با استفاده از حلالها و روشهای مناسب (خشک کردن اجاق گاز ، خلاء) کاملاً تمیز و خشک کنید.
هزینه:حجم دقیق نمونه سیال را به مخزن ویسکومتر وارد کنید (معمولاً از طریق پیپت به لامپ A برای Ubbelohde).
تعادل:ویسکومتر را به صورت عمودی در حمام دمای ثابت سوار کنید. برای رسیدن به دمای دقیق حمام ، زمان کافی (اغلب 30+) را مجاز می دانید.
زمان جریان را اندازه گیری کنید:
برای Ubbelohde: از مکش (یا فشار) استفاده کنید تا نمونه را از روی علامت زمان بندی بالایی در لامپ بکشید. مکش/فشار را آزاد کنید.
اجازه دهید نمونه به صورت آزادانه از طریق مویرگی تحت گرانش جریان یابد.
تایمر را دقیقاً شروع کنید زیرا منیسک از علامت زمان بندی بالایی عبور می کند.
تایمر را دقیقاً متوقف کنید زیرا منیسک از علامت زمان بندی پایین عبور می کند.
زمان جریان (t) را در ثانیه ثبت کنید. چندین بار تکرار کنید (به عنوان مثال ، 4 اجرا) اطمینان از نتایج قابل تکرار در مشخصات (به عنوان مثال ، ASTM نیاز به اجرای متوالی در 0.1 ٪ نسبی دارد).
ویسکوزیته سینماتیک را محاسبه کنید:
ν = C * t
ν=ویسکوزیته سینماتیک (mm²/s یا cst ، جایی که 1 cst=1 mmm²/s)
C=ثابت ویسمومتر (ثابت کالیبراسیون ، واحدها mm²/s²)
T=میانگین زمان جریان (ثانیه)
عوامل و ملاحظات مهم:
دما:ویسکوزیته بسیار وابسته به دما است. کنترل دما دقیق و پایدار غیر قابل مذاکره است.
ثابت کالیبراسیون ویسکومتر (C):هر ویسکومتر با استفاده از مایعات ویسکوزیته شناخته شده (روغنهای مرجع استاندارد قابل ردیابی برای آزمایشگاههای ملی NIST یا مشابه) به طور منحصر به فرد کالیبره می شود. C توسط: C=ν_standard / t_standard تعیین می شود. کالیبراسیون باید در همان دما و با استفاده از همان روش اندازه گیری نمونه انجام شود.
پاکیزگی:هرگونه باقیمانده یا آلودگی در مویرگی به شدت بر زمان جریان تأثیر می گذارد.
تراز عمودی:ویسکومتر باید کاملاً عمودی باشد.
علائم زمان بندی:منیسک باید به طور دقیق در علائم خوانده شود.
دامنه سینماتیک:انواع مختلف ویسکومتر و اندازه مویرگی محدوده های مختلف ویسکوزیته را پوشش می دهد. ویسکومتر مناسب را انتخاب کنید تا زمان جریان در محدوده بهینه کاهش یابد (معمولاً 200-1000 ثانیه ، اگرچه استانداردها اغلب 150-1000 را مجاز می دانند).
حباب ها:حباب های هوایی به دام افتاده در مویرگی یا لامپ ها باعث ایجاد خطاهای قابل توجهی می شوند.
روشهای جایگزین/مرتبط:
تبدیل از ویسکوزیته پویا:
ویسکوزیته پویا (μ) را با استفاده از روشی مانند ویسکومتر چرخشی (به عنوان مثال ، بروکفیلد) اندازه گیری کنید که استرس برشی را اعمال می کند.
چگالی سیال (ρ) را با استفاده از یک سنج سنج سنج یا تراکم دیجیتال اندازه گیری کنید.
ویسکوزیته سینماتیک را محاسبه کنید: ν= μ / ρ.
ویسکومتر خودکار:ابزارهای مدرن روش مویرگی را خودکار می کنند. آنها دقیقاً دما را کنترل می کنند ، منیسک (که اغلب از نظر نوری) را تشخیص می دهند ، زمان جریان را تشخیص می دهند ، ویسکوزیته را محاسبه می کنند و حتی ممکن است ویسکومتر را بین نمونه ها تمیز کنند. آنها از همان اصل اساسی پیروی می کنند اما توان بالا و خطای اپراتور را کاهش می دهند.
ویسکومتر کره سقوط:مدت زمان لازم را برای حوزه چگالی و قطر شناخته شده اندازه می گیرد تا فاصله ثابت از طریق مایع در یک لوله تحت گرانش قرار گیرد. در درجه اول ویسکوزیته پویا (از طریق قانون استوکس) را اندازه گیری می کند ، اما در صورت شناخته شدن چگالی می توان ویسکوزیته سینماتیک محاسبه کرد. برای اندازه گیری ویسکوزیته سینماتیک استاندارد در مقایسه با روشهای مویرگی کمتر رایج است.
به طور خلاصه:
درروش استاندارد ، اولیهبرای اندازه گیری ویسکوزیته سینماتیک شامل استفاده از aویسکومتر مویرگی شیشه ای کالیبره شده(مانند ubbelohde) در یک غوطه ورحمام دمای ثابت بسیار پایدار، دقیقاً اندازه گیریزمانبرای یک حجم ثابت از مایعات بین دو علامت تحت گرانش جریان می یابد و این بار توسط ویسکومتر ضرب می شودثابتبشر پیروی دقیق به رویه های بیان شده در استانداردها (ASTM D445 ، ISO 3104) و توجه دقیق به نظافت ، کنترل دما و دقت زمان برای نتایج قابل اعتماد ضروری است.