4.2.2. Методы ротационной вискозиметрии
Распространение получили два метода:
- метод коаксиальных цилиндров (метод Куэтта);
- метод "конус - плоскость".
Непосредственно измеряемыми величинами являются:
- крутящий момент Мк, действующий на одну из контактирующих с жидкостью рабочих поверхностей;
- угловая скорость одной из рабочих поверхностей ω;
- геометрические размеры рабочих поверхностей.
Для цилиндрического кольцевого зазора (рис. 4.6, а) при малых значениях h и рабочей высоты Н внутреннего цилиндра, погруженного в жидкость, вязкость которой измеряется, напряжение сдвига в слое радиусом r определяется по формуле
169
Рис. 4.6. Схемы ротационных вискозиметров:
а - системы концентрических цилиндров (1 - наружный цилиндр радиусом Rн, 2 - внутренний цилиндр радиусом Rв, 3 - центрирующая ось, 4 - дно рабочего цилиндра); б - системы конус-плоскость (1 - цилиндр, 2 - конус, 3 - ось)
скорость сдвига -
= 2dω/dr,
где ω - угловая скорость ламинарно перемещающихся слоев среды.
Для ньтоновских жидкостей
поэтому
Для неньютоновских жидкостей
В случае малых значений h = Rн - Rв в условиях ламинарного потока можно принять, что
В связи с тем что существенное влияние на результаты измерений ηэф оказывает дно прибора, в расчеты вносят поправку в виде некоторой величины H0, которую суммируют с рабочей высотой Н. Поэтому при вычислении ηэф и τ учитывают величину Н' = Н + H0. Значения H0 находят, проведя ряд измерений Мк и ω при различных H и экстраполируя эту зависимость к Mк/ω → 0.
170
В вискозиметрах типа "конус - плоскость" (см. рис. 4.6, б) угол между образующей конуса и плоскостью а составляет лишь несколько градусов, и поэтому силовое поле в зазоре между ними достаточно однородно.
Значения = ω/α и τ = (3/2)(МкπR3), поэтому
171
