Віскозиметри

У харчовій промисловості досить часто в’язкість вимірюється в умовних одиницях (градусах ВУ), — це відношення часу витікання визначеного обсягу аналізованої рідини довчасного витікання такого ж обсягу дистильованої води.

В'язкість можна виміряти за допомогою віскозиметра
В’язкість можна виміряти за допомогою віскозиметра

Необхідно відзначити сильну залежність в’язкості рідини від температури (наприклад, збільшення температури рідини на 1 °С призводить до зменшення в’язкості в середньому на 4%). Для виміру в’язкості застосовують різні за принципом дії вимірювальні перетворювачі в’язкості: капілярні (віскозиметри витікання), з падаючим тілом (кулькові віскозиметри), ротаційні, вібраційні, акустичні тощо.

Про ротаційні віскозиметри описано в окремій статті.

Вимірювальні перетворювачі в’язкості

У загальному випадку засоби виміру в’язкості складаються з первинного перетворювача в’язкості й уніфікованого вторинного приладу.

Капілярний віскозиметр працює на основі закону Пуазейля: обсяг рідини, що протікає за секунду через поперечний переріз капілярної трубки, прямопропорційний різниці діаметра d трубки і зворотній пропорційний довжині трубки і коефіцієнту динамічної в’язкості μ.

закон Пуазейля

Зв’язок коефіцієнта к з коефіцієнтом динамічної в’язкості μ встановлена пізніше Стоксом: k=’Pi;/128μ При постійних значеннях Q,d і t в’язкість μ=kl∆p. Таким чином, вимір в’язкості зводиться до виміру різниці тисків на кінцях капілярної трубки.

Аналізована рідина з постійною витратою від точки відбору прокачується насосом (1) через вимірювальний капіляр (3). Перепад (різниця) тисків на трубці вимірюється дифманометром (5) і далі вторинним приладом (4). Діаметр d (рідше довжина, через конструктивні обмеження) капілярної трубки вибирається залежно від меж виміру і роду аналізованої рідини. Перетворювач встановлюється обов’язково в термостатуючому пристрої (2). Межа виміру капілярних віскозиметрів від 3 до 10 Па с, що допускає похибку не більш ± 1%.

Схема капілярного віскозиметра

Рисунок 1 — Схема капілярного віскозиметра

Існує багато інших конструктивних рішень віскозиметрів, що використовують закон Пуазейля: шнекові, поршневі для високов’язких рідин тощо. Однак усі капілярні віскозиметри використовуються тільки для контролю в’язкості щодо чистих і однорідних рідин, що не містять зважених частинок і пухирців газів.

Кулькові віскозиметри можуть застосовуватися для виміру в’язкості різних прозорих і непрозорих рідин.

Принцип дії кулькових віскозиметрів заснований на використанні закону Стокса, що визначає силу опору V, випробовувану твердою кулькою при його повільному поступальному русі в необмежено в’язкій рідині. Швидкість падіння кульки у грузлій рідині буде мірою в’язкості: iu=2[(pc-pk)r2gjvy9, де рс і рк — густина відповідно середовища і кульки.

Віскозиметри з падаючим тілом застосовуються для виміру в’язкості дуже грузлих однорідних рідин, що не містять різних забруднень і пухирців газів.

На рис. 3. наведено схему пристрою автоматичного віскозиметра (безперервної дії) з падаючою кулькою. Залежно від в’язкості середовища, що постійно прокачується через вимірювальну камеру (відрізок немагнітної трубки (1) з каліброваним внутрішнім перетином), витрата (або швидкість протікання) рідини регулюється в широких межах за допомогою блоку керування (6), двигуна (5), насоса (4).

Віскозиметри

Рисунок 2 — Схема кулькового віскозиметра

Кулька (3), яка виконує роль сердечника ДТ-перетворювача (2), утримується висхідним потоком рідини в середньому положенні, при цьому сигнал розбалансу дорівнює нулю. При зміні в’язкості середовища кулька переміщається незначно щодо середнього положення, що призводить до появи керуючого сигналу розбалансу підсилювача, що через блок керування (6) регулює швидкість переміщення рідини в такий спосіб і доти, поки кулька не повернеться у своє первісне положення (відносно нейтралі ДТП): Межі виміру віскозиметра (до 100 Пас) можна змінювати в широкому діапазоні, змінюючи масу кульки. Перетворювач можна використовувати у варіанті, що занурюється або включеним у байпасну лінію. Основна похибка не більш ±0,5%.

Кулькові віскозиметри досить перспективні для застосування на лініях виробництва паст, згущених харчових продуктів.

Схожа інформація: Густиноміри.

 

Subscribe

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *