double arrow

Капиллярный метод вискозиметрии


Метод капиллярной вискозиметрии опирается на закон Пуазейля о вязкой жидкости, описывающий закономерности движения жидкости в капилляре. Приведем уравнение гидродинамики для стационарного течения жидкости, с вязкостью η через капилляр вискозиметра:

Q = πR4p/ηL=η=πR4p/SQL

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, Пас;

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 неопределенной кинетической энергии. Следовательно, в урав­нение Пуазейля необходимо ввести некоторую поправку на кинетическую энергию, называемую поправкой Хагенбаха:




η=(πR4p/SQL) - (hQd/Sπ).

где h - коэффициент, стремящийся к единице, d —плотность исследуемой 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

L4=L+nR.

n - определяется экспериментально на основе изменений при разных значе­ниях L и примерно равен единице.

Метод капиллярной вискозиметрии вполне можно отнести к высокоточно­му методу вискозиметрии в силу того, что относительная погрешность изме­рении составляет доли процента, в зависимости от подбора материалов вис­козиметра и точности отсчёта времени, а также иных параметров, участвую­щих в методе капиллярного истечения. Этот метод годится только для изме­рения кинематической вязкости независимо от скорости сдвига.







Сейчас читают про: