คุณวัดความหนืดจลศาสตร์ได้อย่างไร?

การวัดความหนืดจลน์(ν), กำหนดเป็นความหนืดแบบไดนามิก (μ) หารด้วยความหนาแน่นของของเหลว (ρ) (ν=μ / ρ) โดยทั่วไปจะเกี่ยวข้องกับการไหลของของเหลวภายใต้แรงโน้มถ่วง วิธีการใช้งานที่พบบ่อยและเป็นมาตรฐานมากที่สุดเครื่องวัดเส้นเลือดฝอยแก้ว- นี่คือรายละเอียดของกระบวนการและวิธีการสำคัญ:

วิธีการหลัก: capillary viscometry (วิธีการไหลที่หมดเวลา)

หลักการ:เวลาที่ใช้สำหรับปริมาณคงที่ของของเหลวในการไหลผ่านท่อเส้นเลือดฝอยที่สอบเทียบภายใต้แรงโน้มถ่วงจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความหนืดจลน์

มาตรฐานคีย์:ASTM D445, ISO 3104, IP 71

เครื่องมือ:

Viscometer:ท่อแก้วที่ผลิตอย่างแม่นยำพร้อมส่วนของเส้นเลือดฝอยและหลอดไฟอ่างเก็บน้ำเฉพาะ ประเภททั่วไป ได้แก่ :

Ostwald Viscometer:การออกแบบที่เรียบง่ายเหมาะสำหรับของเหลวที่โปร่งใส

Ubbelohde Viscometer (ระดับระงับ):มีอ่างเก็บน้ำพิเศษ ("หลอดไฟ C") ทำให้มั่นใจได้ว่าหัวของเหลวนั้นเป็นอิสระจากปริมาณที่เรียกเก็บทำให้เหมาะสำหรับการทำงานที่แม่นยำและทำความสะอาดได้ง่ายขึ้น ประเภทที่พบบ่อยที่สุดสำหรับห้องปฏิบัติการสมัยใหม่

CANNON-FENSKE กิจวัตร/ทึบแสง:ดัดแปลงสำหรับของเหลวทึบแสงที่ meniscus มองเห็นได้ยาก

Viscometer Fitzsimons:ออกแบบมาสำหรับของเหลวที่มีความหนืดมาก

อุณหภูมิอุณหภูมิคงที่:อ่างอาบน้ำที่มีความเสถียรสูง (โดยทั่วไปจะอยู่ภายใน± 0.01 องศาหรือดีกว่า) ที่เต็มไปด้วยของเหลวโปร่งใส (น้ำน้ำมันหรือซิลิโคน) รอบตัววัดความคิดเห็น การควบคุมอุณหภูมิคือวิกฤต(อุณหภูมิทั่วไป: 25 องศา, 40 องศา, 100 องศา)

เทอร์โมมิเตอร์:เทอร์โมมิเตอร์ที่มีความแม่นยำสูงและปรับเทียบ

จับเวลา:ตัวจับเวลาความแม่นยำสูง (ความแม่นยำ± 0.1 วินาทีหรือดีกว่า)

อุปกรณ์ทำความสะอาดและอบแห้ง:ตัวทำละลายเตาอบแห้งเส้นสูญญากาศ

ขั้นตอน:

สะอาดและแห้ง:ทำความสะอาดและแห้งอย่างละเอียดโดยใช้ตัวทำละลายและวิธีการที่เหมาะสม (การอบแห้งด้วยเตาอบสูญญากาศ)

ค่าใช้จ่าย:แนะนำปริมาณของเหลวที่แน่นอนลงในอ่างเก็บน้ำ Viscometer (โดยปกติจะผ่านปิเปตลงในหลอดไฟ A สำหรับ ubbelohde)

สมดุล:ติดตั้ง viscometer ในแนวตั้งในอ่างอุณหภูมิคงที่ อนุญาตให้มีเวลาเพียงพอ (มัก 30+ นาที) สำหรับตัวอย่างเพื่อให้ถึงอุณหภูมิการอาบน้ำที่แม่นยำ

วัดเวลาการไหล:

สำหรับ Ubbelohde: ใช้การดูด (หรือความดัน) เพื่อดึงตัวอย่างผ่านเครื่องหมายเวลาด้านบนลงในหลอดไฟ B. ปล่อยการดูด/แรงดัน

อนุญาตให้ตัวอย่างไหลกลับผ่านเส้นเลือดฝอยได้อย่างอิสระภายใต้แรงโน้มถ่วง

เริ่มจับเวลาอย่างแม่นยำเมื่อวงเดือนผ่านเครื่องหมายช่วงเวลาบน

หยุดจับเวลาอย่างแม่นยำเมื่อวงเดือนผ่านเครื่องหมายเวลาที่ต่ำกว่า

บันทึกเวลาการไหล (t) ในไม่กี่วินาที ทำซ้ำหลายครั้ง (เช่นการวิ่ง 4 ครั้ง) เพื่อให้แน่ใจว่าผลลัพธ์สามารถทำซ้ำได้ภายในข้อกำหนด (เช่น ASTM ต้องการการทำงานต่อเนื่องภายใน 0.1% สัมพัทธ์)

คำนวณความหนืดจลศาสตร์:

ν = C * t

ν=viscosity kinematic (mm²/s หรือ cst, โดยที่ 1 cst=1 mm²/s)

c=ค่าคงที่ viscometer (ค่าคงที่การสอบเทียบ, หน่วยmm²/s²)

t=ค่าเฉลี่ยเวลาการไหล (วินาที)

ปัจจัยสำคัญและข้อควรพิจารณา:

อุณหภูมิ:ความหนืดขึ้นอยู่กับอุณหภูมิสูง การควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำและเสถียรนั้นไม่สามารถต่อรองได้

ค่าคงที่การสอบเทียบ Viscometer (C):แต่ละ viscometer ได้รับการสอบเทียบโดยไม่ซ้ำกันโดยใช้ของเหลวของความหนืดที่รู้จัก (น้ำมันอ้างอิงมาตรฐานที่ตรวจสอบย้อนกลับไปยัง NIST หรือห้องปฏิบัติการแห่งชาติที่คล้ายกัน) C ถูกกำหนดโดย: C=ν_standard / t_standard การสอบเทียบจะต้องทำที่อุณหภูมิเดียวกันและใช้ขั้นตอนเดียวกันกับการวัดตัวอย่าง

ความสะอาด:สารตกค้างหรือการปนเปื้อนใด ๆ ในเส้นเลือดฝอยส่งผลกระทบอย่างมากต่อเวลาการไหล

การจัดแนวแนวตั้ง:viscometer จะต้องเป็นแนวตั้งอย่างสมบูรณ์แบบ

เครื่องหมายกำหนดเวลา:Meniscus จะต้องอ่านอย่างถูกต้องที่เครื่องหมาย

Kinematic Range:ประเภท viscometer ที่แตกต่างกันและขนาดของเส้นเลือดฝอยครอบคลุมช่วงความหนืดที่แตกต่างกัน เลือก viscometer ที่เหมาะสมเพื่อให้เวลาการไหลอยู่ในช่วงที่เหมาะสม (โดยปกติ 200-1,000 วินาทีแม้ว่ามาตรฐานมักจะอนุญาต 150-1000s)

ฟอง:ฟองอากาศที่ติดอยู่ในเส้นเลือดฝอยหรือหลอดไฟจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดอย่างมีนัยสำคัญ

ทางเลือก/วิธีการที่เกี่ยวข้อง:

การแปลงจากความหนืดแบบไดนามิก:

วัดความหนืดแบบไดนามิก (μ) โดยใช้วิธีการเช่นการหมุน viscometer (เช่น Brookfield) ที่ใช้ความเครียดเฉือน

วัดความหนาแน่นของของเหลว (ρ) โดยใช้เครื่องวัดความหนาแน่นของ pycnometer หรือดิจิตอล

คำนวณความหนืดจลนศาสตร์: ν=μ / ρ

Viscometers อัตโนมัติ:เครื่องมือที่ทันสมัยทำให้วิธีการของเส้นเลือดฝอยโดยอัตโนมัติ พวกเขาควบคุมอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำตรวจจับวงเดือน (มักจะเป็นแสง) เวลาการไหลคำนวณความหนืดและอาจทำความสะอาด viscometer ระหว่างตัวอย่าง พวกเขาปฏิบัติตามหลักการพื้นฐานเดียวกัน แต่เสนอปริมาณงานที่สูงและลดข้อผิดพลาดของผู้ปฏิบัติงาน

Viscometer ทรงกลมที่ตกลงมา:วัดเวลาที่ใช้สำหรับขอบเขตความหนาแน่นและเส้นผ่านศูนย์กลางที่รู้จักเพื่อลดระยะห่างคงที่ผ่านของเหลวในหลอดภายใต้แรงโน้มถ่วง ส่วนใหญ่วัดความหนืดแบบไดนามิก (ผ่านกฎของสโตกส์) แต่ความหนืดของจลนศาสตร์สามารถคำนวณได้หากทราบความหนาแน่น พบได้น้อยกว่าสำหรับการวัดความหนืดแบบจลนศาสตร์มาตรฐานเมื่อเทียบกับวิธีการของเส้นเลือดฝอย

โดยสรุป:

ที่มาตรฐานวิธีการหลักสำหรับการวัดความหนืดจลศาสตร์เกี่ยวข้องกับการใช้กviscometer viscometer ของเส้นเลือดฝอย(เหมือน ubbelohde) แช่อยู่ในกอุณหภูมิอุณหภูมิคงที่มีความเสถียรสูงวัดได้อย่างแม่นยำเวลาใช้เวลาสำหรับปริมาณคงที่ของของเหลวในการไหลระหว่างสองเครื่องหมายภายใต้แรงโน้มถ่วงและทวีคูณในครั้งนี้โดย viscometer'sค่าคงที่การสอบเทียบ- การยึดมั่นอย่างเข้มงวดกับขั้นตอนที่ระบุไว้ในมาตรฐาน (ASTM D445, ISO 3104) และความสนใจอย่างพิถีพิถันต่อความสะอาดการควบคุมอุณหภูมิและความแม่นยำของเวลาเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้