Вимірювання в'язкості рідин

     Для простоты мы рассмотрим инверсную модель ротационного вискозиметра: вращаться  будет внешнее тело, внутреннее тело останется неподвижным, ему и будет сообщаться момент вращения. Однако для краткости изложения будем называть внутреннее тело ротором ротационного вискозиметра.

     

     Рис.6

     Введём  необходимые обозначения:

     R1,L - радиус и длина ротора ротационного  вискозиметра;

     ω - постоянная угловая скорость вращения внешнего тела;

     R2 - радиус вращающегося резервуара  ротационного вискозиметра;

     η - вязкость исследуемой cреды;

     M1 - момент вращения, передаваемый  через вязкую жидкость, равный 

     

 

     d,l - диаметр и длина упругой нити,

     φ - угол, на который закручивается неподвижно закреплённая нить,

     G - момент  упругости материала нити.

     При этом крутящий момент M1 ротора ротационного вискозиметра уравновешивается моментом сил упругости нити М2: 

     

     Заметим вновь, что М1 = М2, откуда после нескольких преобразований относительно η имеем: 

     

или 

где k – постоянная ротационного вискозиметра. 

1.6.Вискозиметры 

Вискозиметр с падающим шариком  AMVn 

Рис.7

     Принцип измерения, заложенный в AMVn, основан на законе Стокса. Вязкость жидкости определяется временем, которое необходимо шарику, чтобы перекатиться на фиксированное расстояние в объеме жидкости. Это время измеряется автоматически двумя индуктивными датчиками, что позволяет производить измерения вязкости даже в непрозрачных образцах. Различный угол наклона капилляров, которые термостатируются с помощью элементов Пельтье, позволяет выбрать оптимальное значение отношения напряжение/скорость сдвига и обеспечивает высокую воспроизводимость измерений.

     Таблица2.Основные характеристики. 

Вязкость	от 0.3 до 2 500 мПа*с
Повторяемость	<0.1 %
Воспроизводимость	<0.5 %
Время измерения	от 0 до 250 с
Дискретность  по времени	0.001 с
Точность  измерения	< 0.002 с
Температурный диапазон	+10 - 100°C
Дискретность	0.01°C
Точность	< 0.05°C

 

     Вискозиметр Solartron 7827 

     

     Рис.8.

     В работе погружного преобразователя вязкости жидкости Solartron 7827 используется вибрационный принцип: исходная резонансная частота колебаний вибрирующего элемента (камертонная вилка), а также добротность данного колебательного контура, изменяются соответственно в зависимости от плотности и в зависимости от вязкости проходящей через преобразователь жидкости. Поддерживая эти колебания, измеряя их частоту и добротность колебательного контура электронными средствами, можно определить плотность и вязкость жидкости.

     Максимальная  точность измерений достигается  за счет независимой калибровки каждого  диапазона. Для применений, где ширина диапазона измерений включает более  одного калиброванного диапазона, переключение между диапазонами производится автоматически.

     Значения  вязкости и плотности, при необходимости, могут быть определены также при  стандартных условиях с помощью разработанных для нефтяной индустрии методов, базирующихся на стандартах API и ASTM D341.

     Вискозиметр 7827 легко монтируется в байпасную линию, трубу, открытую емкость, агрегат высокого давления или проточный камеру подачи пробы. Имеющийся выбор материалов конструкции и фланцевых соединений позволяет использовать вискозиметр 7827 для различных применений. 
 
 

     Таблица3.Основные характеристики. 

Диапазон  преобразования динамической вязкости	От 1 до 12500сПз
Диапазон  преобразования плотности	От 0 до 3 г/см3 (0-3000 кг/м3)
Калибруемые диапазоны вязкости	От 0.5 до 100; от 0.5 до 1000; от 0.5 до 12500; от 10 до 12500; от 10 до 1000; от 100 до 12500сПз;
Калибруемый диапазон плотности	От 0.6 до 1.25 г/см3 (600-1250 кг/м3)
Основная  погрешность преобразования плотности	±0.001 г/см3 (±1.0 кг/м3) для жидкостей  с вязкостью от 1 до 100сПз; ±0.002 г/см3 (±2.0 кг/м3) для жидкостей  с вязкостью от 100 до 1000сПз; ±0.005 г/см3 (±5.0 кг/м3) для жидкостей  с вязкостью от 1000 до 20000сПз
Основная  погрешность преобразования вязкости	0.2сПз для  поддиапазона от 0.5 до 10сПз; ±1.0% от полной шкалы  для поддиапазонов 1-100сПз; 100-1000сПз; 1000-20000сПз
Повторяемость (вязкость)	±0.5% от показаний
Повторяемость (плотность)	±0.0001 г/см3 (±0.1 кг/м3)
Выходной  сигнал	частотный

 

     Вискозиметр Solartron 7829 

     

     Рис.9

     Прибор  Solartron 7829 (Visconic) - это последняя разработка компании Solartron Mobrey в заслужившей широкое признание серии 782x датчиков камертонного типа. Помимо известной точности и надёжности, присущей вискозиметрам Solartron 7827, плотномер Solartron 7829 (Visconic) имеет конфигурируемое микропроцессорное электронное устройство, которое производит полную обработку сигналов, расчёт значений вязкости и плотности при линейных и стандартных условиях (с помощью разработанных для нефтяной индустрии методов, базирующихся на стандартах API и ASTM D341), диагностику внутри самого датчика.

     Любой из этих параметров может выводиться в виде аналогового сигнала (4-20 мА), что позволяет использовать его  в качестве переменного параметра  в управляемых процессах. При  этом нет нужды в дополнительной обрабатывающей электронике. Все результаты измерений для использования  в промышленных системах сбора данных можно также получать в цифровом виде посредством встроенного интерфейса связи RS485 (Modbus).

     Дополнительно, посредством специальной программы  ADView, работающей в среде Windows, обеспечиваются ввод и регистрация данных, удалённая диагностика и переконфигурирование вискозиметра (если потребуется). 
 

Таблица4.Основные характеристики. 

Диапазон  преобразования динамической вязкости	От 1 до 12500сПз
Диапазон  преобразования плотности	От 0 до 3 г/см3 (0-3000 кг/м3)
Калибруемые диапазоны вязкости	От 0.5 до 100; от 10 до 1000сПз ;
Калибруемый диапазон плотности	От 0.6 до 1.25 г/см3 (600-1250 кг/м3)
Основная  погрешность преобразования плотности	±0.001 г/см3 (±1.0 кг/м3)
Основная  погрешность преобразования вязкости	0.2сПз для  поддиапазона от 0.5 до 10сПз; ±1.0% от полной шкалы  для остальных поддиапазонов
Повторяемость (вязкость)	±0.5% от показаний
Повторяемость (плотность)	±0.0001 г/см3 (±0.1 кг/м3)
Выходной  сигнал	4-20мА
Связь	RS 485 -Modbus

 

Вискозиметр для неньютоновских жидкостей Solartron COVIMAT-105 

Рис.10

     Серия ротационных поточных вискозиметров  Covimat 105 была специально разработана для оперативного измерения вязкости при различной скорости сдвига, что сделало ее идеальным инструментом для работы с неньютоновскими жидкостями. 

Прибор состоит  из взрывозащищенной измеряющей головки, которая при помощи магнита сочленена  с измерительной ячейкой, заполненной  рабочей средой. 

Covimat был разработан для снижения затрат на обслуживание. Благодаря прочной конструкции, технический уход практически не требуется, у всех модификаций прибора измеряющая головка может быть отсоединена от измерительной ячейки без остановки технологического процесса.

     Широкий выбор погружных и проточных моделей позволяет применять эти вискозиметры в самых разнообразных процессах. Выбор конкретной модификации осуществляется с учетом диапазона вязкости продукта, давления, температуры и скорости потока.

     Таблица5.Основные характеристики. 

Диапазон  вязкости	От 8 до 720000сПз (зависит  от выбора измерительной ячейки)
Достижимая  точность	±1% полной шкалы
Системная повторяемость	±0.5% от показания