Вискозиметр

Вискозиметр (от позднелат. viscosus - вязкий и ...метр), прибор для определения вязкости. Наиболее распространены В. капиллярные, ротационные, с падающим шариком, ультразвуковые.

Определение вязкости капиллярными В. основано на законе Пуазёйля (см. Пуазёйля закон) и состоит в измерении времени протекания известного количества (объёма) жидкости или газа через узкие трубки круглого сечения (капилляры) при заданном перепаде давления. Капиллярными В. измеряют вязкость от 10^-5 н∙сек/м² (газы) до 10⁴ н∙сек/м² (консистентные смазки). Относительная погрешность образцовых капиллярных В.?0,1-0,3%, рабочих приборов ?0,5-2,5%. На рис. 1 показано устройство различных типов стеклянных В. В капиллярных В. указанных типов течение жидкости происходит под действием силы тяжести (в начальный момент уровень жидкости в одном колене В. выше, чем в другом). Время опорожнения измерительного резервуара определяют как промежуток между моментами прохождения уровня жидкости мимо меток на верхних и нижних концах резервуара. В капиллярных автоматических В. (непрерывного действия) жидкость поступает в капилляр от насоса постоянной производительности. Перепад давления на капилляре, измеряемый манометром, пропорционален искомой вязкости.

В ротационных В. исследуемая вязкая среда находится в зазоре между двумя соосными телами (цилиндры, конусы, сферы, их сочетание), причём одно из тел (ротор) вращается, а другое неподвижно. Вязкость определяется по крутящему моменту при заданной угловой скорости или по угловой скорости при заданном крутящем моменте. Ротационные В. применяют для измерения вязкости смазочных масел (при температурах до -60 ?С), нефтепродуктов, расплавленных силикатов и металлов (до 2000 ?С), высоковязких лаков и клеев, глинистых растворов и т.д. Относительная погрешность наиболее распространённых ротационных В. лежит в пределах 3-5%. На рис. 2 показано устройство ротационного В. РВ-7 (пределы измерений -от 1 до 10⁵ н∙сек/м², погрешность ?3%).

Действие В. с движущимся в исследуемой среде шариком основано на законе Стокса (см. Стокса закон); вязкость определяется по скорости прохождения падающим шариком промежутков между метками на трубке В. К приборам этого типа относится широко распространённый универсальный вискозиметр Гепплера со "скользящим" шариком (рис. 3). Пределы измерений В. этого типа 6∙10^-4-250 н∙сек/м², погрешность ?1-3%.
Действие ультразвуковых В. основано на измерении скорости затухания колебаний в пластинке из магнитострикционного материала, погруженной в исследуемую среду. Колебания возникают от коротких (длительность 10-30 мксек) импульсов тока в катушке, намотанной на пластинку. При колебаниях пластинки в этой же катушке наводится эдс (см. Магнитострикция), которая убывает со скоростью, зависящей от вязкости среды. При уменьшении эдс до некоторого порогового значения в катушку поступает новый возбуждающий импульс. Вязкость среды определяют по частоте следования импульсов. Ультразвуковыми В. измеряют вязкость в диапазоне от 10^-3 до 500 н∙сек/м² с относительной погрешностью 5%.
Помимо В., позволяющих выразить результаты измерений в единицах динамической или кинематической вязкости, существуют В. для измерения вязкости жидкостей в условных единицах. Такой В. представляет собой сосуд с калиброванной сточной трубкой; вязкость оценивается по времени истечения определённого объёма жидкости. Например, с помощью В. типа ВЗ-1 и ВЗ-4, предназначенных для исследования лаков и красок, вязкость выражают в секундах, а с помощью В. типа ВУ (Энглера) для нефтепродуктов - в градусах Энглера. Перевод условных единиц в единицы вязкости Международной системы единиц (н∙сек/м² и м²/сек) возможен, но неточен.
Лит.: Совещание по вязкости жидкостей и коллоидных растворов. [Труды], под ред. Е. А. Чудакова и М. П. Воларовича, т. 1-3, М. - Л., 1941-45; Воларович М. П., Вязкость смазочных масел при низких температурах, ч. 1, М., 1944; Белкин И. М., Виноградов Г. В., Леонов А. И., Ротационные приборы, М., 1968.
? Л. П. Степанов.