Sprawozdanie z wykonania ćwiczenia
TEMAT : Badanie współczynnika lepkości cieczy za pomocą wiskozymetru H*PPLERA
^Imię i nazwisko :Marek Czaplicki Jacek Szulc
Wydział Elektryczny		Semestr trzeci		Rok akademicki 1995 / 96
ZESPÓŁ : 11	Data wyk. ćw. 13.10.95 r.		OCENA :		PODPIS :

Pomiar współczynnika lepkości za pomocą wiskozymetru polega na mierzeniu czasu opadania kulki w cylindrycznej, nachylonej do pionu pod kątem 10° rurze napełnionej badaną cieczą. Element grzejny wbudowany do wiskozymetru umożliwia pomiar lepkości dla różnych temp. Średnica kulki jest zbliżona do średnicy rury i słuszność zachowuje ogólna zależność wynikająca z równań:

oraz

a mianowicie:

Gęstość cieczy ( oleju mineralnego ) wyznaczamy z zależności :

ρ₁ = ρ₀ ( 1 - β ΔT )

gdzie : ρ₀ - gęstość oleju w temp. 25 °C ( ρ₀ = 0.96 g/cm³ )

β - współczynnik ( β = 5.0 ^. 10^-4 deg^-1 )

Stałą kulki K można wyznaczyć stosując ciecz o znanej lepkości i gęstości i mierząc czas opadania kulki. Gdy znana jest stała K₁ dla jednej kulki, to stosując drugą kulkę o tej samej gęstości łatwo można wyznaczyć dla niej stałą K₂, z zależności:

Wartości tych stałych podane są w opisie przyrządu.

Cylinder z cieczą badaną jest otoczony płaszczem cieczy termostatującej. Dla poszczególnych zakresów temp. stosuje się różne ciecze:

+1°C - +95°C -- woda destylowana ,

+80°C - +150°C -- gliceryna (czysta lub zmieszana w odpowiednim stosunku z wodą),

-60°C - +30°C -- alkohol etylowy lub metylowy ( czysty albo zmieszany w odpowiednim stos. z wodą ).

Najdokładniejsze pomiary osiąga się przy współpracy wiskozymetru H*pplera z ultratermostatem. Ciecz termostatująca o temp. utrzymywanej z dokładnością rzędu 0.05°C cyrkuluje między zbiornikiem termostatu i płaszczem termostatującym wiskozymetru. Przyczyną cyrkulacji cieczy jest pompka wirnikowa termostatu związana z ruchem jego mieszadła.

Do regulacji temp. służy termometr kontaktowy w termostacie sterujący pracą przerywacza rtęciowego w obwodzie grzejnika termostatu.

KOLEJNOŚĆ CZYNNOŚCI:

Odaretować wiskozymetr przez wykręcanie śruby, obrócić o 180° i poczekać do momentu opadnięcia kulki na dno.

Ponownie obrócić wiskozymetr o 180° i zaaretować w położeniu pomiarowym.

Pięciokrotnie zmierzyć czas opadania kulki od punktu A do punktu B i obliczyć czas średni.

Włączyć element grzejny termostatu i mieszadło zapewniające ciągły przepływ cieczy termostatującej. Ustawić za pomocą termometru kontaktowego termostatu żądaną temp. (po uprzednim sprawdzeniu zakresu pomiarowego termometru).Poczekać do chwili uzyskania żądanej temp. i dokonać jej odczytu na termometrze.

Dla kilku temp. zmierzyć po pięć razy czasy opadania kulek i obliczyć czasy średnie oraz lepkość.

Sporządzić wykres zależności współczynnika lepkości od temp.

UWAGA: Przed przystąpieniem do pracy z termostatem, zapoznać się z jego instrukcją obsługi. Ponieważ napełnianie rurki pomiarowej badaną cieczą oraz dobór kulki są sprawą kłopotliwą i wymagającą pewnej wprawy, czynności tych w niniejszym ćwiczeniu nie wykonuje się, stąd pominięcie jej w opisie ćwiczenia.

OCENA METODY POMIAROWEJ:

Wiskozymetr H*pplera jest przyrządem precyzyjnym pozwalającym osiągnąć dużą dokładność pomiaru. Granica błędu waha się od ±0.5 do ±2% w zależności od średnicy kulki. Bardzo istotne jest odpowiednie dobranie kulki, gdyż zbyt duża prędkość opadania tejże pociąga za sobą ruch burzliwy cieczy badanej i z nim zawyżone wartości dla współczynnika lepkości. Przy zachowaniu jednakowych warunków pomiaru uzyskuje się powtarzalne wyniki. Przyrząd jest tak dokładny, że już zmiana temp. o setne stopnia odbija się na czasie opadania kulki.

TABELA POMIAROWA :

L.p.	h	T	t [ s ]										tśr.	η	η
	[ m ]	[ °C ]	1	2	3	4		5				[ s ]		[ cP ]	[ Nsm^-2 ]
1	0.1	28	91.4	90.9	91.3	91.7		90.9				91.24		801.96	0.80196
2	0.1	33	83.9	82.8	83.2	84.2		83.7				83.56		734.76	0.73476
3	0.1	37	76.7	76.5	77.2	76.4		77.0				76.76		675.16	0.67516
4	0.1	41.5	1.0	70.7	70.8	70.5		70.4				70.82		623.08	0.62308
5	0.1	45.5	66.4	65.9	66.1	66.7		65.3				66.08		581.54	0.58154
6	0.1	52.5	59.9	59.7	58.3	59.5		60.1				59.50		523.85	0.52385
7	0.1	56.5	55.5	56.1	56.3	55.3		55.9				55.82		491.66	0.49166
8	0.1	61.5	51.2	50.9	52.3	51.7		51.5				51.52		453.91	0.45391

Niepewność maksymalną pomiaru wyznaczamy metodą różniczki zupełnej zgodnie z zależnością :

W naszym przypadku zależność ta przyjmie postać :

Δη=K(ρ-ρ₁)Δt + Ktρ₀βΔT

Niepewności dla wszystkich wykonanych pomiarów zestawiono w tabeli :

L.p.	η [ Nsm^-2]	Δη [ Nsm^-2 ]
1.	0.80196	0.0017847
2.	0.73476	0.0017831
3.	0.67516	0.0017816
4.	0.62308	0.0017804
5.	0.58154	0.0017795
6.	0.52385	0.0017783
7.	0.49166	0.0017779
8.	0.45391	0.0017772

Wykres zależności współczynnika lepkości oleju mineralnego od temperatury :

---