Nr ćwiczenia 3 |
Data wykonania ćwiczenia: 15.11.2011 r. |
|
|---|---|---|
Kubek wypływowy Forda – oznaczanie lepkości produktu |
Ocena: |
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie lepkości kinematycznej gliceryny przy użyciu kubka wypływowego Forda (lepkościomierza) o różnych średnicach dysz.
Przebieg ćwiczenia
1) czysty i suchy kubek Forda z założonym dnem o wymaganej dyszy umieszczamy w statywie w taki sposób, aby jego górna krawędź miała położenie poziome;
2) pod kubkiem ustawiamy współosiowo naczynie, do którego wylewać się będzie badana ciecz, tak aby odległość między podstawą kubka i cylindra nie przekraczała 150mm;
3) otwór wypływowy zasłaniamy palcem, napełniamy kubek badanym roztworem do przelania się cieczy przez krawędź (ciecz nalewamy powoli, aby zapobiec powstawaniu pęcherzyków powietrza), poziom cieczy wyrównujemy, przesuwając płytkę szklaną po krawędzi kubka;
4) otwór wypływowy kubka odsłaniamy palcem, jednocześnie uruchamiając stoper.
Czas wypływu cieczy odpowiada pierwszemu przerwaniu strumienia wypływającego z kubka. Pomiary czasu wypływu wykonujemy dla czterech średnic dyszy.
Opracowanie wyników
| Średnica dyszy d =[mm] | 2 | 3 | 4 | 8 |
|---|---|---|---|---|
Czas wypływu T =[s] |
126,7 | 75,6 | 31,3 | 5,95 |
| 125,0 | 74,6 | 30,7 | 5,96 | |
| 114,0 | 74,8 | 30,3 | 5,96 | |
| 115,5 | 75,1 | 30,4 | 5,97 | |
| 75,3 | ||||
| 74,9 | ||||
Czas średni T =[s] |
120,3 | 75,1 | 30,7 | 5,96 |
Im większa średnica dyszy wypływowej, tym krótszy jest czas wypływu gliceryny z kubka.
Wyznaczenie wartości lepkości dynamicznej w oparciu o tabelę:
Z tabeli odczytujemy wartości μ dla 3 i 4mm w cP i przeliczamy je na Pa·s.
1cP = 1 mPa·s
| d [mm] | μ [cP] | μ [Pa·s] |
|---|---|---|
| 3 | 175 | 0,175 |
| 4 | 100 – 125 | 0,100 – 0,125 |
Przeliczenie wartości lepkości dynamicznej na lepkość kinematyczną:
Znając wartość lepkości dynamicznej dla danej substancji i jej gęstość, możemy wyliczyć wartość lepkości kinematycznej wg wzoru:
η = $\frac{\mu}{\rho}$ ,
gdzie: η - lepkość kinematyczna [$\frac{m^{2}}{s}$];
μ - lepkość dynamiczna [$\frac{N s}{m^{2}}$ ] = [Pa·s];
ρ - gęstość [$\frac{g}{\text{cm}^{3}}$].
Dla gliceryny ρ = 1,2589 $\frac{g}{\text{cm}^{3}}$ .
Do przeliczenia wartości lepkości dynamicznej na kinematyczną stosujemy wartość lepkości dynamicznej wyrażonej w Pa·s, ponieważ:
η = $\lbrack\frac{{\text{Pa} s \text{cm}}^{3}}{g}$] = [$\frac{{\text{kg} s \text{cm}}^{3}}{{m s}^{2} g}\rbrack = \lbrack\frac{{1000g s 0,001m}^{3}}{{m s}^{2} g}$] = [$\frac{m^{2}}{s}$].
| d [mm] | μ [Pa·s] | η = $\frac{\mu}{\rho}$ [$\frac{m^{2}}{s}$] |
|---|---|---|
| 3 | 0,175 | 0,1390 |
| 4 | 0,100 – 0,125 | 0,0794 – 0,0993 |
Wnioski:
Średnica dyszy wypływowej ma wpływ na wartość lepkości dynamicznej i kinematycznej cieczy.
Dla mniejszej średnicy dyszy wypływowej, czas wypływu cieczy z kubka jest dłuższy, co decyduje o większej wartości lepkości dynamicznej (odczytanej z tabeli) i kinematycznej, bo η ~ μ.
Różnica 25% ( $\frac{4mm}{3mm}$·100%) wartości średnicy powoduje spadek wartości lepkości kinematycznej o 29 – 43% ( $\frac{0,0993}{0,1390}$·100% i $\frac{0,0794}{0,1390}$·100%).