wymagania9 bmp

98

91

(d - d_c)t

(2.90)

Ponieważ dla danego przyrządu l = const i r = const, po podstawieniu

(2.91)

K - nazywamy stałą kulki, otrzymujemy

(2.92)

h = K(d — d_c)t

2.2.1.2.    Opis wiskozymetrów stosowanych w pomiarach naukowych i przemysłowych

Wiskozymetr Hopplera jest modyfikacją wiskozymetm kulkowego. Za jego pomocą można wyznaczyć lepkość cieczy w szerokim zakresie wartości. Przyrząd ten jest dodatkowo wyposażony w szereg kulek różniących się gęstością oraz średnicą. Składa się z dwóch rur. Rurę (1) (rys. 2.10) napełnia się badaną cieczą i umieszcza wewnątrz odpowiednią kulkę (2). Po osiągnięciu właściwej temperatury za pomocą termostatu, którego obudowę stanowi druga rura (3), obraca się całość wokół osi i mierzy czas opadania kulki w cieczy między dwiema zaznaczonymi na rurce rysami.

Rysunek 2.10

Wiskozymetr Hópplera

Wiskozymetr Englera będący odmianą wiskozymetru Ostwalda (rys. 2.7), służy do wyznaczania lepkości olejów, smarów, farb itd. Określoną objętość cieczy wlewa się do termostatowanego naczynia, posiadającego w dnie otwór zatkany zatyczką. Po ustaleniu się temperatury wyjmujemy zatyczkę i mierzymy czas wypływu badanej cieczy. Czas wypływu badanej cieczy podzielony przez czas wypływu tej samej objętości wody wyznaczony w tym samym lepkościomierzu w temperaturze 293 K daje lepkość cieczy w umownych stopniach Englera.

2.2.1.3.    Ciecze niutonowskie i nieniutonowskie

Po podzieleniu równania (2.56) przez q i oznaczeniu ilorazu F/q za pomocą symbolu t, uzyskujemy wzór (2.93) na naprężenie ścinające X (siła działająca na jednostkową powierzchnię):

(2.93)

Aw

^sT,'aT

Równanie to jest spełniane przez ciecze zwane niutonowskimi, do których zalicza się rozpuszczalniki i roztwory o niedużym stężeniu. Lepkość takich cieczy jest w stałej temperaturze wielkością stałą i nie zależy od naprężenia ścinającego.

Większość substancji stosowanych w praktyce, a zwłaszcza w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym, kosmetycznym itd., to substancje nieniutonowskie, a więc ciecze, których wartość współczynnika lepkości nie jest wielkością stałą w stałej temperaturze, lecz zmienia się ze zmianą naprężenia ścinającego. Lepkość taką nazywamy lepkością strukturalną dla zaznaczenia, że zależy ona od struktury (budowy) cieczy.

Przedstawiając graficznie zależność wartości naprężenia ścinającego od szybkości ścinania, otrzymujemy krzywe zwane reogramami lub krzywymi płynięcia (rys. 2.11). Reologia jest to nauka o zjawiskach zachodzących podczas wymuszonych zmian kształtu substancji ciekłych i stałych. Kształt reogramów jest różny i pozwala na podział substancji na cztery grupy.

Krzywa 1 jest charakterystyczna dla cieczy niutonowskich i jest opisana równaniem (2.93).

Rysunek 2.11

Zależność szybkości ścinania od naprężenia ścinającego

Tangens kąta zawartego między prostą a osią odciętych równy jest wartości współczynnika lepkości.

Krzywe 2 i 3 są charakterystyczne dla substancji plastycznych i pseudoplastycznych, których lepkość maleje ze wzrostem szybkości ścinania. Substancje plastyczne mają granicę płynięcia. Płynięcie ich następuje od pewnej wartości naprężenia ścinającego. Do substancji plastycznych należą prawie wszystkie maści, pasty i zawiesiny, a do pseudoplastycznych - niektóre żele. Specyficzny rodzaj substancji plastycznych tworzą tzw. substancje tiksotropowe, np. wazelina. Substancje te pod wpływem bodźców mechanicznych wykazują zdolność do przechodzenia z żelu w zol.

Krzywa 4 jest charakterystyczna dla tzw. substancji dylatacyjnych, których lepkość wzrasta ze wzrostem napięcia ścinającego. Do tego typu substancji należą bardzo gęste zawiesiny i związki wielkocząsteczkowe.

Pomiary lepkości cieczy nieniutonowskich przeprowadza się w wiskozymetrach obrotowych. Zasada działania tych wiskozymetrów polega na tym, że badana ciecz przepływa między dwoma współosiowo umieszczonymi cylindrami, przy czym jeden z nich obraca się z regulowaną prędkością. Zmiana liczby obrotów tego cylindra powoduje zmianę prędkości przepływu badanej cieczy. Znając liczbę obrotów cylindra, można obliczyć szybkość ścinania, podczas gdy wskazania przyrządu