הצמיגות של נוזלים שונים נמדדת על ידי מכשירים מיוחדים - ויסקומטרים. על פי המאפיינים והעיצוב, נבדלים מספר סוגים של מכשירים אלה. אחד מהם הוא מד ויסקומטר סיבובי המסוגל להעריך את החדירות של מדיום.
מגוון מכשירים
כלים המשמשים למדידת צמיגות של נוזל מחולקים בדרך כלל לשלוש קבוצות גדולות:
מד צמיג קפילרי
מד ויסקומטר מכני
מד צמיג סיבובי
בואו נשקול כל אחד מהמינים ביתר פירוט.
מכשירים מכניים
קטגוריית הוויסקומטרים המכניים היא מגוון של מכשירים שונים המבוססים על התכונות המכניות של נוזלים. אלה יכולים להיות מטרים תהודה, בועה, סוג כדור. אם שני הסוגים הראשונים משמשים לרוב במעבדה, אז האחרון נמצא בחיי היומיום. עקרון הפעולה שלו מבוסס על גילוי גלילאו.
בתוך המכשיר יש "דוכן" שבו נמצא הכדור. לאחר מילוי המכשיר בנוזל,שאת צמיגותו יש לקבוע, הכדור נופל. הזמן המדויק שנדרש לכדור ליפול לאזור המגע נמדד. הצמיגות המותנית נקבעת לפי מרווח זמן זה.
מכשירים מסוג קפילרי
למד הצמיג הנימים בעיצובו יש צינור דק בקוטר ידוע. נוזל הבדיקה זורם דרך הצינור הזה. אותו נוזל מועבר גם דרך צינור בקוטר גדול שבתוכו לא נוצר אפקט קפילרי. לרוב, הנוזל זורם תחת כוח הכבידה (כלומר מלמעלה למטה). אבל במכשירים מסוימים נוצר לחץ מלאכותי. משך הזמן שלוקח לנוזל לזרום החוצה משני הצינורות נמדד. לאחר מכן, ההפרש שלהם מחושב. ערך הצמיגות יהיה פרופורציונלי לערך ההפרש הזה.
מכשירים מסוג זה פשוטים אך גדולים. חסרון נוסף הוא שהצמיגות של הנוזל הנמדד לא תעלה על 12 kPas. ערך זה מתאים לנוזלים שזורמים היטב. לא ניתן למדוד נוזלים עבים יותר, או כאלה עם גושים, במקרה זה.
מד ויסקוטר סיבובי: עקרון הפעולה
העיצוב של מונים מסוג זה הוא גליל שבתוכו מונח כדור. הכדור הפנימי נע במהירות מסוימת עקב הכונן החשמלי המחובר.
יש רווח בין הגליל לכדור, שמתמלא בנוזל שנחקר. במקרה זה, ההתנגדות לתנועת הכדור משתנה. במכשירים אלו נמדדת בדיוק התלות של ההתנגדותנוזל ומהירות סיבוב. פרמטרים אלה קבועים כתוצאה מהבדיקה.
לא תמיד יש כדור בתוך גליל. ניתן להחליף אותו בדיסק, קונוס, צלחת או גליל אחר. המרחק בין הגוף החיצוני לפנימי הוא כמה מילימטרים על מנת ליצור כוח חיכוך. ערך ההתנגדות נקבע על ידי חיישנים. ככל שהם מוגדרים יותר, כך הערך יהיה מדויק יותר. בהתאם, מחיר המכשיר יעלה.
מד הצמיגות הסיבובי מתאים לנוזלים שצמיגותם נעה בין אלף למיליוני Pas. מהירות הסיבוב של הגוף הפנימי משחקת תפקיד חשוב. זה תלוי בדיוק של המדידה. ככל שהמהירות איטית יותר, כך המדידה מדויקת יותר. מכשירים עם קצב סיבוב מינימלי מדויקים מאוד, אבל הם גם יקרים.
סוגי מדי ויסקומטרים סיבוביים
עקרון הפעולה של ההתקן שתואר לעיל אופייני ל-Brookfield viscometer. זהו מכשיר המונה הפשוט ביותר מסוג זה. אבל הגוף הפנימי לא תמיד זז. במקרים מסוימים, הגליל החיצוני מסתובב. לכן מד הצמיג הסיבובי יכול להיות משני סוגים: עם צילינדר קבוע ומד פיתול.
הגוף הפנימי של מדי צמיגי פיתול תלוי במרכז על חוט אלסטי. כאשר הגליל החיצוני מסתובב, גם הנוזל הנמדד מתחיל לנוע. כשהוא מסתובב, גם הגליל מתפתל. זווית הפיתול של הגליל הפנימי מאוזנת על ידי רגע החיכוך של הנוזל המסתובב.
שגיאת מדידה מתרחשת עקב החלק התחתון של הגליל הפנימי. מדענים שונים ניסו לפתור בעיה זו בדרכם שלהם. לרוב, החלק התחתון נעשה קעור. בעת מילוי הנוזל, האוויר נשאר בקעורה. זה מקטין את החיכוך בתחתית. המדענים Gatchek, Kuett הניחו את הגליל הפנימי בטבעות הגנה. זה הפחית את המערבולת של קצוותיו. וולורוביץ' השתמש בכובע גבוה אך צר. במקרה זה, השגיאה עקב התחתית הפכה לחסרת משמעות. מספר מדענים השתמשו במכשירים שבהם המרחק בין הגלילים היה קטן מאוד. יחד עם זאת, החלק התחתון של המכשיר לא היה מלא בנוזל.
למד צמיג סיבובי בעיצובו יש הרבה אפשרויות. אבל תמיד יש לו את היתרונות של צדדיות, גודל קטן, טעות קטנה ועלות נמוכה. הודות למאפיינים אלה המכשיר הפך לפופולרי כל כך.
