Визкозиметры истечения (капиллярные вискозиметры)

Подавляющее большинство капиллярных вискозиметров — лабораторные приборы.

Вязкость определяется по перепаду давления на концах капиллярной трубки, через которую прокачивается контролируемая жидкость. Перепад давления замеряется чувствительным дифманометром, шкала которого градуирована в единицах динамической вязкости. Диаметр и длина капиллярной трубки выбираются в зависимости от желаемых пределов измерения вязкости. Строго постоянное количество жидкости подается шестеренным насосом, который приводится во вращение синхронным двигателем с редуктором. Вискозиметр установлен в масляном термостате, имеющем постоянную температуру. Погрешность капиллярных вискозиметров составляет ±2% от верхнего предела шкалы и определяется в основном точностью поддержания температуры измеряемой среды и расхода.

Вискозиметры с падающим телом

Автоматический подъем шарика в исходное положение производится восходящим потоком исследуемой жидкости, создаваемым шестеренным насосом. Одновременно с подъемом шарика шестеренный насос отбирает пробу жидкости из резервуара в мерную трубу. Шарик, находясь в нерабочем положении у нижней ограничивающей сетки, при включении насоса поднимается и останавливается у верхней ограничивающей сетки. В момент касания шарика с сеткой насос автоматически отключается, и шарик падает в неподвижной среде.

Измерение вязкости сводится к отсчету времени, в течение которого шарик проходит фиксированный участок пути. На мерную трубу, выполненную из немагнитного материала, надеты катушки, первичные и вторичные обмотки которых соединены по дифференциально-трансформаторной схеме. При прохождении шарика через катушки на выходе измерительной схемы возникает сигнал разбаланса, который усиливается электронным усилителем. Автоматическое включение шестеренного насоса и автоматический отсчет времени падения шарика производят релейным блоком и вторичным прибором. Вторичный прибор может быть автоматическим с дифференциально-трансформаторной схемой или им может служить электрический секундомер. Пределы измерения вискозиметра можно менять в широком диапазоне установкой различных расстояний между катушками и подбором размера шарика. Вискозиметр позволяет производить измерения не только в емкостях, но и в трубопроводах. Вискозиметры с падающим шариком в конструктивном отношении совершенствуются по линии повышения точности измерения благодаря применению электромагнитных, оптических и радиоизотопных методов фиксации времени движения шарика в испытываемой жидкости.

Вискозиметры, основанные на измерении крутящего момента (ротационные)

При вращении тела в вязкой жидкости возникает противодействующий момент, обусловленный вязкостным сопротивлением. Крутящий момент измеряется различными способами, например:

1) Определение силы тока, потребляемой электродвигателем привода вращающегося тела.

Обычно используются однофазные синхронные двигатели или двигатели постоянного тока с автоматическим регулированием числа оборотов. Ток, потребляемый приводом электродвигателя, изменяется в зависимости от вязкости жидкости, причем для различных вращающихся тел эта зависимость различна (при постоянной скорости вращения двигателя). В качестве измерительного (вторичного) прибора используется обычно автоматический потенциометр.

2) Определение угла поворота упругой подвески или уравновешивающей пружины.

В этих приборах момент вязкостного сопротивления уравновешивается упругим моментом подвески или пружины, угол поворота которых пропорционален моменту. Иногда для передачи движения применяется магнитная муфта, смещение которой является мерой вязкости. Приводом вращающегося тела служит синхронный двигатель. В ротационных вискозиметрах с двумя коаксиальными цилиндрами пространство между ними заполняется исследуемой жидкостью. При вращении одного из цилиндров с постоянной угловой скоростью жидкость стремится сообщить вращение второму цилиндру. Для сохранения второго цилиндра в покое к нему должен быть приложен момент, равный и противоположный по знаку моменту, передаваемому жидкостью.

Характерная особенность ротационных вискозиметров — весьма широкий диапазон измерений от 0, 01 до 1000 н • сек/м2.

Вибрационные вискозиметры

Вибрационные вискозиметры позволяют оценивать вязкость по изменению амплитуды колебаний пластины. Это изменение амплитуды фиксируется и по ее величине судят об изменении вязкости.

Чаще всего используются колебания ультразвуковой частоты 23—28 кгц (ультразвуковые вискозиметры). Пластина из магнитострикционного материала закреплена в торце гильзы. Нижняя половина пластины помещена в жидкость, вязкость которой измеряется. В гильзе имеется возбуждающая катушка, питаемая от генератора импульсов. На катушку подается импульс тока длительностью около 20 мксек, в результате чего в пластине возникают продольные колебания (магнитоупругая деформация), затем возбуждение снимается и пластина совершает затухающие колебания. Частота колебаний определяется геометрией пластины, а амплитуда затухания — вязкостью жидкости.

Ультразвуковые вискозиметры могут быть использованы для непрерывного контроля различных жидкостей в технологических потоках. Диапазон измерения этих вискозиметров 'от 0, 0001 до 100 н • сек/м2.

Влагомеры для газов и твердых тел

Для автоматического определения влажности газов чаще всего используются психрометрический метод и метод точки росы. Для определения влажности твердых тел обычно применяют косвенные методы, позволяющие определять влажность путем измерения функционально связанной с ней физической величины. Из косвенных методов для автоматического непрерывного измерения влажности наибольшее распространение получили кондуктометрический метод и метод диэлектрической проницаемости.

Психрометрический метод

Психрометр имеет два одинаковых термометра, из которых у одного, называемого мокрым, тепловоспринимающая часть все время остается влажной, соприкасаясь с гигроскопическим телом, всасывающим воду из сосуда. При испарении влаги с увлажненной поверхности мокрого термометра температура его понижается. В результате создается разность температур мокрого (tв) и сухого (tc) термометров, называемая психрометрической разностью (tc- tв).

В преобразователях промышленных психрометров предусматриваются устройства, обеспечивающие постоянную скорость газового потока не ниже 3—4 м/сек.

В преобразователях электрических психрометров для определения температур обычно применяются металлические термометры сопротивления.

Преимущества психрометрического метода - вполне удовлетворительная точность при положительных температурах и незначительная инерционность. Недостатки - зависимость результатов измерения от скорости движения газов и колебаний атмосферного давления, а также понижение чувствительности и рост погрешности измерений с понижением температуры.

Метод точки росы

При этом методе испытуемый газ охлаждают до наступления насыщения, т. е. до точки росы. Методом точки росы можно измерять влажность газа при любых давлениях. При неизменном давлении точка росы не зависит от температуры исследуемого газа. Для определения момента наступления точки росы обычно используют охлаждаемое металлические зеркало, температуру которого в момент выпадения конденсата на нем фиксируют как точку росы. Рабочая поверхность зеркала должна быть обезжирена. При наличии в исследуемом газе пыли, масел, тяжелых углеводородов и других загрязнений, необходимо предусматривать автоматическую очистку поверхности зеркала перед каждым измерением.

В автоматических приборах появление точки росы на зеркальной поверхности определяется по ослаблению светового потока, отраженного от зеркала и воспринимаемого приемником.

На рис. 3.11 показана принципиальная схема автоматического гигрометра по точке росы с использованием зеркала и фотоэлемента.

Зеркалом является отполированная торцовая поверхность полого цилиндра из нержавеющей стали, помещенного в среде газа, влажность которого измеряется. Внутренняя полость цилиндра охлаждается непрерывно протекающей жидкостью. Температура охлаждающей жидкости регулируется электрическим нагревателем, управляемым электромагнитным реле, по обмотке которого протекает фототок фотоэлемента. Фотоэлемент освещается отраженным от зеркальной поверхности цилиндра световым потоком лампы накаливания. Температура поверхности цилиндра (точка росы) измеряется термометром сопротивления. Вторичным прибором служит записывающий логометр или милливольтметр с падающей дужкой. Реле, управляющее работой падающей дужки, управляется другим электромагнитным реле 3. Работа обоих реле синхронизирована таким образом, что стрелка вторичного прибора прижимается падающей дужкой в те моменты времени, когда на стенках цилиндра (зеркале) появляется туман, т. е. когда стенки цилиндра (зеркала) охлаждаются до точки росы. При этом вследствие осаждения на поверхности зеркала тумана световой поток, падающий на фотоэлемент, уменьшается и благодаря уменьшению фототока, срабатывает реле, замыкая цепь электронагревателя. Охлаждающая жидкость принимает температуру выше точки росы, туман на зеркале исчезает, фототок возрастает, и реле снова включает электронагреватель. Таким образом, температура зеркальной поверхности цилиндра все время колеблется около точки росы.

Для определения влажности твердых материалов применяют кондуктометрический метод и метод диэлектрической проницаемости.

Кондуктометрический метод, основан на зависимости электрических свойств материалов от их влагосодержания. Преобразователи кондуктометрических влагомеров представляют собой два электрода, конструктивно выполненных в виде плоских пластин, цилиндрических трубок, роликов и т. п. Из измерительных схем наибольшее распространение получили мостовые схемы.

⇐ Предыдущая 1 23