Экспериментальное определение вязкости

На практике вязкость жидкости измеряют с помощью приборов, называемых вискозиметрами. Имеется несколько типов вискозиметров:

§ капиллярные;

§ ротационные, принцип работы которых основан на вращении двух коаксиальных цилиндров;

§ вискозиметры Энглера, определение вязкости с помощью которых основывается на сопоставлении характеристик истечения исследуемой жидкости с характеристиками истечения дистиллированной воды;

§ вискозиметры, измерение вязкости у которых основывается на исследовании процесса затухания колебаний маятника в жидкости; вискозиметры, в которых определение вязкости проводят на скорости падения твердого тела (шарика) и др.

В данной работе измерение вязкости осуществляется двумя вискозиметрами: Энглера и капиллярным.

Вискозиметр Энглера используют для измерения вязкости жидкостей более вязких, чем вода.

Капиллярным вискозиметром в данной работе определяется вязкость воды.

Экспериментальные установки

2.4.1 Вискозиметр Энглера. В работе для измерения вязкости минерального масла используется вискозиметр Энглера типа ВУ, схема которого приведена на рисунке 2.1. Он состоит из двух цилиндрических резервуаров 1 и 2, установленных соосно. В дне резервуара 1 выполнено короткое калиброванное отверстие 3 диаметром 2, 8 мм, через которое вытекает исследуемая жидкость. Отверстие закрывается стержнем 4, который имеет снизу коническую поверхность. На внутренней поверхности резервуара 1 нанесена риска 5, являющаяся указателем уровня исследуемой жидкости и горизонтальности установки вискозиметра. При горизонтальной установке вискозиметра свободная поверхность исследуемой жидкости (при частичном заполнении резервуара 1) должна быть параллельна риске 5. Регулировка обеспечивается путем изменения длины ножек, на которых установлен вискозиметр. Пространство между резервуарами 1 и 2 заполнено термостатирующей жидкостью (в нашем случае водой), которая подогревается электронагревателем 6. Для регулирования температуры служит регулятор мощности 7. Мешалка 8 предназначена для размешивания термостатирующей жидкости с целью достижения равномерного прогрева исследуемой жидкости в резервуаре 1.

Резервуары 1 и 2 сверху закрыты крышками 9 и 10 с установленными в них термометрами 11 и 12. Термометр 11 используется для измерения температуры исследуемой жидкости, а термометр 12 – для контроля температуры термостатирующей жидкости.

Исследуемая жидкость из резервуара 1 вытекает в колбу 13.

2.4.2 Капиллярный вискозиметр. Капиллярный вискозиметр (рисунок 2.2) выполнен в виде U-образной стеклянной трубки 1, которая закреплена на штативе 2. В левое колено трубки впаян капилляр 3, выше которого имеются два расширения 4 и 5 и нанесены две риски – М1 и М2. В нижней части U-образной трубки имеются расширения 6 и 7. Вискозиметр соответствует ГОСТ 10028-87. Верхний конец левого колена с помощью трубки соединен с резиновой грушей.

Рисунок 2.1 – Схема вискозиметра Энглера

Рисунок 2.2 – Схема капиллярного вискозиметра

2.5 Проведение испытаний

2.5.1 Определение вязкости минерального масла с помощью вискозиметра Энглера (рисунок 2.1).

Перед началом работы следует убедиться в наличии воды между резервуарами 1 и 2, а также при необходимости очистить резервуар 1.

Затем необходимо вынуть термометр 11, снять крышку 9, закрыть стержнем 4 калиброванное отверстие 3 и залить в резервуар 1 до риски 5 исследуемую жидкость. При этом следует обратить внимание на правильность установки вискозиметра, отрегулировав при необходимости горизонтальность его установки. Закрыть крышкой 9 резервуар 1 и вставить термометр 11. Снизу под калиброванное отверстие подставить чистую колбу 13, вынуть стержень 4, включить секундомер и замерить время t истечения 200 см³ исследуемой жидкости. Колбу 13 необходимо установить таким образом, чтобы жидкость стекала по ее стенкам, не образуя при этом пены. При проведении опыта следует по термометру 11 зафиксировать температуру исследуемой жидкости Т.

Далее необходимо жидкость из колбы залить в резервуар 1, включить электронагреватель, повысить температуру исследуемой жидкости на 5…10 °С и повторить опыт. Всего необходимо выполнить 5 опытов.

Температура исследуемой жидкости в последнем опыте с целью обеспечения безопасности работ не должна превышать 60…70 °С.

Результаты опытов занести в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 – Результаты исследований по определению вязкости масла

№ опы-та	Температура жидкости Т, ⁰С	Время истечения 200 см³ t, с	Условная вязкость °ВУ	Кинематическая вязкость n, м²/с	Динамическая вязкость m, Па× с
...

2.5.1 Определение вязкости воды капиллярным вискозиметром (рисунок 2.2).

Необходимо взять примерно 150…200 см³ воды и, предварительно измерив ее температуру Т, залить ее в вискозиметр таким образом, чтобы расширение 6 (рисунок 2) было заполнено примерно до половины.

Из нижней емкости через капилляр 3 исследуемая жидкость засасывается с помощью груши на 1/3 высоты расширения 5. После сообщения расширений 5 и 6 с атмосферой измеряется время t опускания жидкости от риски М1 до риски М2. Для получения более достоверных результатов опыт повторить 4…5 раз. Результаты занести в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 – Результаты исследований по определению вязкости воды

№ опыта	Температура воды Т, ⁰С	Время истечения t, с	Кинематическая вязкость n, м²/с	Динамическая вязкость m, Па× с
...

Обработка результатов