Что такое ротационный вискозиметр

Ротационный вискозиметр

Ротационный вискозиметр — это прибор, который предназначен для измерения вязкости утфеля, при его помощи сигнал передается в систему автоматизации, где в свою очередь контролируется содержание сухих веществ и процесс раскачки утфеля. Наибольшее распространение получили ротационные устройства.

Одним из самых распространенных в настоящее время является ротационный вискозиметр, который состоит из ротационного датчика и нормирующего преобразователя. Ротационный датчик, в свою очередь, может быть исполнен в двух вариантах: с прижимным механизмом (предназначен для вакуум-аппаратов) и без него (для емкостей под давлением). Датчик ставится на емкость с утфелем при помощи фланцевого соединения, при этом вал с дисками для измерения вязкости погружается внутрь. Вал может иметь максимум 3 съемных диска (обычно используется 1-2).

Области применения, такого оборудования, как ротационный вискозиметр, разнообразны: измерение вязкости нефтепродуктов, смазочных масел, расплавленных силикатов, металлов, лаков и прочих тягучих материалов. Кроме того, с их помощью можно измерить динамическую вязкость крахмала, шоколадной массы, красок, покрытий и чернил, битумов, лекарственных веществ, соусов и подлив, паяльных паст, продуктов личной гигиены и т. п.

Устройство ротационного вискозиметра

В ротационных механизмах исследуемые компоненты располагаются в пространстве между двумя соосными телами (это могут быть конусные приспособления, цилиндрические детали, сферы или их модификации), при этом, одно из тел находится в неподвижном состоянии, а другое вращается. Вязкость измеряется по крутящему моменту при круговом сдвиговом течении материала с постоянной скоростью в тонком кольцевом слое. Нормирующий преобразователь устанавливается в отверстие и крепится с помощью винтов фиксаторов, значение вязкости выводится на дисплей прибора.

Ротационный вискозиметр имеет несколько отличительных особенностей: русскоязычное меню с легкими настройками, которые можно выполнять при работающем приборе, имеется возможность в любое время остановить двигатель и дополнительная защита от короткого замыкания. С помощью индицируемого светодиода можно определить замыкание или отсоединение двигателя. Имеется контроль реального тока выхода, который имеет настройки на диапазоны 0..5, 0..20, 4..20 мА и выходное напряжение не меньше 10В.

Принцип действия ротационного вискозиметра

Существует несколько преимуществ ротационной вискозиметрии: удобство в применении, есть возможность производить количественную оценку показателей режима деформации, условия деформирования в рабочем зазоре прибора приближены к условиям обработки материала в рабочих условиях, также есть возможность изменения условий, при которых проводятся испытания.

Для работы такого механизма, как ротационный вискозиметр, применяется двигатель постоянного тока, когда ток якоря пропорционален моменту на валу. При этом показания с тока якоря снимается при помощи микроконтроллера и после обработки на монитор передается сигнал, который пропорционален моменту на валу и может применяться для управления необходимыми технологическими процессами. Возможна настройка при холостом ходе и остановке двигателя, однако производить настройку прибора лучше на работающем объекте при режимной температуре двигателя.

Ротационный вискозиметр входит в состав оборудования линий, осуществляющих производительные процессы на производствах различных сфер деятельности. Благодаря высокоточным показателям, что способно обеспечить данное устройство, вискозиметр был признан профессиональным техническим механизмом.

Источник

ротационный вискозиметр

Полезное

Смотреть что такое «ротационный вискозиметр» в других словарях:

ротационный вискозиметр — Вискозиметр, принцип действия к рого основан на методе концентрич. вращающихся цилиндров; вязкость определяют на основе предварит, относит, измерений калибровки; в качестве калибровочных жидкостей используют масла или р ры, вязкость к рых… … Справочник технического переводчика

Ротационный вискозиметр — Прибор, основанный на измерении крутящего момента, передаваемого анализируемой жидкостью чувствительному элементу, являющегося функцией ее вязкости Источник: ГОСТ 29226 91: Вискозиметры жидкостей. Общие технические требования и методы испытаний … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ротационный вискозиметр — sukusis klampomatis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Klampomatis, kuriame tiriamoji klampi medžiaga yra tarp dviejų bendraašių kūnų (cilindrų, kūgių, rutulių), kurių vienas (rotorius) sukamas, o kitas yra nejudamas.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

ротационный вискозиметр — sukusis klampomatis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. rotary viscometer; rotational viscometer vok. Rotationsviskosimeter, n rus. ротационный вискозиметр, m pranc. viscosimètre à rotation, m … Fizikos terminų žodynas

ротационный вискозиметр — rotacinis klampomatis statusas T sritis Energetika apibrėžtis Klampomatis, kuriuo tiriama klampi aplinka, esanti tarp 2 bendraašių kūnų (cilindrų, kūgių, sferų), kurių vienas (rotorius) sukamas, o kitas yra nejudamas. Klampa nustatoma pagal… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

вискозиметр с коаксиальными цилиндрами — ротационный вискозиметр — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы ротационный вискозиметр EN coaxial cylinder viscosimeterconcentric cylinder viscosimeter … Справочник технического переводчика

Вискозиметр — – прибор для определения вязкости жидкотекучих систем. Различают: ротационный вискозиметр для определения истинной вязкости (Па с) в зазоре между двумя коаксиальными цилиндрами; стандартный вискозиметр для определения относительной вязкости … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

ВИСКОЗИМЕТР РОТАЦИОННЫЙ — [rotary (rotation) viscosimeter] вискозиметр, принцип действия которого основан на методе концентрических вращающихся цилиндров. Вязкость определяют на основе предварительных относительных измерений калибровки; в качестве калибровочных жидкостей… … Металлургический словарь

Вискозиметр — [viscosimeter; fluidimeter] прибор для определения вязкости жидкости или расплава. По принципу действия Вискозиметра подразделяют на: вибрационный, капиллярный, крутильный и ротационный. Смотри также: ротационный вискозиметр вибрационный… … Энциклопедический словарь по металлургии

Источник

Ротационные вискозиметры

Лекция № 7

Общие требования, назначение и классификация

Ротационные вискозиметры широко применяются почти во всех отраслях пищевой промышленности в технологических лабораториях предприятий, в научно-исследовательских организациях, в учебных заведениях. Вискозиметры служат для контроля качества исходного сырья, полуфабрикатов и готового продукта, а также для контроля технологических процессов.

В вискозиметрах с вращающимися роторами, в особенности при малом зазоре между ними, характер течения продукта близок к простому сдвигу, что упрощает обработку опытных данных. Диапазон материалов, свойства которых контролируются на ротационных вискозиметрах, достаточно широк: сиропы, молоко, бражки, кремы, шоколад и конфетные массы при повышенной температуре, фарши, творожные массы и т.п.

Вискозиметры ротационного типа по сравнению с другими обладают рядом преимуществ, особенно при испытании материалов с большой вязкостью; они надежны в эксплуатации и могут применяться как для экспресс-измерений, так и для непрерывного измерения вязкости с целью регулирования технологического процесса.Обязательным условием процесса измерения является создание и поддержание в рабочем зазоре ламинарного движения продукта. Так как реологические характеристики пищевых материалов в значительной степени зависят от температуры, необходимо обеспечить контроль температуры продукта в измерительном зазоре, а также предусмотреть возможность стабилизации этой температуры. Конструкция вискозиметра должна удобной в работе, обеспечивать простоту заправки и очистки измерительного зазора.

Для получения достоверных данных необходимо, чтобы вискозиметр обладал высокой степенью надежности в работе. Обязательным требованием, предъявляемым к ротационным вискозиметрам, особенно индивидуального изготовления, является метрологическая обеспеченность поверки характеристик прибора.

Наряду со многими достоинствами ротационные вискозиметры имеют и недостатки, вызываемые тепловыделениями в слое испытуемой пищевой массы, находящейся в узком кольцевом зазоре. Поэтому необходимо работать в условиях, при которых выделение теплоты заведомо ничтожно, либо пользоваться методами пересчета экспериментальных данных с учетом тепловыделений.

Вязкость η (в Па•с) продукта при сдвиге и момент на бесконечно длинном роторе связаны следующим образом:

где Μ_с – момент сил сопротивления на внутреннем роторе, Нм;

Из уравнения следует, что для определения вязкости продукта необходимо знать Μ_с, К, ω. Обычно для данного типоразмера воспринимающего элемента вискозиметра коэффициент К известен; задаются ω и определяют момент на воспринимающем элементе при помощи чувствительного элемента или задаются Μ_с (например, при помощи падающих грузов) и определяют угловую скорость.

Семейство ротационных вискозиметров включает в себя системы с соосными цилиндрами, конусами, сферами и некоторыми другими поверхностями вращения. Помимо типа рабочих поверхностей (цилиндры, конусы и др.), ротационные вискозиметры отличаются друг от друга также устройствами для измерения момента вращения. В последнее время для изучения биологических жидкостей стали применяться приборы в которых внутренний цилиндр свободно плавает в испытуемой жидкости. Передавая к этому цилиндру момент вращения с помощью магнитного поля или через промежуточную жидкость, по его угловой скорости можно оценивать вязкость. Известны приборы для определения вязкости по скорости затухания колебаний. Среди них назовем ультразвуковые вискозиметры. Измерительным элементом их служит металлическая пластина, совершающая возвратно-поступательное движение с ультразвуковой частотой. К ним относится один из первых приборов для измерения вязкости, сконструированный Кулоном. В приборе Кулона вязкость оценивалась по затуханию колебаний в жидкости цилиндра, подвешенного на упругой нити. В лабораторной практике вязкость иногда оценивают по скорости движения шарика в жидкости. Если используется метод падения шарика, то измеряют его скорость ω, и вязкость вычисляют по уравнению Стокса:

Источник

Что такое ротационный вискозиметр

Вискозиметры ViscoQC являются полными аналогами вискозиметров Brookfield и работают по такому же принципу.

Мотор приводит в движение шпиндель внутри неподвижной чашки. Скорость вращения шпинделя предустановлена. Спиральная пружина, соединенная как с двигателем, так и с вращающимся шпинделем, регистрирует крутящий момент двигателя, необходимый для вращения измерительного шпинделя и, следовательно, является мерой его вязкости.

В случае веществ с низкой вязкостью пружина должна быть достаточно чувствительной, в то время как для образцов в диапазоне высокой вязкости требуется более прочная пружина

Выездная демонстрация с ViscoQC

Если Вы хотите посмотреть на прибор в живую и оценить его работу в действии, но у Вас нет возможности посетить наш демонстрационный зал, то мы можем приехать к Вам на предприятие и продемонстрировать работу прибора на Ваших образцах.

К демонстрации в Москве и Московской области доступны модели VisoQC 100 и ViscoQC 300. К демонстрации в Санкт-Петербурге и Ленинградской области доступна модель ViscoQC 100.

Для записи перейдите по ссылке ниже и наши представители оперативно с Вами свяжутся.

Преимущества viscoqc

Готов к использованию сразу после распаковки. Прибор не требует сборки. Просто достаньте его из коробки, подключите блок питания и можно начинать работать

Выравнивание прибора по горизонтали.

Некорректный уровень ведет к получению некорректных результатов и даже может повредить инструмент. Наличие цифрового выравнивания позволяет избежать этих проблем.

Уровень устанавливается при включении прибора и в любой момент между измерениями.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ РАСПОЗНАВАНИЕ ШПИНДЕЛЯ (TOOLMASTER™)

Выбор шпинделя из общего списка вручную часто приводит к ошибкам в измерении вязкости.

Автоматическое распознавание шпинделя с помощью специальной программы Toolmaster™ гарантирует, что правильные факторы используются для расчёта вязкости, поскольку каждый шпиндель имеет собственный уникальный ID и корректировочный коэффициент.

Схожая по принципу программа TruGuard™ автоматически определяет и документирует информацию о том, была ли использована защита шпинделя (защита шпинделя позволяет минимизировать возможные погрешности при измерениях с высокими скоростями вращения шпинделя).

ВСТРОЕННАЯ МАГНИТНАЯ МУФТА

Магнитная муфта обеспечивает легкое подключение/отключение шпинделей одним движением руки.

Таким образом шпиндель и прибор защищаются от повреждения, вызванного ударом или изгибом. При этом максимизируется производительность так как не требуется ручная фиксация шпинделя.

ТЕМПЕРАТУРНАЯ СИСТЕМА ПЕЛЬТЬЕ (PTD 80/PTD 175) С

Уникальные температурные системы на элементах Пельтье с воздушным контр-охлаждением для шпинделей DIN/SC4 экономят рабочее пространство и время, обеспечивая быстрый и высокоточный контроль температуры образца.

Специальная функция T-Ready™ сигнализирует об уравновешивании температуры образца, которая задается и контролируется через ViscoQC.

Помимо температурной системы, контролировать температуру возможно также с помощью стандартного термостата.

ФУНКЦИЯ TRUMODE™

Упрощает измерение неизвестных образцов. Используйте TruMode™ для автоматического поиска скорости

-ViscoQC 100: Выберите TruMode™ с помощью клавиш быстрого доступа

-ViscoQC 300: Используйте Ручной режим/Стоп по времени с функцией TruMode™ Поместите образец под измерительную голову, подключите шпиндель и защиту, затем нажмите кнопку Старт

TruMode™ найдет оптимальную скорость, необходимую для измерения, что составляет

80 % крутящего момента

-Если комбинация шпиндель/скорость OK: время измерения начнет отсчитываться до момента, пока не будет достигнуто нужное значение

-Если комбинация шпиндель/скорость не ОК: ViscoQC™ сообщит о том, что нужно использовать больший или меньший шпиндель

Модели

Вискозиметр ViscoQC 100

Измеряет динамическую вязкость как значение в одной точке

Вискозиметр ViscoQC 300

Измеряет динамическую вязкость как значение в нескольких точках

ViscoQC 100

Удобный и простой пользовательский интерфейс с цветным экраном. На экране отображаются: вязкость, скорость, крутящий момент, температура (при использовании датчика Pt100), время, шпиндель и макс. вязкость, заданное время/крутящий момент/температура.

Имеет 19 предустановленных скоростей с возможностью задать свою скорость. Также в нем настроено 5 режимов измерения (ручной режим, TruMode, стоп оп времени, стоп по крутящему моменту, стоп по температуре).

У ViscoQC 100 нет памяти, данные не сохраняются. Есть USB разъемы, к которым можно подключить флеш-носитель, компьютер (с ПО V-Collect) или принтер (Dymo® LabelWriter™ 450).

Возможно дополнительное подключение фармацевтического квалификационного пакета (PQP), соответствующего GMP, GAMP 5, и 21 CFR Часть 11.

Прибор внесен в Государственный реестр средств измерения РФ.

Основной комплект поставки:

Набор относительных шпинделей: 4 шпинделя (L) или 6 шпинделей (RH)

Технические характеристики

ViscoQC 300

Интуитивный, удобный и простой пользовательский интерфейс на сенсорном экране.

Предустановленные режимы измерения : ручной режим, TruMode, стоп по времени, стоп по крутящему моменту, стоп по температуре, сканирование по скорости, сканирование оп температуре, сканирование по времени.

Можно регулировать порядок и количество отображаемых виджетов на экране: вязкость, скорость, крутящий момент, температура, онлайн-график (при подключенном ПО V-Curve).

Внутренняя память прибора, рассчитана на 999 измерений с возможностью печати и экспорта данных. Экспорт данных осуществляется через PDF экпорт, принтер Dymo® LabelWriter™ 450, ПО V-Collect, USB накопитель. Прибор может быть подключен к системе LIMS.

Есть возможность использовать настраиваемые системы пользователей и групп пользователей.

Дополнительное подключение фармацевтического квалификационного пакета (PQP), соответствующего GMP, GAMP 5, и 21 CFR Часть 11.

Прибор внесен в Государственный реестр средств измерения РФ.

Основной комплект поставки:

Набор относительных шпинделей: 4 шпинделя (L) или 6 шпинделей (RH)

Источник

Вискозиметрия

Наиболее распространены три метода измерения вязкости газов и жидкостей: капиллярный, падающего шара и соосных цилиндров (ротационный). В основе их лежат соответственно: закон Пуазейля, закон Стокса и закон течения жидкости между соосными цилиндрами. Вязкость определяют также по затуханию периодических колебаний пластины, помещенной в исследуемую среду.

Особую группу образуют методы измерения вязкости в малых объёмах среды (микровязкость). Они основаны на наблюдении броуновского движения, подвижности ионов, диффузии частиц.

Ротационный метод вискозиметрии

Ротационный метод вискозиметрии заключается в том, что исследуемая жидкость помещается в малый зазор между двумя телами, необходимый для сдвига исследуемой среды. Одно из тел на протяжении всего опыта остаётся неподвижным, другое, называемое ротором ротационного вискозиметра, совершает вращение с постоянной скоростью. Очевидно, что вращательное движение ротора визкозиметра передается к другой поверхности (посредством движения вязкой среды; отсутствие проскальзывания среды у поверхностей тела предполагается, таким образом рассматриваются). Отсюда следует тезис: момент вращения ротора ротационного вискозиметра является мерой вязкости.

Для простоты мы рассмотрим инверсную модель ротационного вискозиметра: вращаться будет внешнее тело, внутренее тело останется неподвижным, ему и будет сообщаться момент вращения. Однако для краткости изложения будем называть внутреннее тело ротором ротационного вискозиметра.

При этом крутящий момент M1 ротора ротационного вискозиметра уравновешивается моментом сил упругости нити М2:

Заметим вновь, что М1 = М2, откуда после нескольких преобразований относительно φ имеем:
или
где k – постоянная ротационного вискозиметра.

Если рассматривать ту же задачу для ротационного вискозиметра с вращающимся внутренним (ротором висозиметра) и неподвижным внешним телами, имеем: или

В этом случае G – момент, необходимый для поддержания постоянной частоты вращения, (один оборот ротора вискозиметра за τ с).

Ультразвуковой метод вискозиметрии

Сущность метода ультразвуковой вискозиметрии заключается в том, что в исследуемую среду погружают пластинку из магнито-стрикционного материала, называемую зондом вискозиметра на которую намотана катушка, в которой возникают короткие импульсы тока длительностью порядка 20±10 мксек, приводящие к возникновению колебаний. В соответствии с законом сохранения, при колебаниях пластинки в катушке наводится ЭДС, которая убывает со скорростью, зависящей от вязкости среды. Затем, при падении ЭДС до определённого порогового значения, в катушку поступает новый импульс. Вискозиметр определяет вязкость среды по частоте следования импульсов.

Вискозиметры, действие которых основано на ультразвуковом методе вискозиметрии, нельзя отнести к классу вискозиметров с широким диапазоном измерений. К классу высокотемпературных вискозиметров их также нельзя отнести в силу величины относительной погрешности, возникающей при высокотемпературной вискозиметрии и свойств материалов прибора.

Капиллярный метод вискозиметрии

Метод капиллярной вискозиметрии опирается на закон Пуазейля о вязкой жидкости, описывающий закономерности движения жидкости в капилляре.

Отметим, что формула Пуазейля справедлива только для ламинарного потока жидкости, то есть при отсутствии скольжения на границе жидкость – стенка капилляра вискозиметра. Приведенное уравнение используют для определения динамической вязкости. Ниже размещено схематическое изображение капиллярного вискозиметра.

В капиллярном вискозиметре жидкость из одного сосуда под влиянием разности давлений р истекает через капилляр сечения 2R и длины L в другой сосуд. Из рисунка видно, что сосуды имеют во много раз большее поперечное сечение, чем капилляр вискозиметра, и соответственно этому скорость движения жидкости в обоих сосудах в N раз меньше, чем в капилляре вискозиметра. Таким образом не все давление пойдет на преодоление вязкого сопротивления жидкости, очевидно, что часть его будет расходоваться на сообщение жидкости нопределённой кинетической энергии. Следовательно, в уравнение Пуазейля необходимо ввести некоторую поправку на кинетическую энергию, называемую поправкой Хагенбаха:
где h – коэффициент, стремящийся к единице, d –плотность иссдледуемой жидкости.

Вторую поправку условно назовём поправкой влияния начального участка капилляра вискозиметра на характер движения исследуемой жидкости. Она будет характеризовать возможное возникновение винтового движения и завихрения в месте сопряжения капилляра с резервуаром капиллярного вискозиметра (откуда вытекает жидкость). Суть поправки состоит в том, что вместо истинной длины капилляра вискозиметра L мы вводим кажущуюся длину L’:
n – определяется экспериментально на основе изменений при разных значениях L и примерно равен единице.

Следует учитывать, что при измерении вязкости органических жидкостей с большой кинематической вязкостью поправка Хагенбаха незначительна и составляет доли процента. Если же говорить о высококтемпературных вискозиметрах, то вследствие малой кинематической вязкости жидких металлов поправка может достигать 15%.

Метод капиллярной вискозиметрии вполне можно отнести к высокоточному методу вискозиметрии в силу того, что относительная погрешность измерений составляет доли процента, в зависимости от подбора материалов вискозиметра и точности отсчёта времени, а также иных параметров, участвующих в методе капиллярного истечения.

Метод падающего шарика

Необходимо отметить, что уравнение справедливо только в том случае, если скорость падения шарика вискозиметра довольно мала и при этом соблюдается некое эмпирическое соотношение:

Как и в капиллярном методе вискозиметрии, необходимо учитывать возникающие поправки на конечные размеры цилиндрического сосуда вискозиметра с падающим шариком (высотой L и радиусом R, при условии, если выполняется ). Такие действия приводят к уравнению для определения динамической вязкости жидкости методом падающего шарика вискозиметрии:

На основе метода создано множество моделей высокотемпературных вискозиметров, в которых измеряется вязкость расплавленных стекол и солей.

Вибрационный метод вискозиметрии

Вибрационный метод вискозиметрии базируется на определении изменений параметров вынужденных колебаний тела правильной геометрической формы, называемого зондом вибрационного вискозиметра,при погружении его в исследуемую среду. Вязкость исследуемой среды определяется по значениям этих параметров, при этом обычно используется градуировочная кривая вискозиметра (для случая примитивного вибрационного вискозиметра; в целом, не теряя общности, этот принцип переносится и на более сложные приборы).

Частотно-фазовый вариант вибрационного метода вискозиметрии используется для сильно-вязких жидкостей. В этом случае измеряется частота колебаний зонда вискозиметра, сначала не погруженного (ω0) и затем погруженного (ω) в жидкость при сдвиге фаз .

Для измерения вязкости менее вязких сред, например, металлических расплавов наиболее подходящим является амплитудно-резонансный вариант вибрационного метода вискозиметрии. В этом случае добиваются того, чтобы амплитуда А колебаний была максимальной (путём подбора частот колебаний). Поэтому измеряемым параметром, по которому определяется вязкость становится амплитуда колебаний зонда вискозиметра. В общем случае для малых значений вязкости имеем:

Учтем поправки С2(сторонние силы: трения, поверхностного натяжения, лобового сопротивления и т.п.). Имеем конечную формулу метода вибрационной вискозиметрии:

Градуировка вискозиметра производится по известным жидкостям (именно определяются постоянные С1,С2).

Источник