Viskozimetre / Viskozimetreler

Viskozite, sıvıların, yani sıvı ve gaz halindeki maddelerin akışkanlığını tanımlamaktadır. Viskozimetre ile belirlenebilir. Bir maddenin viskozitesi ne kadar yüksekse, o kadar yavaş tepki verir. Yüksek viskoziteye sahip maddeler başka maddelerle taşınacak veya karıştırılacaksa, daha fazla enerji kullanılması gerekir. Numunelerin viskozitesini karşılaştırabilmek için, akışkanlıkla ilgili miktarları ölçen çeşitli viskozimetreler geliştirilmiştir. Bu viskozimetre kullanılırken, her ölçüm yönteminin tüm viskozite ölçüm aralıkları için uygun olmadığından emin olunmalıdır. Ek olarak, bir maddenin viskozitesinin her zaman sıcaklığa bağlı olduğu ve kuvvetlerin etkisiyle de değişebileceği dikkate alınmalıdır.

Viskozite, aynı zamanda, akışkan maddenin, hacim parçacıklarının konumundaki bir değişikliğe karşı direnci olarak da tanımlanabilir. Parçacıklar konum değiştirirken birbirlerini az çok engelleyebilir. Küresel parçacıklar, disk şeklindeki veya düzensiz olanlardan daha az müdahale eder. Doğrusal bir şekilde düzenlenmiş moleküller, dallı olanlardan daha kolay birbirlerinden, küçük moleküller ise büyük olanlardan daha kolay geçer. Artan çapraz bağ sayısı, parçacıkların birbiri etrafında hareket etmesini de zorlaştırır.

Viskozimetre Uygulamaları

Bir viskozimetre ile dinamik veya kinematik viskozite belirlenebilir. Dinamik viskozite η [Eta], kesme gerilimi ve akış yönüne dik olan hız gradyanı ile tanımlanır. Pascal saniye (Pa · s) cinsinden veya Poise (P) cinsinden CGS sistemine göre ölçülür. Bir poise 0.1 pascal saniyeye karşılık gelir. Uluslararası Birim Sisteminde paskal saniye (Pa · s) yerine Newton saniye / metre kare (N · / m²) veya kilogram / metre ve saniye (kg / (m · s)) de kullanılabilir. Kinematik viskozite ν (Ny), bir maddenin dinamik viskozitesi ve yoğunluğunun bölümünden elde edilir. CGS sistemine göre m² / saniye (m² / s) veya Stokes olarak verilir. Bir vuruş saniyede 0.0001 m²'ye eşittir. Örneğin kinematik viskozite, standartlaştırılmış akış kapları ile belirlenir. Dinamik viskozite, kinematik viskozite maddenin yoğunluğu ile çarpıldığında elde edilir.

Taşıma ve işleme planlamasını basitleştirmek için sıvılar düşük, orta ve yüksek viskoziteli maddeler olarak sınıflandırılabilir. Bu sınıflandırma, bunların uygun hat ve ölçüm sistemlerine atanmasını kolaylaştırır. Sınırlar, düşük ve orta viskoziteli maddeler arasındaki geçiş için yaklaşık 300 milipaskal saniye ve yüksek viskoziteli maddeler için alt sınır olarak yaklaşık 8.000 milipaskal saniyedir. Standartlaştırılmış akış kapları, yalnızca düşük viskoziteli sıvı maddeler için viskozimetre olarak uygundur. Dönen ölçüm millerine, ölçüm millerine ve ayarlanabilir hıza sahip viskozimetreler, viskoz malzemeler için kullanılabilir. Bazı maddeler için, ölçümün ince borularda yükselen madde ile gerçekleştirildiği viskozimetreler de uygundur. Kılcal damarlı bu viskozimetrelerin özel formları, Ubbelohde ve Cannon ve Fenske'den sonra adlandırılmıştır. Ayrıca, numunenin yayılmasının yatay olarak yerleştirilmiş bir ölçüm kabına kaydedildiği viskozimetreler de vardır. Bu yöntem, belirli bir süre içinde ölçülü tank tabanında numunenin ne kadar aktığını ölçer. Bostwick adını taşıyan bu viskozimetreler, esas olarak gıda endüstrisinde sosların, çorbaların, ketçapın veya reçellerin kıvamını, viskozitesini veya akış hızını belirlemek için kullanılır.

Belirli bir viskozimetre türü için karar, öncelikle viskozite ölçümünün amacına bağlı olarak verilmelidir. Birçok uygulama için, sıvıların, macunların ve jellerin, bileşenlerin çökelmesini önlemek için düşük kesme gerilimi ile yüksek bir viskoziteye sahip olması gerekir. Bununla birlikte, yüksek kesme gerilmesi durumunda, daha iyi karıştırılabilmeleri ve yüzeylere eşit derecede ince bir film olarak uygulanabilmeleri için incelmeleri gerekir. Bu maddeler için viskozimetre, değişken kesme gerilmelerinde ve sıcaklıklarda viskoziteyi belirleyebilmelidir. Bir dizi dönen mile, ayarlanabilir hız ve sıcaklık ölçümüne sahip dijital viskozimetreler, viskozite eğrisi için ayrıntılı eğrilerin oluşturulmasına izin verir.

Viskozimetre Olarak Akış Kabı

Viskozite ölçümü için akış kapları, standartlaştırılmış şekil ve boyutlara sahip içi boş gövdelerdir. Aynı şekilde, alt açıklık için genellikle farklı standart boyutlar vardır. Bu tip viskozimetre genellikle boyaların, verniklerin ve diğer kolayca akabilen ürünlerin akış süresini ve viskozitesini belirlemek için kullanılır. Örneğin, püskürtme tabancalarında işlenecek boyalar yalnızca belirli bir viskoziteye kadar işlenebilir. Ölçümler hem son üründe hem de üretim sürecinden numunelerde gerçekleştirilebilir. Viskozite ne kadar düşükse, madde akış kabından o kadar hızlı akacaktır. Bu zaman - akış süresi - doğrudan viskozite ile ilgilidir. Bu tip viskozimetre farklı sıcaklıklarda ölçümlere izin verse de, ilave olarak eklenen kesme kuvvetlerinin etkisi altında tekrarlanabilir testlere izin vermez. Kinematik viskozite, sabit faktörler kullanılarak çıkış sürelerinden hesaplanır ve dinamik viskozite, malzemeye özgü yoğunluk ile bundan hesaplanır.

DIN 53211'e göre Akış Kabı Olarak Viskozimetre 

Bu kaplar 100 ml hacme, konik bir konikliğe ve 4 mm çapında sabit ağza sahiptir. Genellikle anodize alüminyumdan yapılırlar ve içleri parlatılmış paslanmaz çelik bir nozüle sahiptirler. Kap ağzına kadar doldurulur ve ardından boşaltma jetinin kesilmesine kadar geçen süre durdurulur. 25 ila 150 saniye aralığının dışındaki ölçümler sayılmamalıdır. 1996 yılında geri çekilen DIN 53211'e göre ölçümlerden güncel DIN EN ISO 2431'e geçiş yapan kullanıcılar için son kullanma süreleri için dönüştürme tabloları bulunmaktadır.

DIN EN ISO 2431, ASTM D 5125'e göre Akış Kabı

Uluslararası standart ASTM D 5125 (2010) - ISO akış kapları yardımıyla boyalar ve ilgili malzemeler için viskozite testi yöntemi - aynı zamanda bir akış kabı ile viskoziteyi ölçmek için bir yöntemi açıklar. Ölçüm aralığı, diğer iç boyutlar, daha büyük bir giriş konisi ve dört farklı çapın tanımlandığı daha uzun bir nozül ile genişletilmiştir. Bu kaplar için akış süreleri 25 ile 100 saniye arasında olmalıdır. Aksi takdirde, bir sonraki daha büyük veya daha küçük ağzı olan fincan değiştirilebilir. Bununla birlikte, farklı kapların akış süreleri yalnızca dönüştürme işleminden sonra karşılaştırılabilir.

Viskozite için 3 mm çıkışlı ISO kap 10 ila 40 mm² / sn viskozite için 4 mm çıkışlı ISO kap 25 ila 130 mm² / sn viskozite için 5 mm çıkışlı ISO kap 70 ila 360 mm² / sn Viskozite için 6 mm çıkışlı ISO kap 130 ila 700 mm² / s

ASTM D 1200'e göre Ford Akış Kabı

ASTM D 1200 (2010) standardında - Boya ve verniklerin viskozitesinin belirlenmesi; Ford kap ile prosedür - başka bir akış kabı biçimi açıklanmaktadır. Bitme süresi 20 ile 100 saniye arasında olmalıdır. Ölçülebilir kinematik viskoziteler aşağıdaki şekilde sınırlandırılmıştır:

- 25-120 mm² / s viskozite için 2,53 mm çıkışlı Ford kap No. 2
- 40 ila 220 mm² / s viskozite için 3,40 mm ile 3 numaralı Ford kap No.
- Ford Cup no. 70 - 370 mm² / s viskozite için 4,12 mm çıkışlı 4