ویسکومتر و انواع آن

ویسکومتر ابزار آزمایشگاهی است که به منظور اندازه گرفتن ویسکوزیته ی یک مایع به کار گرفته می شود. در رابطه با مایعاتی که ویسکوزیته ی آن ها با شرایط جریانی متفاوت است ، از ابزار دیگری به نام رئومتر استفاده می شود. ویسکومتر ها تنها در یک شرایط جریانی ویسکوزیته را مورد اندازه گیری قرار می دهند .

علت اندازه گرفتن ویسکوزیته

مهندسان شاید به دنبال این باشند در هر کاری که جریان مایع در آن دخیل است ویسکوزیته را ، به خصوص در هنگام طراحی مورد اندازه گیری قرار دهند . به این علت که ویسکوزیته می تواند با دما به شکل بارزی تغییر کند ، پی بردن به این که چه بر سر روغن ها ( چرب کننده ها ) در دما و فشار های بالا یا دما های کم می آید، مهم است . عدم موفقیت در پی بردن به این موضع می تواند منجر به شکل گیری خطا هایی در امر طراحی شود . مهندسانی که به دنبال توسعه ی شکل دهی روغن های جدید یا مایعات دیگری هستند شاید نیز خواسته باشند ویسکوزیته مایع را در یک مجموعه ی آزمایشگاهی مورد اندازه گیری قرار دهند  .

مهندسانی که مشغول به انجام کار میدانی هستند نیز ممکن است به اندازه گیری ویسکوزیته نیاز داشته باشند . آن ها می توانند این کار را با هر تعداد تستر های پرتابل ویسکوزیته ، یا با مدل های صنعتی بزرگ تر ، صورت دهند . ویسکوزیته در تعداد زیادی از جنبه های کاربردی تجاری  اهمیت دارد ، همانند با محصولات مصرفی مثل شامپو ، و ویسکومتر ها در کنترل کیفی به مقدار زیادی به کار گرفته می شوند .

به طور کلی در یک ویسکومتر دو حالت به چشم می خورد: 

یا مایع ویسکوز حرکتی ندارد و ساکن است و یک شی جانبی در درون آن( ابزار اندازه گیری ویسکوزیته ) به حرکت می پردازد و یا وسیله ی اندازه گیری ویسکوزیته حرکتی نداشته و سیال ویسکوز از خود حرکت نشان می دهد . نیروی کششی که باعث شکل گیری حرکت نسبی سیال نسبت به سطح می شود می تواند در اندازه گیری ویسکوزیته به عنوان عاملی استفاده شود . حالت جریان بایستی به نحوی باشد که مقدار کم بودن عدد رینولدز به حدی باشد که بتوان جریان را آرام تصور کرد . در دمای 20 درجه سلسیوس ویسکوزیته آب برابر با 1.002mpa.s است و ویسکوزیته جنبشی آن ( نسبت ویسکوزیته با دانسیته ) مساوی با 1.0038mm2/s است . باید اشاره داشت که مقادیر فوق جهت کالیبراسیون ویسکومتر ها استفاده می شود .

برخی از مواردی که به هنگام انتخاب یک ویسکومتر بایستی مد نظر داشت شامل ویسکوزیته ی مایع تست شونده ، امکان استفاده از ویسکومتر در کار های میدانی یا تجهیزات آزمایشگاهی ، استاندارد هایی که بایستی مورد محک قرار گیرند ، واحد های اندازه گیری و سرعت دوران ( rpm ) لازم ، و داشتن امکاناتی هماند با گزارش دهی داده ها ، یا آنالوگ یا دیجیتال بودن ، می شود . مایعاتی با ویسکوزیته ی کم از جمله محصولات لبنی ، جوهر ها و آب میوه ها می باشند ، از مایعات دارای ویسکوزیته ی متوسط می توان شکلات ، اپوکسی ها ، چسب ، مهر و موم کننده ها و قیر  را نام برد . تعداد غالب ویسکومتر ها هر چند وقت یک بار باید تحت عمل کالیبراسیون با استفاده از یک استاندارد ویسکومتر قرار گیرند و برای تست یک محدوده ویسکومتر طراحی شده اند ، با آن که برخی از ویسکومترها محدوده های گسترده تری را هم چنین محک می زنند . ساخت برخی از ویسکومترها با رعایت استاندارد های دولتی یا صنعتی صورت می گیرد ، از جمله حفاظت IP ( درجه حفاظت در برابر ورود آب یا گرد و غبار ) ، موسسه ی ملی استاندارد ها و فن آوری ( NIST ) ، سازمان بین المللی استاندارد ها ( ISO ) ، و ASTM بین المللی ( در گذشته به اسم انجمن مواد و آزمون آمریکا شناخته می شد ) .

مدل های گوناگون ویسکومتر

ویسکومتر های به شکل U

این دستگاه ها به اسم های ویسکومتر های شیشه ای مویین یا ویسکومتر های استوالد ، نام آن از ویلهلم استوالد گرفته است ، نیز شناخته می شوند . از بین سایر مدل ها می شود به ویسکومتر های آبلهود اشاره داشت . این نوع ویسکومتر به طور کلی از یک لوله شیشه ای U شکل که به شکل عمودی و در یک حمام با دمای کنترل شده قرار گرفته ساخته شده است . در یک طرف این لوله یک مقطع عمودی با قطر باریک که دقیق مورد اندازه گیری قرار گرفته است قرار دارد ( یک لوله موئین با قطر معین ) . در قسمت بالایی این بخش یک منطقه ی بر آمده قرار دارد و یک بر آمدی دیگر پایین تر از آن در سوی دیگر لوله واقع شده است که در زمان استفاده سیال از طریق مکش از محفظه پایینی به محفظه بالایی کشیده می شود و بعدا اجازه داده می شود تا به وسیله ی لوله موئین به محفظه پایینی جریان یابد . دو نشانه ای که در بالا و پایین محفظه بالایی به چشم می خورند حجم معینی را نشان می دهند که با زمان مورد نیاز تا انتقال سیال بین این دو نشان با ویسکوزیته ی جنبشی در تناسب قرار دارد . چنین ویسکومتر هایی را می شد در قالب جریان مستقیم یا جریان معکوس مورد دسته بندی قرار داد . ویسکومتر های جریان معکوس مخزنی در بالای نشانه ها دارند و نوع جریان مستقیم ها انواع محسوب می شوند که در زیر شاخص ها دارای مخزن هستند . چنین دسته بندی بواسطه ی این امر به چشم می خورد که بشود سطح مایع را حتی هنگامی که مایعات کدر ( غیر شفاف ) یا لکه دار مورد اندازه گیری قرار می گیرند ، مشخص کرد ، در غیر این صورت این نوع مایعات علامت ها را پوشانده و هنگامی که سطح مایع از علامت رد می شود امکان ارزیابی وجود ندارد .

ویسکومترهای کره ی در حال سقوط

همان طور که از نام آن می توان حدس زد ، این مدل از ویسکومترها یک کره ی در حال سقوط را به منظور اندازه گرفتن ویسکوزیته به کار می گیرند . مدت زمانی که طول می کشد کره ی در حال سقوط ، با چگالی و شعاع مشخص ، بین دو علامت جا به جا شود ، اندازه گیری می شود ، و در مرحله ی بعد کاربران امکان محاسبه ی ویسکوزیته را دارند . از این مدل ویسکومتر اغلب اوقات در محیط های آزمایشگاهی استفاده می شود . عملکرد آن ها بر پایه ی قوانین استوکس است ، که به روی یک کره نیروی پسار وارد می کند .

ویسکومترهای پیستون در حال سقوط

این مدل از ویسکومتر ها به طریقی همانند با با ویسکومتر های کره ی در حال سقوط عمل می کنند ، با این فرق که مقاومت یک پیستون در حال حرکت از بین مایع را مورد اندازه گیری قرار می دهند . این دستگاه دارای دوامی طولانی و کار با آن ساده است ، و اصول نگهداری نیاز به رعایت اندکی دارند . به همین خاطر در این صنعت بسیار محبوب است .

ویسکومترهای دورانی

این نوع از ویسکومتر ها مقاومت مایعات در مقابل گشتاور را اندازه گیری می کنند . چندین مدل ویسکومتر دورانی وجود دارد : ویسکومتر استابینگر در سال 2000 ساخته شد ، در حالی که ویسکومتر استورمر معمولا به منظور اندازه گیری ویسکوزیته رنگ ها استفاده می شود . ویسکومتر استابینگر از یک واحد اختصاصی یعنی واحد Krebs ( KU ) استفاده می کند  .

ویسکومترهای حبابی

این مدل ویسکومتر مدل زمانی که طول می کشد حباب ها از یک مایع به وجود آیند را اندازه گیری می کنند . این ویسکومتر ها غالبا در رابطه با رزین ها و لاک ها به کار گرفته می شوند . این ویسکومتر ها سرعت بالایی دارند و به منظور اندازه گیری ویسکوزیته در کار میدانی بسیار موثر می باشند . مدل هایی که روش مقایسه ی الفبایی را به کار می برند اندازه گیری ویسکوزیته را به استوکس نشان می دهند که برابر با 1 cm2s-1 می باشد .

رئومترها

رئومتر ها مفید ترین ابزار برای مایعات غیر نیوتنی به شمار می روند ، یعنی مایعاتی که ویسکوزیته ی آن ها با یک عدد واحد نشان داده نمی شود . نیرو های بزرگتر معمولا ویسکوزیته ی بزرگی را در مایعات غیر نیوتنی القا می کنند . چندین نوع رئومتر تجاری در بازار به چشم می خورد . در رابطه با نیرو های زیر 10 پاسکال ، CaBER کمپانی ThermoFisher از محبوبیت برخوردار است . رئومتر FiSer گروه پلیمر کمبریج (Cambridge Polymer Group ) را می شود در رابطه با مقادیری از 1 تا 1000 پاسکال استفاده کرد ، در حالیکه از Gottfert Rheotens برای مقادیری بالای 100 پاسکال و رئومتر ساخت  Xpansion Instruments Sentmanat  برای مقادیر بالای 10 هزار پاسکال به کار گرفته می شود  .

 تبليغات در ياد بگير دات كام | سفارش تبليغ | آگهي ها