Порядок проведения экспериментов с применением ротационных вискозиметров с преобразователем типа цилиндр-цилиндр

Экспериментальное определение пар значений , i = 1, 2, …, n, при построении кривой течения неньютоновских жидкостей с применением ротационного вискозиметра предусматривает выполнение нескольких этапов работы:

– подготовка ротационного вискозиметра к работе;

– проведение экспериментов при определенных значениях угловой скорости , i = 1, 2,…, n, вращения подвижного цилиндра;

– промывка ротационного вискозиметра после завершения экспериментального исследования или при переходе к экспериментам с новой исследуемой жидкостью.

Рассмотрим каждый из этих этапов подробнее.

1 Подготовка ротационного вискозиметра к работе:

1.1 Если ротационный вискозиметр не использовался в течение длительного промежутка времени, рекомендуется промыть внутренний и наружный цилиндры подходящим растворителем и полностью высушить.

1.2 Расчетным путем следует определить величины угловых скоростей , i = 1, 2,…, n, которые позволят получить значения скоростей сдвига , i = 1, 2,…, n, необходимые для получения пар значений , i = 1, 2,…, n, по которым будет строиться искомая кривая течения исследуемой жидкости.

При этом можно пользоваться зависимостью, определяющей распределение скорости сдвига по радиусу r в зазоре между цилиндрами вискозиметра (см. рис. 8.10, д), имеющей вид [39]:

(8.50)

где угловая частота вращения подвижного наружного цилиндра 7 с внутренним радиусом ; внешний радиус внутреннего цилиндра 8; r – радиальная координата, отсчитываемая от осевой линии коаксиальных цилиндров 7 и 8.

Использованные в формуле (8.50) обозначения совпадают с обозначениями на рис. 8.10, д.

Принимая во внимание, что напряжение сдвига (в случае использования ротационных вискозиметров) обычно измеряют на поверхности неподвижного внутреннего цилиндра 8 при , скорость сдвига следует вычислять по формуле (8.50) также на стенке внутреннего цилиндра при , т.е.

откуда получаем, что

, i = 1, 2,…, n. (8.50а)

1.3 Исследуемую жидкость следует поместить в зазор между внутренним 8 и наружным 7 цилиндрами.

Примечание. При размещении исследуемой жидкости в зазоре между цилиндрами следует принять специальные меры, чтобы избежать включений воздуха. Необходимый объем исследуемой жидкости следует поместить в наружный цилиндр 7, а затем внутренний цилиндр 8 следует медленно погрузить в исследуемую жидкость так, чтобы исключить возможность появления включений воздуха в объеме жидкости, находящейся в кольцевом зазоре между цилиндрами.

1.4 Внешний цилиндр 7 следует подсоединить к электроприводу, обеспечивающему его вращение с заданными угловыми скоростями , а внутренний цилиндр 8 должен быть подсоединен к устройству для измерения вращающих моментов .

На этом подготовку ротационного вискозиметра к эксперименту можно считать завершенной.

2 Проведение эксперимента с целью определения координат точек кривой течения исследуемой жидкости:

2.1 Включают электропривод и, по показаниям тахометра, устанавливают необходимую величину угловой скорости вращения внешнего цилиндра.

2.2 После достижения установившегося режима работы (о чем судят по постоянству показаний как тахометра, так и устройства для измерения вращающего момента М) измеряют и регистрируют величины и .

2.3 Повторяют операции, рассмотренные в пп. 2.1 и 2.2, при всех рассчитанных в п. 1.2 по формуле (8.50а) угловых скоростях вращений .

На этом проведение эксперимента с целью определения точек кривой течения исследуемой жидкости можно считать законченной.

3 Завершение экспериментов или переход к исследованию новой неньютоновской жидкости:

3.1 В связи с высокой опасностью, что исследуемая неньютоновская жидкость (например, раствор полимера или краска) после высыхания может образовать трудноудаляемые слои на внешней поверхности наружного цилиндра 8 и на внутренней поверхности наружного цилиндра 7, сразу после завершения эксперимента ротационный вискозиметр следует разобрать и тщательно промыть поверхности как наружного 7, так и внутреннего 8 цилиндров подходящим растворителем, а затем высушить.

3.2 При переходе к экспериментам с новой исследуемой жидкостью, поверхности наружного 7 и внутреннего 8 цилиндров должны быть не менее тщательно промыты и высушены во избежание смешивания старой и новой исследуемых жидкостей.