Offeryn a ddefnyddir i fesur gludedd hylifau a phriodweddau llif hylifau yw viscometer. Gadewch i ni drafod y gwahanol fathau o viscometers, eu nodweddion mewnol, a'r ffactorau sy'n mynd i mewn i berfformio mesuriadau gludedd cywir ac ailadroddadwy.
Mewn ymchwil triboleg ac iro, cyfeirir yn aml at gludedd fel eiddo pwysicaf olew sylfaen. Pam mae gludedd mor bwysig mewn iro peiriannau? Ar y naill law, gall gludedd sy'n rhy isel achosi cyswllt rhyngwynebol rhwng cydrannau mewnol yn ystod symudiad, gan arwain at draul.
Ar y llaw arall, mae gludedd rhy uchel yn gorfodi'r peiriant i weithio'n galetach i oresgyn ymwrthedd mewnol yr iraid i lifo. Felly, mae'n bwysig deall nid yn unig gludedd yr olew sylfaen, ond hefyd sut y gall newid oherwydd amrywiadau mewn amodau gweithredu neu amgylcheddol.
Viscometer a Rheometer
Mae gludedd yn fesur o wrthwynebiad hylif i lif (straen cneifio) ar dymheredd penodol. Nid yw pob hylif yn cynnal gludedd cyson wrth i amodau llif newid. Gelwir hylifau y mae eu gludedd yn newid gydag amodau llif yn hylifau an-Newtonaidd. Mae gludedd y mathau hyn o hylifau yn cael ei fesur gan reometer. Mae viscometer yn mesur gludedd hylif Newtonaidd.
Cinemateg a gludedd absoliwt
Ymhlith y gwahanol ddulliau viscometer, mae dwy ffordd wahanol i fynegi gludedd: gludedd cinematig a gludedd absoliwt. Y prif wahaniaeth rhwng y ddau yw bod gludedd cinematig yn cael ei fesur trwy arsylwi ymwrthedd hylif i lifo o dan ddylanwad disgyrchiant, tra bod gludedd absoliwt yn cael ei fesur trwy arsylwi ymwrthedd hylif i lifo o dan ddylanwad grymoedd allanol a rheoledig, naill ai gan Capilarïau hefyd yn symudiad hylif drwy'r corff.
Mae gludedd cinematig yn cael ei fesur mewn centistokes (cSt), ond mae gludedd absoliwt yn cael ei fesur mewn centipoise (cP). Er mwyn cymharu, mae gludedd absoliwt fel arfer yn cael ei drawsnewid yn gludedd cinematig trwy ei rannu â disgyrchiant penodol (SG) yr hylif.
cSt=cP/SG neu cilyddol yr hafaliad: cP=cSt x SG
Dull prawf gludedd
Mae nifer o ddulliau profi gludedd wedi'u sefydlu, pob un â'i fanteision ei hun. Mae'r canlynol yn rhestr o'r technegau a ddefnyddir amlaf ar gyfer profi gludedd olew sylfaen.
Profi Viscomedr Capilari (Gwydr).
Y ddyfais sylfaenol a ddefnyddir mewn profion viscometer capilari yw tiwb gwydr siâp "U", sy'n rhoi ei enw cyffredin, sef tiwb U, iddo. Mae'r weithdrefn tiwb U yn ei gwneud yn ofynnol i drochi'r tiwb mewn baddon a reolir gan dymheredd (40 neu 100 gradd Celsius fel arfer) a chymryd darlleniadau manwl gywir (mewn eiliadau) o'r amser sydd ei angen i swm penodol o hylif lifo o fewn y tiwb. Mae'r tiwb yn cael ei dynnu o'r tiwb trwy sugno neu ddisgyrchiant. Un marciwr i farciwr arall.
Yna caiff yr amser mesuredig hwn ei luosi â chysonyn (yn gysylltiedig â'r tiwb penodol) i gyfrifo gludedd absoliwt (sugno) neu gludedd cinematig (disgyrchiant).
Prawf Viscometer Cylchdro
Mae nodwedd allweddol viscometer cylchdro yn cynnwys dyfais gylchdroi, a elwir yn werthyd, sy'n cael ei drochi yn yr hylif prawf. Yna defnyddir y torque ar y siafft cylchdroi i fesur ymwrthedd yr hylif i lif.
Mae viscometer cylchdro yn cyfrifo gludedd absoliwt hylif oherwydd nid yw'r mesuriad hwn yn cynnwys disgyrchiant ond yn hytrach mae'n swyddogaeth straen cneifio o fewn yr hylif. Gelwir amrywiad cyffredin o'r viscometer hwn yn viscometer Brookfield.
Mae'r viscometer Stabinger yn fersiwn wedi'i addasu o'r viscometer cylchdro. Mae'n defnyddio gwerthyd arnofio annibynnol gwell, sy'n cael ei reoli gan rym electromagnetig i gynhyrchu cylchdroi yn yr hylif. Mae hyn yn fanteisiol oherwydd ei fod yn dileu'r dasg anodd o gymryd i ystyriaeth ffrithiant dwyn y modur ychwanegol gyda'r prif siafft.
Profion pêl yn cwympo a viscometer piston yn disgyn
Mae dewisiadau eraill llai cyffredin ar gyfer mesur gludedd yn cynnwys pêl yn disgyn a fiscomedrau piston yn disgyn. Yn y profion hyn, mae pêl neu piston yn cael ei ollwng i hylif a mesurir yr amser rhwng un pwynt wedi'i farcio ac ail bwynt wedi'i farcio. Er mwyn cyfrifo gludedd o gyfraith Stokes, rhaid gwybod y cyflymder terfynol, dimensiynau, a dwysedd hysbys y bêl neu'r piston.
Dulliau profi eraill
Mewn rhai sefyllfaoedd na welir yn gyffredin mewn profion gludedd olew, gellir defnyddio'r dull swigen. Mae'r prawf hwn fel arfer yn golygu mesur yr amser y mae'n ei gymryd i swigen godi pellter penodol. Yna gellir cysylltu'r amser mesur hwn yn gymesur â gludedd yr hylif. Mae amrywiad arall yn cynnwys mesur ymwrthedd y stiliwr i ddirgryniad.
Mathau o Viscometers
Er bod nifer o ddulliau ar gyfer pennu gludedd, mae'r rhan fwyaf o viscometers yn cael eu gwerthu'n fasnachol i weddu i'r defnydd a fwriadwyd ganddynt. Isod mae rhestr o'r categorïau viscometer hyn.
Viscometer Symudol
Fel y mae'r enw'n awgrymu, mae viscometers cludadwy yn addas i'w defnyddio yn unrhyw le lle mae amgylchedd labordy yn anymarferol. Mewn llawer o gymwysiadau maes a maes, mae angen i viscometers ddarparu darlleniadau gludedd cyflym, bras, yn aml i warantu dadansoddiad pellach.
Viscometer cae bach
Ar gyfer darlleniadau gludedd mwy cywir, mae viscometers maes bach yn addas ar gyfer lleoliadau labordy ond maent yn fforddiadwy. Mae viscometers o'r fath yn cynnwys yr amrywiaeth tiwb-U neu'r viscometer Brookfield.
Viscometer Gwasanaeth Llawn
Er mwyn cael y cywirdeb uchaf mewn profion gludedd, rhaid defnyddio viscometer gwasanaeth llawn. Mae'r dyfeisiau hyn yn aml yn gallu profi gludedd cinematig ac absoliwt yn awtomatig dros ystod tymheredd eang a darparu cyfrifiadau dwysedd a disgyrchiant penodol. Her gyffredin a wynebir gan labordai dadansoddi olew sy'n gofyn am brofion lluosog ar samplau yw'r gallu i berfformio'r profion hyn gyda chyn lleied o samplau â phosibl.
Gall rhai o'r viscometers gwasanaeth llawn mwy soffistigedig wneud mesuriadau cywir gyda chyfeintiau sampl yn llai na 0.1 ml, gydag ailadroddadwyedd o fewn 0.1%. Mewn labordai mawr sy'n profi cannoedd o samplau y dydd, mae hyn yn fantais angenrheidiol o fiscomedr gwasanaeth llawn.
Viscometer Ar-lein/Ar-lein
Er bod y rhan fwyaf o brofion gludedd olew yn cael eu perfformio ar ôl cael sampl gynwysedig, gall rhai viscometers ddarparu darlleniadau gludedd parhaus mewn llinellau llif gweithredol. Gwneir hyn fel arfer gyda synwyryddion neu drawsddygyddion naill ai'n union mewn llinell (rhan o'r biblinell) neu mewn llinell (llif osgoi neu synhwyrydd). Cymerir mesuriad gludedd ac yna ei anfon fel signal electronig i gyfrifiadur neu ddyfais fonitro arall.
Ffactorau sy'n effeithio ar fesur gludedd
Er bod gludedd hylif yn ymddangos yn hawdd i'w ddadansoddi, gall fod yn dasg anodd gwneud mesuriadau manwl gywir o hylifau o'r fath. Er mwyn i fesuriad fod yn ddilys, rhaid i nifer o ffactorau fod yn hysbys a'u cadw'n gyson, gan gynnwys:
tymheredd
O ran pwysigrwydd, mae'r gymhareb tymheredd i gludedd yn debyg i gymhareb gludedd i olew sylfaen. Cyfrifoldeb y baddon rheoli tymheredd yn unig yw sicrhau bod yr arbrawf mesur gludedd cyfan yn cael ei gynnal ar dymheredd manwl gywir (fel arfer 40 neu 100 gradd Celsius) ac o fewn 0.02 gradd Celsius. Mae rheoli'r bath i'r graddau hyn yn gallu bod yn heriol, a dyna pam mae viscometers mwy soffistigedig yn cynnwys system bath a reolir gan dymheredd fel rhan o'r uned.
gwydr viscometer
Mae cywirdeb viscometer capilari yn dibynnu nid yn unig ar y tymheredd, ond hefyd ar union ddiamedr tu mewn y tiwb. Am y rheswm hwn, mae'r tiwbiau gwydr hyn wedi'u gwneud o wydr borosilicate ehangu isel wedi'i anelio'n llawn ac yn aml maent yn dod â chysonyn viscometer sy'n gysylltiedig â'r tiwb fel ffactor cywiro. Mae'n arfer cyffredin i ail-raddnodi cysonion y viscometer yn flynyddol yn seiliedig ar y tymereddau y caiff ei ddefnyddio, er mwyn sicrhau cyn lleied o wallau â phosibl.
Maint viscometer
Mae meintiau viscometer yn amrywio oherwydd yr ystod eang o gludedd y gellir ei brofi. Argymhellir bod y viscometer yn cymryd o leiaf 200 eiliad (ar gyfer mesuriadau llaw gyda stopwats) i basio'r hylif prawf o un pwynt wedi'i farcio i'r llall er mwyn osgoi gwall dynol.
Rinsiwch rhwng mesuriadau
Ffactor profi viscometer pwysig arall yw ansawdd fflysio yn y tiwb rhwng mesuriadau. Yn nodweddiadol, defnyddir amrywiaeth o doddyddion heb weddillion ar gyfer y camau glanhau, rinsio a sychu. Mewn labordai sy'n rhedeg samplau yn barhaus ar viscometers cyfaint uchel, mae system lanhau adeiledig yn sicrhau effeithlonrwydd glanhau. Er hynny, mae angen archwiliad gweledol i benderfynu a oes angen ail gylchred fflysio, yn enwedig gydag olew wedi'i ddefnyddio.
Mae ffactorau pwysig eraill a all effeithio ar fesuriadau gludedd yn cynnwys dull a chywirdeb y ddyfais amseru, trin sampl yn gywir, a rheoli ansawdd manwl a pharhaus.
Dros y blynyddoedd, mae mesur gludedd wedi esblygu gyda gwahanol arddulliau a dulliau. Er clod i ASTM a'r Sefydliad Rhyngwladol ar gyfer Safoni (ISO), mae dulliau profi viscometer, gweithdrefnau, graddnodi, glanhau a ffactorau eraill hefyd wedi'u datblygu i sicrhau cywirdeb a chysondeb rhwng gwahanol viscometers.
Wedi'r cyfan, gludedd yw'r eiddo ffisegol pwysicaf o olew sylfaen, a gall ymdrechion i fesur gludedd trwy ddulliau gofalus a safonau llym fod yn gyfystyr â iro peiriant mwy dibynadwy ac yn y pen draw bywyd peiriant hirach.
