Измерение вязкости на ротационных вискозиметрах

Ротационные вискозиметры обычно используют для измерения динамической вязкости. Они представляют собой системы с жесткими соосно расположенными цилиндрами, конусами или дисками, в которых осуществляется сдвиговое течение (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Геометрия ротационных вискозиметров

а: М – момент сопротивления; R – радиус внутреннего цилиндра; δ – внешний цилиндр; L – высота испытуемой жидкости; ω – угловая скорость вращения внешнего цилиндра;

б: М – момент сопротивления; R – радиус внутреннего конуса; φ – угол внутреннего конуса; L –высота цилиндрической части внутреннего конуса; δ – внешний цилиндр; ω – угловая скорость вращения внешнего цилиндра

Принцип действия наиболее часто используемых ротационных вискозиметров заключается в измерении силы сдвига в жидкой среде, расположенной между двумя коаксиальными цилиндрами, один из которых вращается двигателем, а второй приводится во вращение первым. Вязкость (структурная, эффективная или кажущаяся) характеризуется углом (М), на который поворачивается второй цилиндр; этот угол пропорционален моменту силы, выраженному в ньютон-метрах (Н×м).

В случае ламинарного потока, динамическую вязкость η, выраженную в паскаль-секундах (Па×с), рассчитывают по формуле:

, (9)

где: h – глубина погружения второго цилиндра в жидкую среду, в метрах;

RA – радиус меньшего из цилиндров, в метрах; RB – радиус большего из цилиндров, в метрах; ω – угловая скорость, в радианах на секунду;

К – постоянная вискозиметра.

Постоянная вискозиметра К может быть определена при разных скоростях вращения с использованием градуировочных жидкостей для калибровки вискозиметров. Выпускаемые приборы сопровождаются таблицами, в которых приведена постоянная вискозиметра в зависимости от площади поверхности используемого цилиндра и скорости его вращения.

Вязкость измеряют в соответствии с инструкцией по применению ротационного вискозиметра. Температуру, при которой измеряют вязкость, указывают в частной фармакопейной статье. Для неньютоновских жидкостей в частной фармакопейной статье указывают тип вискозиметра и угловую скорость или скорость сдвига, при которых проводят измерения.