Vasco Zita Tea

Embed Size (px)

DESCRIPTION

.......

Citation preview

Vascozitatea

VSCOZITATEA1. NOIUNI TEORETICE

Fluidele care curg sub aciunea unei fore exterioare opun o rezisten la curgere datorit frecri straturilor moleculare n micare. Mrimea rezistenei este cu att mai mare cu ct lichidul este mai vscos.

Vscozitatea reprezint o caracteristic a fiecrui lichid. Ea este de mai multe feluri i anume: vscozitatea dinamic () a crei unitate de msur este Poise (P).ML-1T1n practic se utilizeaz frecvent un submultiplu numit centipoise:

1cP=102P, care reprezint vscozitatea apei distilate la 20,2C. vscoziatea cinematic () se definete ca fiind vscozitatea lichidului n raport cu densitatea acestuia pentru aceeai temperatur:

[] = L2T-1.- vscozitatea convenional sau relativ se definete ca fiind vscozitatea lichidului de analizat n raport cu vscozitatea lichidului de referin, care de obicei este a apei:

= /r.

Fiind un raport a acelorai mrimi, vscozitatea relativ nu are dimensiuni. Practic determinarea vscozitii relative se reduce la msurarea timpului de curgere ntr-un aparat n condiii convenionale alese, a fluidului de cercetat i respectiv a celui de referin.

2. DETERINAREA VSCOZITII DINAMICE I CINEMATICE

Pentru determinrea vscozitii dinamice i cinematice se utilizeaz diferite tipuri de vscozimetre cum sunt: vscozimetrul Hoppler;

reo-vscozimetrul;

vscozimetrul Ubbelhode.

a. Determinarea vscozitii cu vscozimetrul HopplerAparatura. Vscozimetrul Hoppler (fig.1), aparat de mare precizie se compune din: cilidru de sticla n care se afl montat o eprubet calibrat i nclinat la 10 fa de vertical;

un set de bile bine calibrate;

termometru pentru msurarea temperaturii;

ultratermostatul pentru meninerea constant a temperaturii.

Modul de lucru. Fluidul de analizat se introduce n cilindrul de sticl 1 care a fost bine curat n prealabil. Tubul se nchide cu ajutorul dopului 2 i a cpcelelor 3, 4, 5.n interiorul cilindrului se afl i bila 6 corespunztor aleas din setul de bile. Verificarea temperaturii din mantaua de nclzire 7 se face cu termometru 8. Lichidul de nclzire sosit de la termostat intr n mantaua de nczire prin lentilele de legtur 9.Practic, la determiarea dup o termostatare de 15 minute i stabilirea temperaturii de lucru de 20C, se trage urubul de fixare 10 se rstoarn rapid partea mobil a aparatului care se rotete n jurul urubului 11 i se msoar timpul de cdere a bilei prin lichid ntre cele dou repere a i b de pe cilindrul ce conine fluidul de cercetat. Operaiunea se repet de 3 ori i se ia media aritmetic a determinrilor.

Vscozitatea dinamic se calculeaz conform formulei:

= Kt(b e), unde:K constanta bilei;

b densitatea relativa a bilei;

e densitatea relativ a lichidului de cercetat, determinat cu balana Mohr Westphal;

t timpul de cdere a bilei ntre cele dou repere n secunde.

Constanta K i b difer de la aparat la aparat i sunt date n certificatul acestuia.

Fig. 1. Vscoziometrul Hopplerb. Determinarea vscozitii cu reo - vscoziometrulPentru de terminarea vscozitii dinamice a fluidelor cu vscozitate ridicat ( = 10 000 CP) se utilizeaz reo vscoziometrul (fig. 2) ce se compune din:

cilindru metalic n care se afl montat o eprubet calibrat;

o bil montat ntr-o tij metalic;

balaa cu posibiliti de msurare a spaiului parcurs de bil;

ultratermostat pentru meninerea constant a temperaturii.

Modul de lucru.

Pregtirea soluiei de analizat: la balana tehnic se cntrete 60 g policlorur de vinil (PCV) emulsie i se introduce ntr-un mojar. Se adaug 40 g (43 cm3) dioctilftalat amestecnd energic timp de 15 minute.

Soluia obinut (de fapt o past) se introduce ntr-o eprubet 1 a aparatului (se umple numai partea subire a eprubetei) i se termostateaz timp de 15 minute la 25C.

Du termostatare se pune pe platanul 5 o greutate determinant i cu ajutorul dispozitivului de deblocare 3 se pune reo vscoziometrul n funciune, cronometrnd timpul parcurs de bila 2 pe distana de 30 mm (spaiul parcurs ntre cele dou repere roii pe scara 4). Se fac trei msurtori i se media aritmetic a acestora.

Valoarea vscozitii dinamice se calculeaz dup formula:

= pKt (n CP),unde:

p este masa aflat pe platan, n g;

K constanta eprubetei;

T timpul parcurs de bil pe distana de 30 mm, n secunde. Constanta K a eprubetelor este dat n certificatul aparatului.

Fig. 2. Reo-vscoziometrulc. Determinarea vscozitaii chimice cu vscoziometrul UbbelohdeAcest tip de vscoziometru (fig.3), numit i capilar, se utilizeaz pentru lichide cu vscoziti cinematice cuprinse ntre 1 10 000 cSt i este format dintr-un tub mai larg 1, care la partea inferioar prezint un rezervor 2 cu dou repere 3 i 4 ntre care trebuie s ajung nivelul lichidului de analizat nainte de determinarea propriu-zis.

Rezervorul 2 comunic cu un tub 5 ce conine n interior o capilar i la parte superioar dou bile diferite ca mrime, notate cu 6 i 7.Se lucreaz la temperatur constant, meninut prin cufundare ntr-o baie. Msurarea temperaturii lichidului ce se afl n rezervorul 2 se face cu un termometru introdus prin tubul 1.Dup uniformizarea temperaturii se astup cu degetul tubul 8 i folosind o par de cauciuc fixat la partea superioar a tubului 5 se aspir lichidul pn se umplu ambele bile 6 i 7. Se desface para de cauciuc i se ia degetul, iar resiunea atmosferic rupe coloana de lichid sub reperul 10, fixat sub bula 7. Se cronometreaz timpul de curgere a lichidului ntre reperul 9 situat deasupra bilei 7 i reperul 10. Se repet operaiunea de trei ori i se ia n calcul media aritmetic a msurtorilor.

Formula de calcul a fi:

= Kt,

unde:

este vscozitatea cinematic, n cSt;

K constanta capilarei, dat n certificatul aparatului; t timpul, n secunde.

Fig. 3. Vscoziometrul Ubbelhoded. Determinarea vscozitii convenionale

Pentru msurarea vscozitii convenionale se utilizeaz, cel mai frecvent, vscoziometrul Engler (fig. 4), compus dintr-un vas cilindric prevzut cu nite repere pe care trebuie s le ating lichidul de analizat. Astuparea vasului se face cu un dop de lemn. nclzirea se face cu ajutorul unei bi de ap sau bi de ulei cu punct de inflamabilitate ridicat. Omogenizarea se face cu ajutorul unui agitator, iar msurarea temperaturilor din vas i din baie cu termometre. Vasul are la baz un orificiu calibrat situat deasupra unui vas cotat ce reprezint dou repere i ntre care volumul este de 200 cm3. Vscozitatea convenional numit vscozitate Engler se calculeaz dup formula:

= t/t0,

unde: este vscozitatea covenional, n grade Engler E.

Fig. 4. Vscoziometrul EglerDeterminarea vscozitii dinamiceConsideraii teoretice.

Vscozitatea este una din cele mai importante caracteristici pentru controlul proceselor tehnologice i alegerea celor mai potrivite tipuri de uleiuri pentru diverse aplicaii industriale.

Vscozitatea este proprietatea fluidelor de a opune rezisten la curgere, ca rezultat al interaciunii mecanice dintre particulele lor componente. n timpul curgerii fluidelor n interiorul lor iau natere tensiuni tangeniale care se opun deplasrii straturilor de lichid care se mic unul fa de altul. Dup comportarea lor la curgere, fluidele se mpart n newtoniene (se supun legii lui Newton n regim de curgere laminar) i nenewtoniene.Legea lui Newton se exprim prin relaia:

= - dv/dn

n care:

tensiunea tangenial;

dv/dn gradient de vitez;

vscozitatea dinamic.

De aici, vscozitatea dinamic a unui fluid newtonian n regim de curgere laminar este raportul dintre tensiunea tangenial i gradientul de vitez. n sistemul internaional, unitatea sa de msur este N.s/m2. n sistemul CGS, unitata de msur se numete poise (P).

Se definete vscozitatea cinemati () a unui fluid ca fiind raportul dintre vscozitatea i densiatea sa:

= /

Densitatea se msoar la temperatura la care este murat vscozitatea.

n S.I. unitatea de msur este m2/s, iar in CGS stokes (St), cu submultiplu uzual cSt.

Vscoziatea convenional (Engler) a unui fluid este raportul dintre timpul de curgere a 200 ml din acest lichid i timpul de curgere a aceluiai volum de apa, la temperatura de 20C, n vscoziometrul Engler, n condiile determinate.

Unitatea de msur este gradul Engler (E) i alturi de valoarea vscozitii se indic ntotdeauna temperatura la care s-a efectuat determinarea.

Vscozitatea Saybolt este timpul de curgere, n secunde, a 60 ml lichid print-un orificiu (tip Universal sau tip Furol), n vscozimetrul Saybolt, n condiii determinate. Unitatea de msur este secunda (Saybolt Universal) i se impune menionarea temperaturii la care s-a efectuat determinarea.Vscozitatea Redwood este timpul de curgere a 50 ml dintr-un lichid printr-un orificiu n vcozimetrul Redwood, n condiii determinate. Unitatea de msur este secunda i se menioneaz temperatura determinrii.

Determinarea vscozitii n uniti absolute se face prin metoda curgerii prin vscozimetrul capilar sau prin metoda cderii unei bile prin lichid n tub nclinat.

Vscozimetrul capilar Ubbelohde se poate utiliza pentru vscoziti ntre 1 10.000 cSt. Aparatul cuprinde o serie de tuburi capilare din sticl, calibrate pe diverse domenii i introduse ntr-o baie termostatat. Se msoar, cu ajutorul unui cronometru, timpul de curgere al lichidului ntre dou repere de pe tubul capilar.

Determinarea vscozitii dinamice prin cderea unei bile n tub nclinat se efectuez cu ajutorul vcozimetrului Hoppler, pentru domeniul 0,006...250 N.s/m2.Determinarea vscozitii n uniti convenionale se face cu ajutorul vscozimetrelor Engler (vscozitatea relativ convenional), Saybolt i Redwood.Vscozimetrul Engler este format dintr-un vas cilindric care are la partea inferioar un orificu de curgere calibrat, prevzut cu un obturator. Vasul este termostatat. Produsul de analizat este introdus n vas, adus la temperatura determinrii i lsa s se scurg prin orificiu ntr-un recipient calibrat; se msoar timpul de scurere cu ajutorul unui cronometru.

Vscozimetrul Saybolt are un domeniu de lucru cuprins ntre 32 i 1000 s (Saybolt Universal). Aparatul este constituit dintr-un vas cilindric la partea inferioar a cruia se infiltreaz tuburile calibrate, din oel inoxidabil. Se cronometreaz timpul n care lichidul scurs umple recipientul calibrat pn la reper.Vscozimetrul Redwood funcioneaz pe domeniul 30...2000 secunde. Este compus dintr-un recipient cilindric din alam argintat, prevzut cu un disc din agat care are n centru un orificiu tubular calibrat. Se msoar cu cronometrul timpul de umplere a vasului calibrat.

ntruct vscozitatea se modific sensibil cu temperatura (variaie invers proporional), pentru raiuni tehnologice se definete indicele de vscozitate. Acesta este un numr empiric care d indicaii asupra calitii unui ulei din punct de vedere al comportrii sale la variaii de temperatur. O valoare ridicat a indicelui de vscozitate exprim o variaie relativ mic a vscozitii cu temperatura i invers. Indicele de vscozitate se calculeaz prin comparareauleiului de analizat cu un ulei etalon care are vscozitatea egal cu a probei la anumite temperaturi (37,8 i 98,9C).Principiul metodei.

Se msoar viteza de cdere a unei bile care ruleaz sau alunec ntr-un tub nclinat n condiii care asigur proporionalitatea ntre vitez i vscozitate.

Aparatura.

Vscozimetrul Hoppler se compune din urmtoarele pri:

- tub de sticl de cca. 40 ml 1, ( cu capace cu piuli la ambele capete ) care se umple cu lichidul de analizat; pe tub sunt gravate dou repere, la 100 mm ntre ele;- baie de termostatare 2, umplut cu un lichid convenabil i fixat pe un stativ ( cu nivela cu bul de aer i uruburi de calare ), nclinat la 1030fa de vertical; se poate roti n jurul axei; dispune de dou tuuri pentru conectare la un termostat;

- termometru de precizie cu filet 3;- set de bile cu caracteristicile de mai jos:

- cronometru.

BilaDiametrul [mm]Masa [kg]Densitatea [g/cm3]Constanta k

115,794,9232,3890,00943

215,654,7962,3880,0568

315,6216,2728,1520,0757

415,2515,1578,1570,526

514,2811,7227,9674,60

611,125,5607,72433

Mod de lucru.Se aduce aparatul n poziie orizontal cu ajutorul uruburilor de calare. Se spal i se usuc tubul de prob, capacele, bilele. Se cltete tubul cu produsul de analizat. Se umple tubul, lsnd un gol de cca. 2 cm pn la marginea superioar. Se ndeprteaz eventualele bule de aer. Se introduce bila aleas i se inchide tubul. Se aduce lichidul la temperatura determinrii i se ateapt 15 minute pentru atingerea echilibrului termic. Se rotete tubul la 1800 prin slbirea urubului de fixare, lsnd bila s strbat tubul pn la captul opus. Se readuce tubul n poziia iniial, bila stbate drumul invers. n momentul n care bila este tangent la reperul superior se pornete cronometrul care se oprete la atingerea reperului inferior.Calcul.Vscozitatea dinamic se calculeaz cu formula:

=k (b a) [cP]unde:

k constanta aparatului

b densitatea bilei la temperatura determinrii, g/cm3a densitatea lichidului la temperatura determinrii, g./cm3 - durata cursei ntre repere, secunde Pentru a obine valoarea n uniti SI :

1 cP = 10-3 N.s /m2

Vscozitatea cinematic se calculeaz cu formula:

= /a [cSt]