MisurazioneViscosità cinematica(ν), definito come viscosità dinamica (μ) divisa per densità fluida (ρ) (ν=μ / ρ), in genere comporta il cronometro del flusso di un fluido sotto gravità attraverso un tubo capillare di vetro calibrato. I metodi più comuni e standardizzati utilizzanoVISCOMETRI CAPILLARI DI GLAN. Ecco una ripartizione del processo e dei metodi chiave:
Metodo primario: viscometria capillare (metodo a flusso a tempo)
Principio:Il tempo impiegato per un volume fisso di fluido fluire attraverso un tubo capillare calibrato sotto gravità è direttamente proporzionale alla sua viscosità cinematica.
Standard chiave:ASTM D445, ISO 3104, IP 71.
Apparato:
Viscometro:Un tubo di vetro prodotto con precisione con una sezione capillare e lampadine specifiche del serbatoio. I tipi comuni includono:
Ostwald Viscometer:Design semplice, buono per fluidi trasparenti.
Ubbelohde Viscecometer (livello sospeso):Ha un serbatoio extra ("lampadina C") che garantisce che la testa del liquido sia indipendente dal volume caricato, rendendolo ideale per un lavoro preciso e una pulizia più facile. Tipo più comune per i laboratori moderni.
Routine/opaco Cannon-Fenske:Modificato per fluidi opachi in cui il menisco è difficile da vedere.
Viscometro Fitzsimons:Progettato per fluidi molto viscosi.
BAGNO DI TEMPERAZIONE COSTANTE:Un bagno altamente stabile (in genere entro ± 0,01 gradi o meglio) riempito con un fluido trasparente (acqua, olio o silicone) che circonda il viscosimetro. Il controllo della temperatura èCritico(Templi comuni: 25 gradi, 40 gradi, 100 gradi).
Termometro:Termometro calibrato ad alta precisione.
Timer:Timer ad alta precisione (precisione ± 0,1 secondi o meglio).
Attrezzatura per la pulizia e l'essiccazione:Solventi, forni ad asciugatura, linee a vuoto.
Procedura:
Pulito e asciutto:Pulisci e asciugare accuratamente il viscosimetro usando solventi e metodi appropriati (asciugatura del forno, aspirapolvere).
Carica:Introdurre il volume esatto del campione di fluido nel serbatoio di Viscecometer (di solito tramite pipetta in lampadina A per Ubbelohde).
Equilibrare:Montare il viscosimetro verticalmente nel bagno di temperatura costante. Consenti un tempo sufficiente (spesso 30+ minuti) affinché il campione raggiunga la temperatura del bagno precisa.
Misura il tempo di flusso:
Per Ubbelohde: applicare l'aspirazione (o la pressione) per disegnare il campione oltre il segno di tempo superiore nel bulbo B. Rilasciare l'aspirazione/pressione.
Lasciare fluire liberamente il campione attraverso il capillare sotto gravità.
Avviare il timer proprio mentre il menisco passa il segno di tempo superiore.
Fermare il timer proprio mentre il menisco passa il segno di tempismo inferiore.
Registra il tempo di flusso (t) in secondi. Ripetere più volte (ad es. 4 esecuzioni) garantendo che i risultati siano ripetibili all'interno delle specifiche (ad es. ASTM richiede esecuzioni consecutive entro lo 0,1% relativo).
Calcola la viscosità cinematica:
ν = C * t
ν=viscosità cinematica (mm²/s o CST, dove 1 CST=1 mm²/s)
C=costante Viscometer (costante di calibrazione, unità mm²/s²)
t=tempo di flusso medio (secondi)
Fattori e considerazioni importanti:
Temperatura:La viscosità è altamente dipendente dalla temperatura. Il controllo della temperatura preciso e stabile non è negoziabile.
Costante di calibrazione del viscosimetro (c):Ogni viscosimetro è calibrato in modo univoco usando fluidi di viscosità nota (oli di riferimento standard rintracciabili a NIST o laboratori nazionali simili). C è determinato da: c=ν_standard / t_standard. La calibrazione deve essere eseguita alla stessa temperatura e utilizzando la stessa procedura della misurazione del campione.
Pulizia:Qualsiasi residuo o contaminazione nel capillare influisce drasticamente sul tempo di flusso.
Allineamento verticale:Il viscosimetro deve essere perfettamente verticale.
Segni di tempismo:Il menisco deve essere letto accuratamente ai marchi.
Gamma cinematica:Diversi tipi di viscosimetro e dimensioni capillari coprono diverse gamme di viscosità. Scegli il viscosimetro appropriato in modo che il tempo di flusso rientri nell'intervallo ottimale (di solito 200-1000 secondi, sebbene gli standard spesso consentano 150-1000s).
Bubbles:Le bolle d'aria intrappolate nei capillari o le lampadine causano errori significativi.
Metodi alternativi/correlati:
Conversione dalla viscosità dinamica:
Misurare la viscosità dinamica (μ) usando un metodo come un viscosimetro rotazionale (ad es. Brookfield) che applica lo stress da taglio.
Misurare la densità del fluido (ρ) usando un pycnometer o un misuratore di densità digitale.
Calcola la viscosità cinematica: ν=μ / ρ.
Visometri automatizzati:Gli strumenti moderni automatizzano il metodo capillare. Controllano con precisione la temperatura, rilevano il menisco (spesso otticamente), il tempo del flusso, calcola la viscosità e possono persino pulire il viscosimetro tra i campioni. Seguono lo stesso principio fondamentale ma offrono un elevato throughput e un ridotto errore dell'operatore.
VISCOMETRO DI SPHERE CALNE:Misura il tempo impiegato per una sfera di densità e diametro noti per cadere una distanza fissa attraverso il fluido in un tubo sotto gravità. Misura principalmente la viscosità dinamica (tramite la legge di Stokes), ma la viscosità cinematica può essere calcolata se è nota la densità. Meno comune per la misurazione della viscosità cinematica standard rispetto ai metodi capillari.
In sintesi:
ILMetodo standard, primarioPer misurare la viscosità cinematica implica l'uso di aVISCOMETRO CILIBRO CAPILLARIO(come un ubbelohde) immerso in aBAGNO DI TEMPURA COSTANTE ALTAMENTE STABILE, misurando precisamente iltempoCi vuole affinché un volume fisso del fluido fluisca tra due segni sotto la gravità e si moltiplicano questa volta dal VISCOMETREcostante di calibrazione. La rigorosa aderenza alle procedure delineate negli standard (ASTM D445, ISO 3104) e meticolosa attenzione alla pulizia, al controllo della temperatura e all'accuratezza dei tempi sono essenziali per risultati affidabili.