Metenkinematische viscositeit(ν), gedefinieerd als dynamische viscositeit (μ) gedeeld door vloeistofdichtheid (ρ) (ν=μ / ρ), omvat meestal de stroom van een vloeistof onder zwaartekracht door een gekalibreerde capillaire buis. De meest voorkomende en gestandaardiseerde methoden gebruikenGlazen capillaire viscometers. Hier is een uitsplitsing van het proces en de belangrijkste methoden:
Primaire methode: capillaire viscometrie (getimede flow -methode)
Beginsel:De tijd die nodig is om een vast volume vloeistof te laten stromen door een gekalibreerde capillaire buis onder zwaartekracht is recht evenredig met zijn kinematische viscositeit.
Belangrijke normen:ASTM D445, ISO 3104, IP 71.
Inrichting:
Viscometer:Een nauwkeurig vervaardigde glazen buis met een capillaire sectie en specifieke reservoirbollen. Veel voorkomende typen zijn:
Ostwald viscometer:Eenvoudig ontwerp, goed voor transparante vloeistoffen.
Ubbelohde viscometer (opgeschort niveau):Heeft een extra reservoir ("bol C") dat het hoofd van de vloeistofhoofd onafhankelijk is van het geladen volume, waardoor het ideaal is voor nauwkeurig werk en eenvoudiger reiniging. Meest voorkomende type voor moderne laboratoria.
Cannon-Fenke Routine/Opraque:Gemodificeerd voor ondoorzichtige vloeistoffen waarbij de meniscus moeilijk te zien is.
Fitzsimons viscometer:Ontworpen voor zeer viskeuze vloeistoffen.
Constant temperatuurbad:Een zeer stabiel bad (meestal binnen ± 0,01 graden of beter) gevuld met een transparante vloeistof (water, olie of siliconen) rond de viscometer. Temperatuurregeling isKritisch(Common Temps: 25 graden, 40 graden, 100 graden).
Thermometer:Hoge nauwkeurige, gekalibreerde thermometer.
Timer:Hoge nauwkeurige timer (nauwkeurigheid ± 0,1 seconden of beter).
Reinigings- en droogapparatuur:Oplosmiddelen, drogende ovens, vacuümleidingen.
Procedure:
Schoon en droog:De viscometer grondig schoon en drogen met behulp van geschikte oplosmiddelen en methoden (drogen in de oven, vacuüm).
Aanval:Introduceer het exacte volume vloeistofmonster in het viscometer -reservoir (meestal via pipet in bol A voor ubbelohde).
Equilibreer:Monteer de viscometer verticaal in het constante temperatuurbad. Geef voldoende tijd (vaak 30+ minuten) om het monster de precieze badtemperatuur te bereiken.
Meet de stroomtijd:
Voor ubbelohde: pas zuigkracht (of druk) aan om het monster voorbij de bovenste timingmarkering in bol te tekenen. Vrijgave van zuiging/druk.
Laat het monster vrijelijk teruglopen door het capillaire onder zwaartekracht.
Start de timer precies als de meniscus de bovenste timingmarkering passeert.
Stop de timer precies terwijl de meniscus het lagere timingmarkering passeert.
Noteer de stroomtijd (t) in seconden. Herhaal meerdere keren (bijv. 4 runs) en zorg ervoor dat de resultaten herhaalbaar zijn binnen specificatie (bijvoorbeeld ASTM vereist opeenvolgende runs binnen 0,1% relatief).
Bereken kinematische viscositeit:
ν = C * t
ν=kinematische viscositeit (mm²/s of cst, waarbij 1 cst=1 mm²/s)
C=viscometerconstante (kalibratieconstante, eenheden mm²/s²)
t=gemiddelde stroomtijd (seconden)
Belangrijke factoren en overwegingen:
Temperatuur:Viscositeit is zeer temperatuurafhankelijk. Nauwkeurige en stabiele temperatuurregeling is niet-onderhandelbaar.
Viscometer -kalibratieconstante (c):Elke viscometer is uniek gekalibreerd met behulp van vloeistoffen van bekende viscositeit (standaard referentieolie traceerbaar tot NIST of vergelijkbare nationale laboratoria). C wordt bepaald door: c=ν_standard / t_standard. Kalibratie moet bij dezelfde temperatuur worden uitgevoerd en dezelfde procedure gebruiken als monstermeting.
Reinheid:Alle residu of besmetting in het capillaire beïnvloedt drastisch de stroomtijd.
Verticale uitlijning:De viscometer moet perfect verticaal zijn.
Timingtekens:Meniscus moet nauwkeurig worden gelezen op de markeringen.
Kinematisch bereik:Verschillende viscometertypen en capillaire maten behandelen verschillende viscositeitsbereiken. Kies de juiste viscometer zodat de stroomtijd binnen het optimale bereik valt (meestal 200-1000 seconden, hoewel normen vaak 150-1000s toestaan).
Bubbels:Luchtbellen die gevangen zitten in de capillaire of bollen zullen aanzienlijke fouten veroorzaken.
Alternatieve/gerelateerde methoden:
Conversie van dynamische viscositeit:
Meet dynamische viscositeit (μ) met behulp van een methode zoals een rotatieviscometer (bijv. Brookfield) die schuifspanning toepast.
Meet de vloeistofdichtheid (ρ) met behulp van een pycnometer of digitale dichtheidsmeter.
Bereken kinematische viscositeit: ν=μ / ρ.
Geautomatiseerde viscometers:Moderne instrumenten automatiseren de capillaire methode. Ze regelen precies de temperatuur, detecteren de meniscus (vaak optisch), tijd de stroom, berekenen de viscositeit en kunnen zelfs de viscometer tussen monsters reinigen. Ze volgen hetzelfde fundamentele principe, maar bieden een hoge doorvoer en verminderde operatorfout.
Vallende bol viscometer:Meet de tijd die nodig is om een bol met bekende dichtheid en diameter te vallen om een vaste afstand door de vloeistof te vallen in een buis onder zwaartekracht. Meet voornamelijk dynamische viscositeit (via de wet van Stokes), maar kinematische viscositeit kan worden berekend als de dichtheid bekend is. Minder gebruikelijk voor standaard kinematische viscositeitsmeting in vergelijking met capillaire methoden.
Samenvattend:
DeStandaard, primaire methodevoor het meten van kinematische viscositeit omvat het gebruik van eenGekalibreerde glazen capillaire viscometer(zoals een ubbelohde) ondergedompeld in eenZeer stabiele constante temperatuurbad, precies het meten van detijdHet duurt een vast volume van de vloeistof om tussen twee markeringen onder zwaartekracht te stromen en deze keer te vermenigvuldigen met de viscometerkalibratieconstante. Strikte naleving van procedures die zijn uiteengezet in normen (ASTM D445, ISO 3104) en zorgvuldige aandacht voor netheid, temperatuurregeling en timingnauwkeurigheid zijn essentieel voor betrouwbare resultaten.