Laboratorium Techniki cieplnej.
Pomiar lepkości.
im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich
w Bydgoszczy
Wydział Mechaniczny
Laboratorium Techniki Cieplnej.
Temat: Pomiar lepkości.
Rafał Sygit
Studium: mgr
Rok 1999/2000
1.Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się praktyczne z pomiarem lepkości kinematycznej przy użyciu lepkościomierzy:
¨ Englera
¨ Höplera .
2.Wiadomości podstawowe.
Lepkość jest miarą tarcia wewnętrznego występującego podczas ruch płynów i charakteryzuje ich zdolność do przenoszenia naprężeń stycznych. Ilościowo lepkość określa się przez podanie współczynnika lepkości dynamicznej lub kinematycznej.
Współczynnikiem lepkości dynamicznej nazywamy stosunek naprężenia stycznego do gradientu prędkości w kierunku prostopadłym do kierunku przepływu:
gdzie: m - lepkość dynamiczna
t - naprężenia styczne
- gradient prędkości v
Lepkość dynamiczna jest funkcją temperatury, ciśnienia i rodzaju płynu. Zależność lepkości m od ciśnienia jest nieznaczna. Lepkość płynów rośnie bardzo wolno wraz ze wzrostem ciśnienia, a jedynym wyjątkiem jest tu woda, której lepkość w zakresie poniżej 32°C maleje ze wzrostem ciśnienia.
Lepkość dynamiczna m cieczy maleje ze wzrostem temperatury. Wynika to stąd, że w cieczach ruch cząstek jest stosunkowo mało intensywny, wobec czego naprężenia styczne powstają głównie wskutek molekularnych sił spójności przy wzroście temperatury rosną odległości pomiędzy molekułami, a zatem maleją siły spójności.
Odnosząc współczynnik lepkości dynamicznej m do gęstości płynu r otrzymamy współczynnik lepkości kinematycznej n :
Do pomiarów lepkości służą lepkościomierze (wiskozymetry); wykorzystano w nich szereg zjawisk fizycznych, których przebieg zależy od lepkości.
Rozróżniamy lepkościomierze:
· kapilarne,
· kulkowe,
· rotacyjne,
· wibracyjne,
· ultradźwiękowe
Lepkościomierze kapilarne.
W lepkościomierzach tego typu wykorzystano prawo Hagena - Poiseuille’a, określające wydatek cieczy wypływającej z rurki kapilarnej pod działaniem siły ciężkości lub sił ciśnienia wewnętrznego.
Lepkościomierze kulkowe.
W tych przyrządach miarą lepkości jest czas opadania kulki o określonej średnicy w rurce wypełnionej badaną cieczą.
Lepkościomierze rotacyjne.
W przyrządach tego typu miarą lepkości jest moment skręcający wywołany oporem płynu, w którym obraca się czujnik pomiarowy.
Lepkościomierze wibracyjne.
W lepkościomierzach tych miarą lepkości jest czas konieczny do zmniejszenia amplitudy wahań czujnika pomiarowego, zanurzonego w badanej cieczy.
Lepkościomierze ultradźwiękowe.
Zasadą pracy tych lepkościomierzy jest zjawisko tłumienia amplitudy swobodnych drgań ciała zanurzonego w badanej cieczy, ilościowy przebieg tego zjawiska zależy od tarcia wewnętrznego cieczy, którego miarą jest lepkość.
3. Obliczenia.
gdzie:
t - czas wypływu
k – stała lepkościomierza k = 52
dla temperatury czas wypływu
t1 = 450C t = 705 s 0E1 = 13,56
t2 = 550C t = 390 s 0E2 = 7,5
t3 = 650C t = 295 s 0E3 = 5,67
4. Wnioski.
W ćwiczeniu tym zapoznaliśmy się z przyrządami:
- lepkościomierzem Englera
- wiskozymetrem Hoepplera
Ćwiczenie przeprowadziliśmy
Z przeprowadzonego ćwiczenia otrzymaliśmy następujące wnioski:
- ze wzrostem temperatury zmniejszała się lepkość co wynikało z tego, że olej stawał się bardziej płynny
4
mechanikk