8.3.1.6 Недостатки промышленных вискозиметрических приборов
При совпадении результатов измерений, получаемых на одном вискозиметрическом приборе при одной и той же скорости сдвига для нескольких жидкостей, можно было бы предположить, что эти контролируемые жидкости обладают одинаковыми реологическими свойствами. Однако, данное предположение справедливо только для ньютоновских сред. Для неньютоновских жидкостей тот факт, что для каких-либо двух жидкостей при некоторой скорости сдвига получено одно и то же значение кажущейся вязкости, не может служить основанием для утверждения, что эти две неньютоновские жидкости имеют одинаковые реологические характеристики.
На рис. 8.11 показано
поведение четырех различных жидкостей,
каждая из которых обладает одной и той
же (одинаковой) кажущейся вязкостью а
при скорости сдвига
.
Прямая линия 1
на рис. 8.11 характеризует поведение
ньютоновской жидкости, динамическая
вязкость которой не зависит от скорости
сдвига. Кривая 2 соответствует
высокоструктурированной неньютоновской
среде с ярко выраженными псевдопластичными
свойствами (кажущаяся вязкость а
очень чувствительна к изменению скорости
сдвига
).
Кривые 3 и 4 характеризуют
неньютоновские жидкости с менее
выраженным псевдопластичным поведением.
Видно, что эти четыре жидкости ведут
себя одинаково при скорости сдвига
,
соответствующей точке пересечения
кривых 1, 2, 3 и 4 на рис.
8.11.
Таким образом, промышленные вискозиметрические приборы, обычно измеряющие кажущуюся вязкость либо при вполне определенной скорости сдвига , либо при конкретном напряжении сдвига , предназначены для измерения вязкости ньютоновских жидкостей и мало пригодны для контроля реологических характеристик неньютоновских сред.
Рис. 8.11 Влияние скорости сдвига на кажущуюся вязкость а
Различных неньютоновских жидкостей:
1 – ньютоновская жидкость;
2 – ярко выраженная псевдопластичная неньютоновская жидкость;
3, 4 – неньютоновские жидкости с разными степенями псевдопластичности
8.3.2 Вискозиметрические приборы для научных исследований
При вискозиметрическом контроле ньютоновской жидкости достаточно измерить пару значений ( , ) по которым легко вычисляется динамическая вязкость
не зависящая ни
от скорости сдвига
ни от напряжения сдвига .
При вискозиметрическом
исследовании неньютоновских жидкостей
приходится экспериментально определять
большое количество пар значений (
i),
i = 1, 2, …, n, в широком
диапазоне скоростей сдвига
,
по которым может быть построена кривая
течения
,
наиболее точно определяющая реологические характеристики (поведение) неньютоновских сред. Поэтому в научно-исследовательских лабораториях при изучении реологических характеристик неньютоновских жидкостей применяют в основном капиллярные и ротационные вискозиметры специальных конструкций, обеспечивающие экспериментальное определение кривой течения в очень широком диапазоне скоростей сдвига. Капиллярные и ротационные вискозиметры позволяют получать надежную количественную реологическую информацию и их можно рассматривать как взаимно дополняющие друг друга [33, 36]. Результаты, полученные с помощью капиллярных и ротационных вискозиметров-реометров, легко поддаются сопоставлению [33, 36].
Каждый из этих приборов имеет как преимущества, так и недостатки. Вискозиметры с капиллярной трубкой, в которой скорость сдвига изменяется от нуля (на оси) до максимального значения у стенки капилляра, очевидно, предпочтительнее, если полученные данные собираются использовать в задачах расчета движения жидкостей по трубам и каналам. Ротационные вискозиметры-реометры, в которых исследуемый материал подвергается деформированию при известной и почти постоянной (однородной) скорости сдвига, имеют определенные преимущества при экспериментальном изучении реологических характеристик (кривых течения) сложных неньютоновских сред [33].