6.2. Методы измерений и измерительные приборы реометрии

Для экспериментального определения реологических параметров продуктов или текстурных показателей консистенции существует множество методов, которые различаются по области применения (лабораторные и производственные), виду измеряемой величины (например, реологические характеристики продукта и показатели его консистенции), принципам нагружения, степени автоматизации и др.

Для практического выбора метода измерения учитывают необходимое количество проб, точность и продолжительность измерений и другие факторы, которые зависят от конкретных конструктивных решений измерительного прибора.

Большое число реологических методов измерений предназначено для лабораторных исследований. Кроме лабораторных методов измерений для фундаментальных научных исследований реологических характеристик материалов с высокой точностью, для многократно повторяющихся исследований предпочтение отдается тем методам и приборам, которые позволяют провести измерения и обработку их результатов быстро и с минимальной зависимостью от субъективных факторов. Промышленностью ряда зарубежных стран выпускаются такие приборы, измерения на которых полностью автоматизированы с помощью компьютера, одновременно математически обрабатывающего исходные данные измерений в соответствии с выбранными моделями и уравнениями деформации и течения исследуемых продуктов, а также комплексные реологические лаборатории по названием «автоматизированное рабочее место реолога».

Методы измерений в производственном процессе требуют использования большей частью несложных принципов одномерного нагружения продукта (простой сдвиг, одноосное растяжение–сжатие и т.п.), охватывающих измерение конкретных показателей консистенции или характерных величин, которые связаны с выбранными реологическими свойствами.

Одномерное стационарное сдвиговое течение может быть реализовано при капиллярном, плоскопараллельном, цилиндрическом и торсионном течении. Измерение одномерного сдвига лежит в основе принципа действия стандартных реометров (Табл.6.1).

Известны реометры, принцип измерения которых основан на течении Стокса вокруг падающих шариков (Табл.6.2). Расчет скорости сдвига для падающих шариков в узкой трубе чрезвычайно сложен, поэтому константы прибора определяют посредством калибровки с помощью жидкости с известной вязкостью.

Для количественного определения вязкоупругих характеристик используют реометры, основанные на одномерном осциллирующем сдвиговом течении (Табл.6.3).

Таблица 6.1.

Реометры одномерного сдвигового течения

Реометр	Вид течения	Область применения
1	2	3
Капиллярный вискозиметр: постоянного давления переменного давления высокого давления	Капиллярное	Для неньютоновских жидкостей при малых градиентах сдвига Для неньютоновских жидкостей в технологических процессах Для высоковязких и пластичных сред, а также при высоких градиентах сдвига
Вискозиметр с каналом в виде щели широкой или кольцевой	Между параллельными плоскостями	Для неньютоновских жидкостей в технологических процессах

1	2	3
Ротационный вискозиметр: с соосными цилиндрами с параллельными плоскостями: типа конус – плоскость типа сфера – сфера	Цилиндрическое Куэтта Торсионное Торсионное между конусом и пластиной Торсионное между шаром и сферической оболочкой	Для ньютоновских и неньютоновских жидкостей в качестве лабораторных приборов Для ньютоновских и неньютоновских жидкостей при постоянном градиенте сдвига в измерительном зазоре Для ньютоновских и неньютоновских жидкостей в качестве лабораторных приборов

Таблица 6.2.