Viskometer ialah alat yang digunakan untuk mengukur kelikatan cecair dan sifat aliran cecair. Mari kita bincangkan pelbagai jenis viskometer, ciri-ciri dalaman mereka, dan faktor-faktor yang digunakan untuk melaksanakan pengukuran kelikatan yang tepat dan boleh berulang.
Dalam penyelidikan tribologi dan pelinciran, kelikatan sering dirujuk sebagai sifat paling penting bagi minyak asas. Mengapa kelikatan sangat penting dalam pelinciran mesin? Di satu pihak, kelikatan yang terlalu rendah boleh menyebabkan sentuhan antara muka antara komponen dalaman semasa pergerakan, mengakibatkan haus.
Sebaliknya, kelikatan yang terlalu tinggi memaksa mesin bekerja lebih keras untuk mengatasi rintangan dalaman pelincir untuk mengalir. Oleh itu, adalah penting untuk memahami bukan sahaja kelikatan minyak asas, tetapi juga bagaimana ia mungkin berubah akibat turun naik dalam keadaan operasi atau persekitaran.
Viskometer dan Rheometer
Kelikatan ialah ukuran rintangan bendalir untuk mengalir (tegasan ricih) pada suhu tertentu. Tidak semua cecair mengekalkan kelikatan malar apabila keadaan aliran berubah. Bendalir yang kelikatannya berubah mengikut keadaan aliran dipanggil bendalir bukan Newtonian. Kelikatan jenis cecair ini diukur dengan rheometer. Viskometer mengukur kelikatan cecair Newtonian.
Kinematik dan kelikatan mutlak
Di antara pelbagai kaedah viskometer, terdapat dua cara berbeza untuk menyatakan kelikatan: kelikatan kinematik dan kelikatan mutlak. Perbezaan utama antara kedua-duanya ialah kelikatan kinematik diukur dengan memerhatikan rintangan cecair untuk mengalir di bawah pengaruh graviti, manakala kelikatan mutlak diukur dengan memerhatikan rintangan cecair untuk mengalir di bawah pengaruh daya luaran dan terkawal, sama ada oleh Kapilari juga merupakan pergerakan bendalir melalui badan.
Kelikatan kinematik diukur dalam centistokes (cSt), tetapi kelikatan mutlak diukur dalam centipoise (cP). Untuk tujuan perbandingan, kelikatan mutlak biasanya ditukar kepada kelikatan kinematik dengan membahagikannya dengan graviti tentu (SG) bendalir.
cSt=cP/SG atau salingan persamaan: cP=cSt x SG
Kaedah ujian kelikatan
Beberapa kaedah ujian kelikatan telah diwujudkan, masing-masing mempunyai kelebihan tersendiri. Berikut ialah senarai teknik yang paling biasa digunakan untuk ujian kelikatan minyak asas.
Ujian Viskometer Kapilari (Kaca).
Peranti utama yang digunakan dalam ujian viskometer kapilari ialah tiub kaca berbentuk "U", yang memberikannya nama yang biasa dikaitkan, tiub-U. Prosedur tiub-U memerlukan merendam tiub dalam tab mandi terkawal suhu (biasanya 40 atau 100 darjah Celsius) dan mengambil bacaan yang tepat (dalam saat) masa yang diperlukan untuk jumlah cecair yang tetap mengalir dalam tiub. Tiub dikeluarkan dari tiub dengan sedutan atau graviti. Satu penanda kepada penanda yang lain.
Masa yang diukur ini kemudiannya didarab dengan pemalar (berkaitan dengan tiub tertentu) untuk mengira kelikatan mutlak (sedutan) atau kelikatan kinematik (graviti).
Ujian Viskometer Putaran
Ciri utama viskometer putaran melibatkan peranti berputar, dipanggil gelendong, yang direndam dalam cecair ujian. Tork pada aci berputar kemudiannya digunakan untuk mengukur rintangan bendalir untuk mengalir.
Viskometer putaran mengira kelikatan mutlak bendalir kerana ukuran ini tidak melibatkan graviti tetapi merupakan fungsi tegasan ricih dalam bendalir. Variasi biasa viskometer ini dipanggil viskometer Brookfield.
Viskometer Stabinger ialah versi ubah suai bagi viskometer putaran. Ia menggunakan gelendong terapung bebas yang dipertingkatkan, yang dikawal oleh daya elektromagnet untuk menjana putaran dalam bendalir. Ini berfaedah kerana ia menghapuskan tugas sukar untuk mengambil kira geseran galas motor tambahan dengan aci utama.
Bola jatuh dan ujian viskometer omboh jatuh
Alternatif yang kurang biasa untuk mengukur kelikatan termasuk bola jatuh dan viskometer omboh jatuh. Dalam ujian ini, bola atau omboh dijatuhkan ke dalam cecair dan masa antara satu titik bertanda dan titik bertanda kedua diukur. Untuk mengira kelikatan daripada hukum Stokes, halaju terminal yang diketahui, dimensi dan ketumpatan bola atau omboh mesti diketahui.
Kaedah ujian lain
Dalam situasi tertentu yang tidak biasa dilihat dalam ujian kelikatan minyak, kaedah gelembung boleh digunakan. Ujian ini biasanya melibatkan pengukuran masa yang diambil untuk gelembung naik pada jarak tertentu. Masa pengukuran ini kemudiannya boleh dikaitkan secara berkadar dengan kelikatan bendalir. Satu lagi variasi melibatkan mengukur rintangan probe terhadap getaran.
Jenis-jenis Viskometer
Walaupun terdapat beberapa kaedah untuk menentukan kelikatan, kebanyakan viskometer dijual secara komersil agar sesuai dengan tujuan penggunaannya. Di bawah ialah senarai kategori viskometer ini.
Viskometer mudah alih
Seperti namanya, viskometer mudah alih sesuai digunakan di mana-mana tempat di mana persekitaran makmal tidak praktikal. Dalam banyak aplikasi medan dan medan, viskometer perlu menyediakan bacaan kelikatan anggaran yang pantas, selalunya untuk menjamin analisis lanjut.
Viskometer medan kecil
Untuk bacaan kelikatan yang lebih tepat, viskometer medan kecil sesuai untuk tetapan makmal tetapi berpatutan. Viskometer tersebut termasuk varieti tiub-U atau viskometer Brookfield.
Viskometer Perkhidmatan Penuh
Untuk mendapatkan ketepatan tertinggi dalam ujian kelikatan, viskometer perkhidmatan penuh mesti digunakan. Peranti ini selalunya mampu menguji kelikatan kinematik dan mutlak secara automatik pada julat suhu yang luas dan memberikan pengiraan ketumpatan dan graviti tentu. Cabaran biasa yang dihadapi oleh makmal analisis minyak yang memerlukan beberapa ujian ke atas sampel ialah keupayaan untuk melakukan ujian ini dengan seberapa sedikit sampel yang mungkin.
Beberapa viskometer perkhidmatan penuh yang lebih canggih boleh membuat ukuran yang tepat dengan volum sampel kurang daripada 0.1 ml, dengan kebolehulangan dalam 0.1%. Di makmal besar yang menguji beratus-ratus sampel setiap hari, ini adalah kelebihan yang diperlukan bagi viskometer perkhidmatan penuh.
Dalam Talian/ Dalam Talian Viskometer
Walaupun kebanyakan ujian kelikatan minyak dilakukan selepas mendapatkan sampel yang terkandung, sesetengah viskometer boleh memberikan bacaan kelikatan berterusan dalam garis aliran aktif. Ini biasanya dilakukan dengan penderia atau transduser sama ada secara terus dalam talian (sebahagian daripada saluran paip) atau dalam talian (aliran pintasan atau sensor). Pengukuran kelikatan diambil dan kemudian dihantar sebagai isyarat elektronik kepada komputer atau peranti pemantauan lain.
Faktor yang mempengaruhi pengukuran kelikatan
Walaupun kelikatan bendalir kelihatan mudah untuk dianalisis, membuat pengukuran tepat bagi cecair tersebut boleh menjadi tugas yang sukar. Agar pengukuran menjadi sah, beberapa faktor mesti diketahui dan disimpan tetap, termasuk:
suhu
Dari segi kepentingan, nisbah suhu kepada kelikatan adalah seperti nisbah kelikatan kepada minyak asas. Tanggungjawab mandi kawalan suhu adalah untuk memastikan keseluruhan eksperimen pengukuran kelikatan dikekalkan pada suhu yang tepat (biasanya 40 atau 100 darjah Celsius) dan dalam lingkungan 0.02 darjah Celsius. Mengawal mandi ke tahap ini boleh menjadi mencabar, itulah sebabnya viskometer yang lebih canggih termasuk sistem mandi terkawal suhu sebagai sebahagian daripada unit.
kaca viskometer
Ketepatan viskometer kapilari bukan sahaja bergantung pada suhu, tetapi juga pada diameter dalam tiub yang tepat. Atas sebab ini, tiub kaca ini diperbuat daripada kaca borosilikat pengembangan rendah annealed sepenuhnya dan selalunya disertakan dengan pemalar viskometer yang dikaitkan dengan tiub sebagai faktor pembetulan. Adalah menjadi amalan biasa untuk menentukur semula pemalar viskometer setiap tahun berdasarkan suhu di mana ia akan digunakan, untuk memastikan ralat sesedikit mungkin.
Saiz viskometer
Saiz viskometer berbeza-beza disebabkan oleh pelbagai kelikatan yang boleh diuji. Adalah disyorkan bahawa viskometer mengambil masa sekurang-kurangnya 200 saat (untuk pengukuran manual dengan jam randik) untuk menghantar cecair ujian dari satu titik bertanda ke titik lain untuk mengelakkan kesilapan manusia.
Bilas antara ukuran
Satu lagi faktor ujian viskometer yang penting ialah kualiti pembilasan dalam tiub antara ukuran. Biasanya, pelbagai pelarut bebas sisa digunakan untuk peringkat pembersihan, pembilasan dan pengeringan. Dalam makmal yang menjalankan sampel secara berterusan pada viskometer volum tinggi, sistem pembersihan terbina dalam memastikan kecekapan pembersihan. Namun, pemeriksaan visual diperlukan untuk menentukan sama ada kitaran siram kedua diperlukan, terutamanya dengan minyak terpakai.
Faktor penting lain yang boleh menjejaskan pengukuran kelikatan termasuk kaedah dan ketepatan peranti pemasaan, pengendalian sampel yang betul dan kawalan kualiti yang mendalam dan berterusan.
Selama bertahun-tahun, pengukuran kelikatan telah berkembang dengan pelbagai gaya dan kaedah. Terima kasih kepada ASTM dan International Organization for Standardization (ISO), kaedah ujian viskometer, prosedur, penentukuran, pembersihan dan faktor lain juga telah dibangunkan untuk memastikan ketepatan dan konsistensi antara viskometer yang berbeza.
Lagipun, kelikatan adalah sifat fizikal yang paling penting bagi minyak asas, dan usaha untuk mengukur kelikatan melalui kaedah yang teliti dan piawaian yang ketat boleh menyamai pelinciran mesin yang lebih dipercayai dan akhirnya hayat mesin yang lebih lama.
