MĂSURAREA VÂSCOZITĂŢII

NOŢIUNI TEORETICE

Vâscozitatea caracterizează modul în care fluidul se opune curgerii (deplasarea relativă a straturilor vecine). Ea depinde de natura fluidului şi de temperatură. Astfel vâscozitatea lichidelor scade cu temperatura, în timp ce vâscozitatea gazelor creşte cu temperatura.

Vâscozitatea poate fi:- dinamică este coeficientul de proporţionalitate din formula tensiunii

tangenţiale şi are ca unitate de măsură Pas;

- cinematică este definită ca raportul între vâscozitatea dinamică şi densitatea fluidului şi are ca unitate de măsură m2/s;

- văscozitatea convenţională Engler, se poate transforma în vâscozitate cinematică şi are ca unitate de măsură grade Engler 0E

m2/s.

Scopul lucrării este măsurarea vâscozităţii (dinamică şi cinematică) apei la temperatura de alimentare de la reţea.

Pentru curgerea laminară printr-o conductă de diametru D, Hagen şi Poiseuille au stabilit formula debitului Q.

în care este diferenţa de presiune între două puncte aflate la distanţa l şi η vâscozitatea dinamică a lichidului. Scăderea presiunii, în lungul curgerii se datorează

pierderii de sarcină (disipării de energie), care în conductă orizontală este .

Din formula Hagen-Poiseuille,

(1)

Determinarea vâscozităţii se reduce astfel la măsurarea diferenţei de presiune între două puncte de pe conductă şi a debitului ce circulă prin ea.

DESCRIEREA APARATULUI ŞI PRINCIPIUL DE FUNCŢIONARE

Instalaţia se compune din rezervorul A, conducta B de secţiune constantă, prevăzută cu robinetul C de reglare a debitului şi un vas gradat E pentru colectarea şi măsurarea volumului de lichid.

Pentru asigurarea unei curgeri de debit constant prin conductă B, rezervorul A trebuie să asigure un nivel constant H. De aceea el este prevăzut cu alimentare continuă de la reţea şi o pâlnie de prea-plin, cu evacuare la canalizare.

La două prize al conductei B situate la distanţa l sunt racordate tuburile piezometrice D1 şi D2.

MODUL DE LUCRU ŞI PRELUCRAREA REZULTATELOR

Se alimentează de la reţea rezervorul A prin robinetul A1 şi se reglează pâlnia A2 la o anumită înălţime care asigură căderea H. Din robinetul C se reglează un debit redus prin conductă în aşa fel încât curgerea să fie laminară (Re < 23oo)

cu (2)

Se citeşte denivelarea δh între coloanele de apă din tuburile piezometrice D1 şi D2 calculându-se diferenţa de presiune .

Se cronometrează în cât timp t în vasul gradat E se colectează un anumit volum .

Debitul este (3)

Datele se introduc în formula (1) şi rezultă vâscozitatea. Cu vâscozitatea (1) şi debitul (3) se calculează din (2) numărul Reynolds care trebuie să fie mai mic decât 2300. În funcţie de valoarea rezultată se reglează din robinetul C alt debit, în vederea unei noi măsurări.

Rezultatele se înscriu în tabelul de mai jos:

Expnr.

δh(m)

p1-p2(Pa)

V(m3)

t(s)

Q(m3/s)

η(Pa.s)

ν(m2/s)

Re

Se efectuează minim 5 determinări pentru care este respectată condiţia Ro<2300Se dau: D = 3,8 mm; l = 1 m

EXEMPLU DE CALCUL

Mărimi măsurate:

- δh – diferenţa înălţimilor coloanelor de apă din tuburile piezometrice D1 şi D2;δh = 80 10-3 m

- se introduce în jetul de fluid mensura gradată cu ajutorul căreia citim un volum, într-un anumit interval de timp

V = 103 10-6 m3; t = 30 sec

Mărimi calculate:

- diferenţa de presiune p1 – p2 = g δhp1 – p2 = 1000 9,81 80 10-3 = 784,8 Pa

- se calculează debitul de lichid ce circulă prin conductă, obţinându-se:

- se calculează vâscozitatea dinamică:

unde

este o constantă ce se poate calcula independent de măsurători

astfel:

vâscozitatea dinamică este

- se calculează apoi vâscozitatea cinematică:

- se calculează numărul Reynolds, pentru a verifica dacă, curgerea a fost laminară. Pentru aceasta Re < 2300