Klampumas

Šiam straipsniui ar jo daliai trūksta išnašų į patikimus šaltinius. Jūs galite padėti Vikipedijai pridėdami tinkamas išnašas su šaltiniais.

Klampumas arba vidinė trintis – procesas dujose ar skysčiuose, kada dėl gretimų skirtingais greičiais judančių sluoksnių, atsiranda impulso perdavimas iš greitesnių sluoksnių lėtesniems. Tai yra pernašos reiškinys, pernešamas judesio kiekis greičio gradiento mažėjimo kryptimi.

Klampumas nusako skystos ar dujinės medžiagos pasipriešinimą šlyčiai, kai medžiaga yra tarp dviejų plokštelių, judančių skirtingais sluoksniais.

Dėsniai

Impulso srautas $\tau$ per vienetinį plotą tiesiogiai proporcingas greičio gradientui ${\frac {\partial u}{\partial y}}$:

$\tau =\eta {\frac {\partial u}{\partial y}}$.

• $\eta$ – dinaminės klampos koeficientas, priklausantis nuo medžiagos ir temperatūros. Idealiosioms dujoms dinaminės klampos koeficientas proporcingas dujų tankiui, molekulių vidutiniams greičiui ir vidutiniam molekulių laisvo lėkio ilgiui:

$D={\frac {1}{3}}\cdot \rho \cdot {\overline {v}}\cdot {\overline {l}}$

Be dinaminės klampos koeficiento, naudojamas ir kinematinės klampos koeficientas:

$\nu ={\frac {\eta }{\rho }}$.

Matavimo vienetai

Dinaminės klampos koeficiento matavimo vienetas CGS sistemoje yra puazas:

$1P=1{\frac {g}{cm\cdot s}}$

o SI sistemoje – paskalsekundė $Pa\cdot s$

Kinematinės klampos matavimo vienetas SI sistemoje yra stoksas:

$1St=10^{-4}{\frac {m^{2}}{s}}$

Praktikoje dažniausiai naudojamas centistoksas 1 cSt = 0,01 St.

Matavimo būdai

Stiklinis kapiliarinis viskozimetras

Stikliniai kapiliariniai viskozimetrai yra skirti kinematiniam klampumui matuoti. Žinomas naftos kiekis yra leidžiamas per tiksliai suformuotus kapiliarus ir išmatuojamas pratekėjimo laikas. Kuo klampesnė nafta tuo platesni turi būti kapiliarai. Jų ilgis priklauso nuo viskozimetro rūšies ir dažniausiai būna nuo 70 iki 210 mm. Kuo kapiliaras ilgesnis tuo tikslesnis matuoklis. Pagrindiniai šios rūšies matuokliai kurie atitinka standartus yra gaminami su 400 mm ilgio kapiliarais, o visas matuoklio ilgis būna dvi pėdos. Naftos tūris, kuris turi pratekėti, yra laikomas kapiliaro išgaubime, pažymėtu kalibravimo linijomis, kuris yra kapiliaro viršuj ir kai jis atidaromas skystis dėl sunkio jėgos ima tekėti. Yra pusiau ir pilnai automatizuotų matuoklių kinematiniui klampumui matuoti. Jie naudoja sensorius, kad fiksuotų mėginio pratekėjimo laiką skirtingose kapiliaro vietose, taip pat gali turėti automatinio išvalymo funkciją.

Rotacinis viskozimetras

Rotaciniai viskozimetrai yra skirti dinaminiam klampumui matuoti. Jis matuojamas nustatant sukimo momentą reikalingą sukliui sukti vienodu greičiu, kai jis panardintas į tiriamą skystį. Sukimo momentas yra proporcingas skysčio klampumui, kuris neleidžia ir stabdo suklį, panardintą į jį.

Galima išskirti tokius rotacinių viskozimetrų pranašumus:

1. Nenutrūkstamai sukantis sukliui galima atlikti nepertraukiamus matavimus ilgą laiką ir stebėti kaip skysčio klampumas keičiasi.
2. Tinka matuoti niutoniniams ir neniutoniniams skysčiams.

Puodelinis viskozimetras

Puodeliniai viskozimetrai tai nustatyto tūrio cilindrai su nustatytomis kiaurymėmis cilindro dugne. Puodeliai gali būti tokiu tipu: Zahn, Ford, Shell.

Matavimai yra atliekami greit ir paprastai. Cilindras yra panardinamas į skystį ir skaičiuojamas laikas kol jis ištrauktas ištuštėja, iš laiko galima nustatyti klampumą. Taikoma kai klampumas yra didelis. Rezultatai nėra tikslūs, bet pakankami dažų, rašalo matavimams atlikti. Matavimai atliekami apie 20° C temperatūroje nes klampumas labai priklauso nuo temperatūros.

Saybolto universalus viskozimetras yra skirtas matuoti mažo ir vidutinio klampumo naftai. Šis įrenginys susideda iš cilindrinio rezervuaro, kuriame talpinamas tiriamas skystis, ir esančio po juo dar vieno rezervuaro į kurį patenka iš pirmo rezervuaro išbėgęs skystis. Cilindro formos talpykloje, kurioje laikomas skystis, apačioje yra tam tikro dydžio skylė ir skysčio leidimas tekėti ar sustabdymas yra atliekami kamščio pagalba. Yra stebimas laikas per kurį iš rezervuaro išteka 60 mililitrų naftos produkto esant pastoviai, kontroliuojamai temperatūrai. Klampumas yra nustatomas iš laiko.

Krintančio kamuolio viskozimetras

Šis metodas tiksliai skaičiuoja klampumą niutoninių skysčių. Jis taikomas matuojant mažo klampumo substancijas, kurios naudojamos tokiose srityse:

1. Chemijos pramonė (polimerų tirpalai, tirpikliai, rašalai)
2. Farmacijos pramonė (žaliavoms, glicerinui)
3. Maisto pramonė (želatinui, cukraus tirpalai)
4. Mineralinių aliejų pramonė (aliejai, skysti angliavandeniai)

Veikimo principas pagrįstas kamuoliuko slydimu matavimo vamzdeliu, kuris yra pripildytas tiriamo skysčio, laiko matavimu. Klampumas yra susijęs su laiku reikalingu kamuoliukui įveikti tiksliai nustatyta distanciją. Apverčiant matuoklį po matavimo gali būti atliktas dar vienas papildomas matavimas. Šituo būdu apskaičiuojamas dinaminis klampumas.

Šalto įsukimo simuliatorius

Šis metodas taikomas nustatyt variklio alyvos klampumui -5° -40° C temperatūrų diapazone. Veikimo principas – elektrinis variklis suka statorių, kuris yra rotoriaus viduje. Tarpas tarp jų yra pripildomas alyva. Temperatūra yra matuojama netoli vidinės statoriaus sienelės ir palaikoma tokia pat atšaldytu mišiniu tekančiu per statorių. Rotoriaus greitis yra sukalibruotas kaip klampumo funkcija. Rezultatai gaunami iš kalibravimo ir rotoriaus sukimosi greičio.

Viskozimetras skirtas skirtas pastoviai stebėti skysčio temperatūrą ir klampumą. Technologija pagrįsta paprasta ir patikima elektromagnetine koncepcija. Dvi ritės magnetiškai verčia judėti stūmoklį į priekį ir atgal ta pačia pastovia jėga. Įmontuota schema analizuoja stūmoklio keliavimo pirmyn ir atgal laiką ir nustato skysčio klampumą. Deflektorius esantis virš stūmoklio įsiurbia skystį į matavimo kamerą. Pastovus stūmoklio judėjimas leidžia gauti naujus skysčio mėginius, o tuo pačiu išvalo ir matavimo kamerą. Kameroje įtaisytas RTD temperatūros detektorius. Šis matuoklis padarytas iš nerūdijančio plieno ir gali matuoti klampumą nuo 0.2 iki 20,000 cP. Didžiausias srauto greitis per matuoklio galvutę yra 3,66 m/sec.

Taip pat skaitykite

• Reologija