Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии - Фролов Ю. Г.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 58. Схема установки для измерения вязкости с помощью капиллярного вискозиметра:
1,3— двухходовые краны; 2— ресивер; 4—моностат; 5—манометр; 6 — трехходовой кран; 7 — вискозиметр; 8 — термостат.
189
жение кранов установки: краны 1 и 3 должны быть закрыты, а кран 6 — в положении «вакуум» (вискозиметр соединен с атмосферой). Включают насос (на рис. 58 не показан), открывают кран У и в системе создают требуемое давление, которое контролируют по манометру 5 (давление регулируют с помощью крана 3). Давление можно снизить, поворачивая трехходовой кран 6 в положение «атмосфера». Установив нужное давление, краны 1 и 3 закрывают, а насос выключают.
С помощью резиновой груши засасывают жидкость в вискозиметре выше отметки а в правом колене (см. рис. 57), а трубку, надетую на это колено, зажимают пальцами. Переводят кран 6 в положение «вискозиметр» (при этом вискозиметр соединяется с системой вакуума) и тут же разжимают резиновую трубку. Жидкость при этом перетекает из правого колена вискозиметра в левое. По секундомеру фиксируют время, в течение которого жидкость проходит расстояние от верхней отметки а до нижней отметки в, т. е. определяют время истечения постоянного объема жидкости V через капилляр вискозиметра.
После прохождения уровня жидкости через отметку в кран o переводят в положение «вакуум», в противном случае жидкость из вискозиметра попадает в вакуумную систему.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Для проведения работы необходимы: Установка для измерения вязкости. Секундомер. Воронка.
Резиновая груша.
Растворы полимера двух концентраций, например желатины или карбоксиметилцеллюлозы.
Вискозиметр заполняют дистиллированной водой и определяют время истечения т при давлении 50—60 см столба манометрической жидкости. Далее проводят измерения при других давлениях, уменьшая его каждый раз примерно на 5 см столба жидкости (всего проводят 7—8 измерений).
Аналогичные измерения проводят для растворов полимера, только для них измерения следует начинать с наименьших давлений (~10— 15 см столба манометрической жидкости).
После окончания работы вискозиметр промывают дистиллирован» ной водой с помощью водоструйного насоса. Полученные результаты записывают в таблицу (см. табл. VII. 1).
Таблица VII. 1. Результаты измерения времени истечения с помощью капиллярного вискозиметра
Раствор полимера концентрации
Вода с1 с1
Ар, Па т. с 1/т. с"1 Ар, Па т. с 1/т, с-1 11, Па-с Ар, Па т, с 1/т. с-1 11, Па-с
I
190
По данным табл. VII. 1 строят кривые течения для воды и растворов полимеров в координатах 1/т — Ар и находят для растворов полимеров предельные напряжения сдвига Рт, Рк и Рт (в Н/м2). Используя справочные данные о вязкости воды (см. работу 32), по тангенсу угла наклона кривой течения для нее находят константу k в уравнении (VII. 8) и по этому уравнению рассчитывают значения и растворов полимеров как функцию Ар. Для растворов полимеров строят графики в координатах т) — Др.
Работа 31. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕНЬЮТОНОВСКИХ ЖИДКОСТЕЙ С ПОМОЩЬЮ РОТАЦИОННОГО ВИСКОЗИМЕТРА
Цель работы: Получение реологических кривых течения и эффективной вязкости суспензий пылевидного кварца, определение зависимостей предела текучести от концентрации твердой фазы в суспензиях и эффективной вязкости суспензий от вязкости дисперсионной среды.
Для оценки реологических характеристик дисперсных систем наибольшее распространение нашли ротационные вискозиметры, которые характеризуются широкими пределами измерений и высокой воспроизводимостью результатов. Рабочий узел таких вискозиметров чаще всего представляет собой два коаксиальных цилиндра (кроме комбинации цилиндр — цилиндр могут применяться конус — конус, полусфера— полусфера и т. д.), в зазор между которыми наливается исследуемая жидкость. Один из цилиндров неподвижен, другой приводится во вращение. У некоторых типов приборов вращается наружный цилиндр, а у других — внутренний.
Ротационные вискозиметры работают в режиме либо постоянной скорости деформации (у = const), либо постоянного напряжения сдвига (Р = const). В приборах, работающих в режиме постоянной скорости деформации, один из цилиндров вискозиметра вращается с постоянной скоростью, увлекая за собой исследуемую жидкость, которая, в свою очередь, приводит во вращение второй (измерительный) цилиндр), связанный с динамометрическим устройством. При этом регистрируется изменение крутящих моментов или пропорциональных им напряжений сдвига.
В приборах с постоянным напряжением сдвига к одному из цилиндров прикладывается постоянный крутящий момент, второй цилиндр при этом неподвижен. Регистрируется скорость вращения подвижного цилиндра, пропорциональная скорости деформации исследуемой системы. Ряд конструкций ротационных вискозиметров, работающих в режиме постоянного напряжения, разработан М. П. Воларовичем. В этих вискозиметрах вращающийся внутренний цилиндр приводится в движение через блоки падающими грузами. Скорость деформации и вязкость определяют в установившемся режиме течения, так как для коллоидных систем ламинарный поток устанавливается не мгновенно, как в ньютоновских жидкостях, а во времени, что связано с наличием в них определенной структуры.
