विस्कोमीटर

एक श्यानतामापी (जिसे श्यानतामापी भी कहा जाता है) एक उपकरण है जिसका उपयोग द्रव की श्यानता को मापने के लिए किया जाता है। श्यानता वाले तरल पदार्थों के लिए जो प्रवाह स्थितियों के साथ भिन्न होते हैं एक उपकरण जिसे रियोमीटर कहा जाता है का उपयोग किया जाता है। इस प्रकार, एक रियोमीटर को एक विशेष प्रकार का श्यानतामापी माना जा सकता है। विस्कोमीटर केवल निरंतर श्यानता को माप सकता है अर्थात श्यानता जो प्रवाह की स्थिति के साथ नहीं बदलती है।

सामान्यतः या तो द्रव स्थिर रहता है और कोई वस्तु इसके माध्यम से गति करती है या वस्तु स्थिर होती है और द्रव इसके आगे बढ़ता है। द्रव और एक सतह की सापेक्ष गति के कारण होने वाला ड्रैग (भौतिकी) श्यानता का एक उपाय है। लामिनार प्रवाह होने के लिए प्रवाह की स्थिति में रेनॉल्ड्स संख्या का पर्याप्त छोटा मान होना चाहिए।

20 डिग्री सेल्सियस पर पानी की गतिशील श्यानता (कीनेमेटिक श्यानता × घनत्व) 1.0038 mPa·s है और इसकी गतिज श्यानता (प्रवाह समय × कारक का गुणनफल) 1.0022 mm2/s है। इन मानों का उपयोग कुछ प्रकार के विस्कोमीटरों के अंशांकन के लिए किया जाता है।

तरल पदार्थों के लिए मानक प्रयोगशाला विस्कोमीटर

ओस्टवाल्ड विस्कोमीटर एक ज्ञात घनत्व के साथ द्रव की श्यानता को मापता है।

यू-ट्यूब विस्कोमीटर

इन उपकरणों को ग्लास केशिका विस्कोमीटर या ओस्टवाल्ड विस्कोमीटर के रूप में भी जाना जाता है, जिसका नाम विल्हेम ओस्टवाल्ड के नाम पर रखा गया है। एक अन्य संस्करण उबेलोहदे विस्कोमीटर है जिसमें एक यू-आकार का ग्लास ट्यूब होता है जो एक नियंत्रित तापमान स्नान में लंबवत होता है। यू के एक हाथ में स्पष्ट संकीर्ण बोर (केशिका) का एक ऊर्ध्वाधर खंड है। ऊपर एक बल्ब है इसके साथ दूसरी भुजा पर नीचे एक और बल्ब है। उपयोग में सक्शन द्वारा ऊपरी बल्ब में तरल खींचा जाता है फिर केशिका के माध्यम से निचले बल्ब में प्रवाहित होने दिया जाता है। दो निशान (एक ऊपर और एक ऊपरी बल्ब के नीचे) एक ज्ञात मात्रा का संकेत देते हैं। इन निशानों के बीच तरल के स्तर को पार करने में लगने वाला समय कीनेमेटिक श्यानता के समानुपाती होता है। अंशांकन ज्ञात गुणों के द्रव का उपयोग करके किया जा सकता है। अधिकांश व्यावसायिक इकाइयों को रूपांतरण कारक प्रदान किया जाता है।

दो चिह्नित बिंदुओं के बीच एक निश्चित कारक के ज्ञात व्यास के केशिका के माध्यम से परीक्षण तरल के प्रवाह के लिए आवश्यक समय मापा जाता है। श्यानतामापी के गुणक द्वारा लिए गए समय को गुणा करके गतिज श्यानता प्राप्त की जाती है।

ऐसे विस्कोमीटर को प्रत्यक्ष-प्रवाह या उत्क्रम -प्रवाह के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। उत्क्रम -प्रवाह विस्कोमीटर में चिह्नों के ऊपर जलाशय होता है, और प्रत्यक्ष-प्रवाह वे होते हैं जिनमें चिह्नों के नीचे जलाशय होता है। इस तरह के वर्गीकरण उपस्थित हैं जिससे अपारदर्शी या धुंधला तरल पदार्थों को मापने पर भी स्तर निर्धारित किया जा सके अन्यथा तरल चिह्नों को कवर करेगा और उस समय को मापना असंभव बना देगा जब स्तर निशान से गुजरता है। यह विस्कोमीटर को अनुमति देने के लिए अंकों के 1 से अधिक सेट की भी अनुमति देता है for an immediate timing of the time it takes to reach the 3rd mark, इसलिए स्पष्ट परिणाम सुनिश्चित करने के लिए 2 समय की उपज और निर्धारणीयता की बाद की गणना की अनुमति देता है। एक बार में एक विस्कोमीटर में दो समय का उपयोग केवल तभी संभव है जब मापे जा रहे नमूने में न्यूटोनियन द्रव हो अन्यथा चालन सिर में बदलाव जो बदले में कर्तन दर को बदलता है दो बल्बों के लिए एक अलग श्यानता उत्पन्न करेगा।

फॉलिंग-स्फेयर विस्कोमीटर

File:Terminal velocity.svg

एक गोले से रेंगता हुआ प्रवाह

स्टोक्स का नियम गिरते-गोले विस्कोमीटर का आधार है जिसमें द्रव एक ऊर्ध्वाधर कांच की नली में स्थिर होता है। तरल के माध्यम से ज्ञात आकार और घनत्व के गोले को नीचे उतरने दिया जाता है। यदि सही ढंग से चुना जाता है, तो यह टर्मिनल वेग तक पहुंच जाता है जिसे ट्यूब पर दो निशान पार करने में लगने वाले समय से मापा जा सकता है। अपारदर्शी तरल पदार्थों के लिए इलेक्ट्रॉनिक सेंसिंग का उपयोग किया जा सकता है। टर्मिनल वेग गोले के आकार और घनत्व और तरल के घनत्व को जानने के बाद स्टोक्स के नियम का उपयोग द्रव की श्यानता की गणना के लिए किया जा सकता है। गणना की स्पष्टता में सुधार के लिए क्लासिक प्रयोग में सामान्यतः विभिन्न व्यास के स्टील बॉल बेयरिंग की एक श्रृंखला का उपयोग किया जाता है। स्कूल प्रयोग तरल पदार्थ के रूप में ग्लिसरॉल का उपयोग करता है और विधि का उपयोग प्रक्रियाओं में प्रयुक्त तरल पदार्थों की श्यानता की जांच के लिए औद्योगिक रूप से किया जाता है। इसमें कई अलग-अलग तेल और बहुलक तरल पदार्थ such as solutions सम्मिलित हैं .

1851 में, जॉर्ज गेब्रियल स्टोक्स ने बहुत छोटे रेनॉल्ड्स नंबरों (जैसे, बहुत छोटे कण) के साथ गोलाकार वस्तुओं पर लगने वाले घर्षण बल (जिसे खीचने की क्षमता भी कहा जाता है) के लिए एक निरंतर श्यानता वाले तरल पदार्थ की छोटी द्रव-द्रव्यमान सीमा को बदलकर एक अभिव्यक्ति प्राप्त की सामान्यतः अघुलनशील नेवियर-स्टोक्स समीकरण:

$F=6\pi r\eta v,$

जहाँ

$F$ घर्षण बल है,

$r$ गोलाकार वस्तु की त्रिज्या है,

$\eta$ द्रव श्यानता है,

$v$कण वेग है।

यदि कण अपने स्वयं के वजन से श्यानता तरल पदार्थ में गिर रहे हैं, तो एक टर्मिनल वेग जिसे बसने के वेग के रूप में भी जाना जाता है, तक पहुँच जाता है जब यह घर्षण बल उत्प्लावन बल के साथ संयुक्त रूप से गुरुत्वाकर्षण बल को संतुलित करता है। परिणामी सेटलिंग वेग (या टर्मिनल वेलोसिटी) द्वारा दिया जाता है

$V_{\text{s}}={\frac {2}{9}}{\frac {r^{2}g(\rho _{p}-\rho _{f})}{\mu }},$

जहाँ :

V_s कण स्थिरीकरण वेग (m/s) है, यदि ρ_p > ρ_f ऊपर की ओर यदि ρ_p < ρ_f हो तो लंबवत नीचे की ओर

r कण (एम) का स्टोक्स त्रिज्या है,

g गुरुत्वीय त्वरण है (m/s²),

ρ_p कणों का घनत्व है (kg/m³),

ρ_f द्रव का घनत्व है (kg/m³),

μ (गतिशील) द्रव श्यानता (Pa·s) है।

ध्यान दें कि स्टोक्स प्रवाह मान लिया गया है, इसलिए रेनॉल्ड्स संख्या छोटी होनी चाहिए।

इस परिणाम की वैधता पर एक सीमित कारक उपयोग किए जा रहे गोले की सतह का खुरदरापन है।

स्ट्रेट फॉलिंग-स्फेयर विस्कोमीटर का एक संशोधन एक रोलिंग-बॉल विस्कोमीटर है, जो परीक्षण तरल पदार्थ में डूबे होने पर एक गेंद को एक ढलान पर घुमाता है। एक पेटेंट वी प्लेट का उपयोग करके इसे और उत्तम बनाया जा सकता है, जो छोटे अधिक पोर्टेबल उपकरणों की अनुमति देकर यात्रा की गई दूरी तक घुमावों की संख्या को बढ़ाता है। गेंद की नियंत्रित रोलिंग गति द्रव में अशांति से बचाती है जो अन्यथा गिरने वाली गेंद के साथ होती है। इस प्रकार का उपकरण शिप बोर्ड के उपयोग के लिए भी उपयुक्त है।

फॉलिंग-बॉल विस्कोमीटर

1932 में फ़्रिट्ज़ होप्लर को फॉलिंग-बॉल विस्कोमीटर के लिए एक पेटेंट प्रदान किया गया था जिसका नाम उनके नाम पर रखा गया था - गतिशील विस्कोसिटी निर्धारित करने के लिए दुनिया भर में पहला विस्कोमीटर मेडिंगेन (जर्मनी) में फ्रिट्ज़ होप्लर द्वारा विकसित अन्य विश्व-प्रथम विस्कोमीटर बॉल दबाव प्रकार के कंसिस्टोमीटर और रियोविस्कोमीटर हैं कुगेलड्रुकविस्कोसिमीटर = बॉल दबाव विस्कोमीटर देखें।

फॉलिंग-पिस्टन विस्कोमीटर

इसके आविष्कारक ऑस्टिन नॉरक्रॉस के बाद नॉरक्रॉस विस्कोमीटर के रूप में भी जाना जाता है। इस बीहड़ और संवेदनशील औद्योगिक उपकरण में श्यानता माप का सिद्धांत एक पिस्टन और सिलेंडर असेंबली पर आधारित है। पिस्टन को समय-समय पर एक एयर लिफ्टिंग तंत्र द्वारा उठाया जाता है, पिस्टन और सिलेंडर की दीवार के बीच क्लीयरेंस (गैप) के माध्यम से मापी जा रही सामग्री को पिस्टन के नीचे बनी जगह में खींचा जाता है। असेंबली को सामान्यतः कुछ सेकंड के लिए रखा जाता है, फिर गुरुत्वाकर्षण द्वारा गिरने की अनुमति दी जाती है नमूना को उसी रास्ते से बाहर निकाल दिया जाता है जिसमें यह अंकित किया गया था मापा तरल पर कतरनी प्रभाव उत्पन्न करता है जो इस विस्कोमीटर को विशेष रूप से संवेदनशील और मापने के लिए अच्छा बनाता है। कुछ थिक्सोट्रोपिक तरल पदार्थ गिरने का समय श्यानता का एक उपाय है, जिसमें पिस्टन और सिलेंडर के बीच की निकासी के साथ मापने वाला छिद्र बनता है। ईंधन श्यानता नियंत्रण गिरावट के समय को मापता है (समय-समय-गिरावट सेकंड श्यानता का माप होता है) और परिणामी श्यानता मान प्रदर्शित करता है। नियंत्रक गिरने का समय मान को कप सेकंड (एफ्लक्स कप के रूप में जाना जाता है), सैबोल्ट यूनिवर्सल सेकेंड (एसयूएस) या पोइस (ईकाई ) में कैलिब्रेट कर सकता है।

सादगी दोहराव कम रखरखाव और लंबी उम्र के कारण औद्योगिक उपयोग लोकप्रिय है। इस प्रकार का माप प्रवाह दर या बाहरी कंपन से प्रभावित नहीं होता है। ऑपरेशन के सिद्धांत को कई अलग-अलग स्थितियों के लिए अनुकूलित किया जा सकता है जिससे यह प्रक्रिया नियंत्रण वातावरण के लिए आदर्श बन जाता है।

ऑसिलेटिंग-पिस्टन विस्कोमीटर

कभी-कभी इलेक्ट्रोमैग्नेटिक विस्कोमीटर या ईएमवी विस्कोमीटर के रूप में संदर्भित 1986 में कैम्ब्रिज विस्कोसिटी (औपचारिक रूप से कैम्ब्रिज एप्लाइड सिस्टम) में आविष्कार किया गया था। सेंसर (नीचे चित्र देखें) में एक माप कक्ष और चुंबकीय रूप से प्रभावित पिस्टन सम्मिलित है। माप लिया जाता है जिससे एक नमूना पहले थर्मली नियंत्रित माप कक्ष में पेश किया जाता है जहां पिस्टन रहता है। इलेक्ट्रॉनिक्स एक नियंत्रित चुंबकीय क्षेत्र के साथ माप कक्ष के अंदर पिस्टन को दोलनशील गति में चलाते हैं। पिस्टन यात्रा के कारण तरल (या गैस) पर कतरनी का तनाव लगाया जाता है और श्यानता पिस्टन के यात्रा समय को मापकर निर्धारित किया जाता है। पिस्टन और माप कक्ष के बीच कुंडलाकार रिक्ति के लिए निर्माण पैरामीटर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की ताकत और पिस्टन की यात्रा दूरी न्यूटन के श्यानता के नियम के अनुसार श्यानता की गणना करने के लिए उपयोग की जाती है।

दोलन-पिस्टन विस्कोमीटर प्रौद्योगिकी को प्रयोगशाला अनुप्रयोगों में लघु-नमूना श्यानता और सूक्ष्म-नमूना श्यानता परीक्षण के लिए अनुकूलित किया गया है। इसे प्रयोगशाला और प्रक्रिया वातावरण दोनों में उच्च दबाव श्यानता और उच्च तापमान श्यानता माप के लिए भी अनुकूलित किया गया है। विस्कोसिटी सेंसर को औद्योगिक अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए बढ़ाया गया है, जैसे कंप्रेशर्स और इंजनों में उपयोग के लिए छोटे आकार के विस्कोमीटर, डिप कोटिंग प्रक्रियाओं के लिए फ्लो-थ्रू विस्कोमीटर, रिफाइनरियों में उपयोग के लिए इन-लाइन विस्कोमीटर और सैकड़ों अन्य अनुप्रयोग आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स से संवेदनशीलता में सुधार गैस विस्कोसिटी की खोज करने वाली अकादमिक प्रयोगशालाओं के साथ ऑसिलेटिंग-पिस्टन विस्कोमीटर की लोकप्रियता में वृद्धि को प्रोत्साहित कर रहा है।

वाइब्रेशनल विस्कोमीटर

वाइब्रेशनल विस्कोमीटर 1950 के दशक के बेंडिक्स इंस्ट्रूमेंट के हैं, जो एक ऐसे वर्ग का है जो एक द्रव में डूबे हुए दोलनशील इलेक्ट्रोमैकेनिकल रेज़ोनेटर के अवमंदन को मापकर संचालित होता है जिसकी श्यानता निर्धारित की जानी है। गुंजयमान यंत्र सामान्यतः मरोड़ या अनुप्रस्थ रूप से दोलन करता है (एक कैंटिलीवर बीम या ट्यूनिंग फोर्क के रूप में) श्यानता जितनी अधिक होगी गुंजयमान यंत्र पर अवमंदन उतना ही अधिक होगा। गुंजयमान यंत्र की भिगोना कई विधियों में से एक द्वारा मापा जा सकता है:

1. ऑसिलेटर एक निरंतर आयाम पर कंपन रखने के लिए आवश्यक विद्युत् इनपुट को मापना श्यानता जितनी अधिक होगी दोलन के आयाम को बनाए रखने के लिए उतनी ही अधिक शक्ति की आवश्यकता होगी।
2. उत्तेजना बंद होने के बाद दोलन के क्षय समय को मापना श्यानता जितनी अधिक होती है संकेत उतनी ही तेजी से क्षय होता है।
3. उत्तेजना और प्रतिक्रिया तरंगों के बीच चरण कोण के कार्य के रूप में गुंजयमान यंत्र की आवृत्ति को मापना श्यानता जितनी अधिक होगी किसी दिए गए चरण परिवर्तन के लिए आवृत्ति परिवर्तन उतना ही बड़ा होगा।

कंपन उपकरण भी परिभाषित कतरनी क्षेत्र की कमी से ग्रस्त है जो इसे तरल पदार्थ की श्यानता को मापने के लिए अनुपयुक्त बनाता है जिसका प्रवाह व्यवहार पहले से ज्ञात नहीं है।

वाइब्रेटिंग विस्कोमीटर ऊबड़-खाबड़ औद्योगिक प्रणालियाँ हैं जिनका उपयोग प्रक्रिया की स्थिति में श्यानता को मापने के लिए किया जाता है। सेंसर का सक्रिय भाग एक कंपन छड़ी है। कंपन का आयाम द्रव की श्यानता के अनुसार भिन्न होता है जिसमें छड़ को डुबोया जाता है। ये विस्कोसिटी मीटर क्लॉगिंग फ्लुइड और हाई-विस्कोसिटी फ्लुइड्स को मापने के लिए उपयुक्त हैं, जिनमें फाइबर (1000 Pa·s तक) सम्मिलित हैं। वर्तमान में दुनिया भर के कई उद्योग इन विस्कोमीटरों को सबसे कुशल प्रणाली मानते हैं जिसके साथ तरल पदार्थों की एक विस्तृत श्रृंखला की श्यानता को मापने के लिए; इसके विपरीत घूर्णी श्यानतामापी को अधिक रखरखाव की आवश्यकता होती है, वे अवरोधन द्रव को मापने में असमर्थ होते हैं, और गहन उपयोग के बाद बार-बार अंशांकन की आवश्यकता होती है। वाइब्रेटिंग विस्कोमीटर में कोई हिलने वाला भाग नहीं होता है, कोई अशक्त भाग नहीं होता है और संवेदनशील भाग सामान्यतः छोटा होता है। यहां तक ​​​​कि बहुत मूलभूत (रसायन विज्ञान) या अम्लीय तरल पदार्थ को एक सुरक्षात्मक कोटिंग जैसे शीशे का इनेमल, या सेंसर की सामग्री को एसएई स्टील ग्रेड स्टेनलेस स्टील जैसी सामग्री में बदलकर मापा जा सकता है। टैंकों और पाइपों में प्रक्रिया तरल पदार्थ की श्यानता की निगरानी के लिए वाइब्रेटिंग विस्कोमीटर सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला इनलाइन उपकरण है।

क्वार्ट्ज विस्कोमीटर

क्वार्ट्ज विस्कोमीटर एक विशेष प्रकार का कंपन विस्कोमीटर है। यहाँ एक ऑसिलेटिंग क्वार्ट्ज़ क्रिस्टल को एक द्रव में डुबोया जाता है और ऑसिलेटिंग व्यवहार पर विशिष्ट प्रभाव श्यानता को परिभाषित करता है। क्वार्ट्ज विस्कोसिमेट्री का सिद्धांत डब्ल्यू.पी. मेसन के विचार पर आधारित है। मूल अवधारणा श्यानता के निर्धारण के लिए एक पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल का अनुप्रयोग है। उच्च-आवृत्ति वाला विद्युत क्षेत्र जो ऑसिलेटर पर लगाया जाता है, संवेदक की गति का कारण बनता है और द्रव के अपरूपण का परिणाम होता है। संवेदक की गति तब द्रव के बाहरी बलों (कतरनी तनाव) से प्रभावित होती है जो संवेदक की विद्युत प्रतिक्रिया को प्रभावित करती है। क्वार्ट्ज क्रिस्टल के माध्यम से श्यानता निर्धारण की पूर्व-शर्त के रूप में अंशांकन प्रक्रिया बी बोडे पर वापस जाती है जिसने दोलन प्रणाली के विद्युत और यांत्रिक संचरण व्यवहार के विस्तृत विश्लेषण की सुविधा प्रदान की। इस अंशांकन के आधार पर क्वार्ट्ज विस्कोसिमीटर विकसित किया गया था जो आराम करने और बहने वाले तरल पदार्थों में निरंतर श्यानता निर्धारण की अनुमति देता है।

क्वार्ट्ज़ क्रिस्टल सूक्ष्म संतुलन

क्वार्ट्ज क्रिस्टल सूक्ष्म संतुलन क्रिस्टल की सतह के संपर्क में आने वाले तरल पदार्थ और पतली फिल्मों के प्रवाहकत्त्व स्पेक्ट्रा के मापन के लिए क्वार्ट्ज में निहित पीजोइलेक्ट्रिक गुणों द्वारा एक कंपन विस्कोमीटर के रूप में कार्य करता है। इन स्पेक्ट्रा से आवृत्ति बदलाव और क्वार्ट्ज क्रिस्टल के अनुनाद और ओवरटोन आवृत्तियों के लिए चोटियों का विस्तार ट्रैक किया जाता है और द्रव्यमान में परिवर्तन के साथ-साथ श्यानता, अपरूपण - मापांक, और तरल या पतली फिल्म के अन्य विस्कोलेस्टिक गुणों को निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है। श्यानता को मापने के लिए क्वार्ट्ज क्रिस्टल सूक्ष्म संतुलन का उपयोग करने का एक लाभ स्पष्ट माप प्राप्त करने के लिए आवश्यक नमूना की छोटी मात्रा है। चूँकि नमूना तैयार करने की विधि और फिल्म या थोक तरल की मोटाई पर विस्कोलेस्टिक गुणों की निर्भरता के कारण नमूनों के बीच श्यानता में माप में 10% तक की त्रुटियां हो सकती हैं।

एक क्वार्ट्ज क्रिस्टल सूक्ष्म संतुलन का उपयोग करके तरल की श्यानता को मापने के लिए एक रौचक विधि जो माप की स्थिरता में सुधार करती है, ड्रॉप विधि का उपयोग करती है। एक पतली फिल्म बनाने या क्वार्ट्ज क्रिस्टल को तरल में डुबाने के अतिरिक्त ब्याज के तरल पदार्थ की एक बूंद क्रिस्टल की सतह पर गिरा दी जाती है। निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करके आवृत्ति डेटा में बदलाव से श्यानता निकाली जाती है

$\Delta f=-f_{0}^{3/2}{\sqrt {\frac {\eta _{l}\rho _{l}}{\pi \mu _{Q}\rho _{Q}}}}$

जहाँ $f_{0}$ गुंजयमान आवृत्ति है, $\rho _{l}$ द्रव का घनत्व है, $\mu _{Q}$ क्वार्ट्ज़ का अपरूपण मापांक है और $\rho _{Q}$ क्वार्ट्ज का घनत्व है। इस विधि का एक विस्तार क्वार्ट्ज क्रिस्टल पर जमा बूंद के आकार से गुंजयमान आवृत्ति में बदलाव को ठीक करता है।

घूर्णी विस्कोमीटर

घूर्णी विस्कोमीटर इस विचार का उपयोग करते हैं कि किसी द्रव में किसी वस्तु को घुमाने के लिए आवश्यक बलाघूर्ण उस द्रव की श्यानता का एक कार्य है। वे एक ज्ञात गति से द्रव में डिस्क या बॉब को घुमाने के लिए आवश्यक बलाघूर्ण को मापते हैं।

कप और बॉब विस्कोमीटर एक परीक्षण सेल के अंदर शियर किए जाने वाले नमूने की स्पष्ट मात्रा को परिभाषित करके काम करते हैं; एक निश्चित घूर्णी गति प्राप्त करने के लिए आवश्यक टोक़ को मापा और प्लॉट किया जाता है। कप और बॉब विस्कोमीटर में दो मौलिक ज्यामिति हैं, जिन्हें या तो Couette या Searle प्रणाली के रूप में जाना जाता है, जो इस बात से अलग है कि कप या बॉब घूमता है या नहीं रोटेटिंग कप को कुछ स्थिति में पसंद किया जाता है क्योंकि यह टेलर भंवर की प्रारंभिक को बहुत अधिक कतरनी दरों पर कम करता है, किंतु रोटेटिंग बॉब का अधिक उपयोग किया जाता है, क्योंकि उपकरण का डिज़ाइन अन्य ज्यामिति के लिए भी अधिक लचीला हो सकता है।

कोन और प्लेट विस्कोमीटर एक सपाट प्लेट के निकट संकीर्ण कोण वाले शंकु का उपयोग करते हैं। इस प्रणाली के साथ, ज्यामिति के बीच कतरनी दर किसी भी घूर्णी गति पर स्थिर होती है। श्यानता आसानी से कतरनी तनाव (टोक़ से) और कतरनी दर (कोणीय वेग से) से गणना की जा सकती है।

यदि किसी भी ज्यामिति के साथ एक परीक्षण कई कतरनी दरों या तनावों की तालिका के माध्यम से चलता है, तो डेटा का उपयोग प्रवाह वक्र बनाने के लिए किया जा सकता है, जो श्यानता बनाम कतरनी दर का एक ग्राफ है। यदि उपरोक्त परीक्षण को मापा मान के लिए पर्याप्त धीरे-धीरे किया जाता है (दर को नियंत्रित किया जा रहा है या इसके विपरीत कतरनी तनाव) प्रत्येक चरण पर एक स्थिर मान तक पहुंचने के लिए, डेटा को संतुलन पर कहा जाता है, और ग्राफ तब एक संतुलन होता है प्रवाह वक्र। यह गैर-संतुलन मापों पर उत्तम है क्योंकि डेटा को सामान्यतः कई अन्य उपकरणों या अन्य ज्यामिति के साथ दोहराया जा सकता है।

कतरनी दर और कतरनी तनाव फार्म कारकों की गणना

रियोमीटर और विस्कोमीटर टॉर्क और कोणीय वेग के साथ काम करते हैं। चूंकि विस्कोसिटी को सामान्यतः कतरनी तनाव और कतरनी दरों के संदर्भ में माना जाता है इसलिए साधन संख्या से रियोलॉजी संख्या में परिवर्तित करने के लिए एक विधि की आवश्यकता होती है। एक उपकरण में उपयोग की जाने वाली प्रत्येक माप प्रणाली में टॉर्क को कतरनी तनाव में बदलने और कोणीय वेग को कतरनी दर में परिवर्तित करने के लिए संबंधित कारक होते हैं।

हम शियर तनाव रूप कारक C₁ और शीयर दर कारक C₂ कहेंगे।

कतरनी तनाव = टोक़ ÷ C₁.

कतरनी दर = C₂ × कोणीय वेग।

समानांतर प्लेटों जैसी कुछ मापन प्रणालियों के लिए, उपयोगकर्ता मापन प्रणालियों के बीच अंतर सेट कर सकता है। इस मामले में प्रयुक्त समीकरण है

कतरनी दर = C₂ × कोणीय वेग / अंतराल।

श्यानता = कतरनी तनाव / कतरनी दर।

निम्नलिखित खंड दिखाते हैं कि प्रत्येक मापन प्रणाली के लिए फार्म कारकों की गणना कैसे की जाती है।

कोन और प्लेट

${\begin{aligned}C_{1}&={\frac {3}{2}}r^{3},\\C_{2}&={\frac {1}{\theta }},\end{aligned}}$

जहाँ

r शंकु की त्रिज्या है,

θ रेडियंस में शंकु कोण है।

समानांतर प्लेटें

${\begin{aligned}C_{1}&={\frac {3}{2}}r^{3},\\C_{2}&={\frac {3}{4}}r,\end{aligned}}$

जहाँ r प्लेट की त्रिज्या है।

नोट: कतरनी तनाव समानांतर प्लेट के लिए त्रिज्या भर में भिन्न होता है। उपरोक्त सूत्र 3/4 त्रिज्या स्थिति को संदर्भित करता है यदि परीक्षण नमूना न्यूटोनियन है।

समाक्षीय सिलेंडर

${\begin{aligned}C_{1}&={\frac {1}{3}}r_{\text{a}}^{2}H,\\C_{2}&={\frac {2r_{\text{i}}^{2}r_{\text{o}}^{2}}{r_{\text{a}}^{2}\left(r_{\text{o}}^{2}-r_{\text{i}}^{2}\right)}},\end{aligned}}$

जहाँ :

r_a = (r_i + r_o)/2 औसत त्रिज्या है,

r_i आंतरिक त्रिज्या है,

r_o बाहरी त्रिज्या है,

H बेलन की ऊंचाई है।

टिप्पणी: C₁ अपरूपण प्रतिबल को औसत त्रिज्या r_a पर होने वाले के रूप में लेता है।

विद्युतचुंबकीय रूप से कताई-गोला विस्कोमीटर (ईएमएस विस्कोमीटर)

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इलेक्ट्रोमैग्नेटिकली स्पिनिंग-स्फेयर विस्कोमीटर का मापन सिद्धांत

ईएमएस विस्कोमीटर इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन द्वारा संचालित क्षेत्र के घूर्णन के अवलोकन के माध्यम से तरल पदार्थ की श्यानता को मापता है: रोटर से जुड़े दो चुंबक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं। मापा जाने वाला नमूना ③ एक छोटी टेस्ट ट्यूब ② में है। ट्यूब के अंदर एक एल्यूमीनियम गोला ④ है। ट्यूब एक तापमान-नियंत्रित कक्ष ① में स्थित है और इस तरह सेट किया गया है कि गोला दो चुम्बकों के केंद्र में स्थित है।

घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र क्षेत्र में एड़ी धाराओं को प्रेरित करता है। चुंबकीय क्षेत्र और इन एड़ी धाराओं के बीच परिणामी लोरेंत्ज़ अंतःक्रिया टोक़ उत्पन्न करती है जो गोले को घुमाती है। गोले की घूर्णी गति चुंबकीय क्षेत्र के घूर्णी वेग, चुंबकीय क्षेत्र के परिमाण और गोले के चारों ओर नमूने की श्यानता पर निर्भर करती है। गोले की गति की निगरानी एक वीडियो कैमरा ⑤ द्वारा की जाती है जो सेल के नीचे स्थित होता है। गोले पर लगाया गया बल आघूर्ण चुंबकीय क्षेत्र ΩB और एक गोले ΩS के कोणीय वेग के अंतर के समानुपाती होता है। इस प्रकार (ΩB - ΩS)/ΩS और तरल की श्यानता के बीच एक रैखिक संबंध है।

मापने का यह नया सिद्धांत साकाई एट अल द्वारा विकसित किया गया था। टोक्यो विश्वविद्यालय में ईएमएस विस्कोमीटर तीन मुख्य विशेषताओं द्वारा खुद को अन्य घूर्णी विस्कोमीटर से अलग करता है:

• विस्कोमीटर के सभी भाग जो नमूने के सीधे संपर्क में आते हैं डिस्पोजेबल और सस्ते होते हैं।
• माप एक मोहरबंद नमूना पोत में किया जाता है।
• ईएमएस विस्कोमीटर को केवल बहुत कम नमूना मात्रा (0.3 एमएल) की आवश्यकता होती है।

स्टैबिंगर विस्कोमीटर

उत्कृष्ट कौएट-प्रकार घूर्णी विस्कोमीटर को संशोधित करके व्यापक माप सीमा के साथ कीनेमेटिक श्यानता निर्धारण की स्पष्टता को जोड़ना संभव है।

स्टैबिंगर विस्कोमीटर का बाहरी सिलेंडर एक नमूना-भरा ट्यूब है जो तापमान-नियंत्रित कॉपर हाउसिंग में निरंतर गति से घूमता है। खोखले आंतरिक सिलेंडर - शंक्वाकार रोटर के आकार का - हाइड्रोडायनामिक स्नेहन द्वारा नमूने के अंदर केंद्रित है प्रभाव और केन्द्रापसारक बल इस तरह सभी असर घर्षण अधिकांश घूर्णी उपकरणों में एक अपरिहार्य कारक पूरी तरह से बचा जाता है। रोटेटिंग फ्लुइड का शीयर बल रोटर को चलाता है जबकि रोटर के अंदर एक चुंबक आसपास के कॉपर हाउसिंग के साथ एक एड़ी वर्तमान ब्रेक बनाता है। ड्राइविंग और रिटार्डिंग बलों के बीच एक संतुलन रोटर गति स्थापित की जाती है जो गतिशील श्यानता का एक स्पष्ट उपाय है। घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र की आवृत्ति की गणना करने वाले हॉल प्रभाव सेंसर द्वारा सीधे संपर्क के बिना गति और टोक़ माप प्रयुक्त किया जाता है। यह 50 न्यूटन मीटर pN·m का अत्यधिक स्पष्ट टॉर्कः समाधान और एकल मापन प्रणाली के साथ 0.2 से 30,000 mPa·s तक की विस्तृत मापन सीमा की अनुमति देता है। दोलन यू-ट्यूब सिद्धांत के आधार पर एक अंतर्निर्मित घनत्व माप संबंध को नियोजित गतिशील श्यानता से किनेमेटिक श्यानता के निर्धारण की अनुमति देता है।

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

जहाँ :

ν कीनेमेटिक श्यानता (mm²/s) है

η गतिशील श्यानता (mPa·s) है

ρ घनत्व (g/cm³) है

बबल विस्कोमीटर

रेजिन और वार्निश जैसे ज्ञात तरल पदार्थों की गतिज श्यानता को जल्दी से निर्धारित करने के लिए बबल विस्कोमीटर का उपयोग किया जाता है। हवा के बुलबुले के उठने में लगने वाला समय तरल की श्यानता के सीधे आनुपातिक होता है इसलिए बुलबुला जितनी तेजी से उठता है श्यानता उतनी ही कम होती है। वर्णानुक्रम-तुलना पद्धति 0.005 से 1,000 विस्कोसिटी या किनेमैटिक विस्कोसिटी तक की विस्कोसिटी रेंज को कवर करने के लिए ज्ञात विस्कोसिटी के अक्षरांकित संदर्भ ट्यूबों के 4 सेट, A5 से Z10 तक का उपयोग करती है। प्रत्यक्ष-टाइम विधि बबल सेकंड निर्धारित करने के लिए एक 3-लाइन टाइम ट्यूब का उपयोग करती है, जिसे बाद में स्टोक्स में परिवर्तित किया जा सकता है।

यह विधि अधिक सीमा तक स्पष्ट है किंतु ट्यूब में बुलबुले के आकार में परिवर्तन के कारण उछाल में भिन्नता के कारण माप भिन्न हो सकते हैं। चूँकि यह किसी भी प्रकार की गंभीर गलत गणना का कारण नहीं बनता है।

आयताकार-स्लिट विस्कोमीटर

एक आयताकार-स्लिट विस्कोमीटर/रिओमीटर के मूल डिज़ाइन में एक समान क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र के साथ एक आयताकार-स्लिट चैनल होता है। इस चैनल के माध्यम से एक परीक्षण तरल को निरंतर प्रवाह दर पर पंप किया जाता है। विभिन्न दबाव सेंसर फ्लश-माउंटेड लीनियर डिस्टेंस के साथ-साथ स्ट्रीम-वाइज दिशा में दबाव ड्रॉप को मापते हैं जैसा कि चित्र में दिखाया गया है:

आयताकार स्लिट विस्कोमीटर/रिओमीटर

मापने का सिद्धांत: स्लिट विस्कोमीटर / रियोमीटर मौलिक सिद्धांत पर आधारित है कि एक श्यानता तरल प्रवाह का विरोध करता है जो स्लिट की लंबाई के साथ घटते दबाव को प्रदर्शित करता है। दबाव घटता या गिरता है (∆P) दीवार की सीमा पर कतरनी तनाव से संबंधित है। स्पष्ट कतरनी दर सीधे प्रवाह दर और स्लिट के आयाम से संबंधित है। स्पष्ट कतरनी दर कतरनी तनाव और स्पष्ट श्यानता की गणना की जाती है:

${\begin{aligned}{\dot {\gamma }}_{\text{a}}&={\frac {6Q}{wh^{2}}},\\\sigma &={\frac {wh}{2(w+h)}}{\frac {\Delta P}{l}},\\\eta _{\text{a}}&={\frac {\sigma }{{\dot {\gamma }}_{\text{a}}}},\end{aligned}}$

जहाँ

${\dot {\gamma }}$ स्पष्ट अपरूपण दर (s⁻¹) है,

σ कतरनी तनाव (पीए) है,

η_a स्पष्ट श्यानता (Pa·s) है,

∆P अग्रणी दबाव संवेदक और अंतिम दबाव संवेदक (पा) के बीच दबाव अंतर है,

Q प्रवाह दर (एमएल/एस) है,

w प्रवाह चैनल (मिमी) की चौड़ाई है,

h प्रवाह चैनल (मिमी) की गहराई है,

l अग्रणी दाब संवेदक और अंतिम दाब संवेदक (मिमी) के बीच की दूरी है।

एक तरल की श्यानता निर्धारित करने के लिए तरल नमूना को स्लिट चैनल के माध्यम से एक निरंतर प्रवाह दर पर पंप किया जाता है और दबाव ड्रॉप को मापा जाता है। इन समीकरणों के बाद स्पष्ट श्यानता की गणना स्पष्ट कतरनी दर के लिए की जाती है। न्यूटोनियन तरल के लिए स्पष्ट श्यानता वास्तविक श्यानता के समान होती है, और एकल कतरनी-दर माप पर्याप्त होता है। गैर-न्यूटोनियन तरल पदार्थों के लिए स्पष्ट श्यानता वास्तविक श्यानता नहीं है। सच्ची श्यानता प्राप्त करने के लिए, स्पष्ट श्यानता को कई स्पष्ट कतरनी दरों पर मापा जाता है। फिर असली श्यानता η की विभिन्न कतरनी दरों पर वीसेनबर्ग-राबिनोविट्स-मूनी सुधार कारक का उपयोग करके गणना की जाती है:

${\frac {1}{\eta }}={\frac {1}{2\eta _{\text{a}}}}\left(2+{\frac {\mathrm {d} \ln {{\dot {\gamma }}_{\text{a}}}}{\mathrm {d} \ln {\sigma }}}\right).$

गणना की गई वास्तविक श्यानता समान कतरनी दर पर शंकु और प्लेट मानों के समान होती है।

आयताकार-स्लिट श्यानतामापी/रिओमीटर के एक संशोधित संस्करण का उपयोग स्पष्ट विस्तारित श्यानता को निर्धारित करने के लिए भी किया जा सकता है।

क्रेब्स विस्कोमीटर

क्रेब्स विस्कोमीटर एक तरल पदार्थ की श्यानता को मापने के लिए एक डिजिटल ग्राफ और एक छोटे भुजा धुरी का उपयोग करता है। यह अधिकत्तर पेंट उद्योग में प्रयोग किया जाता है।

विविध विस्कोमीटर प्रकार

अन्य विस्कोमीटर प्रकार गेंदों या अन्य वस्तुओं का उपयोग करते हैं। विस्कोमीटर जो गैर-न्यूटोनियन तरल पदार्थों को चिह्नित कर सकते हैं उन्हें सामान्यतः रियोमीटर या प्लास्टोमीटर कहा जाता है।

I.C.I ऑस्कर विस्कोमीटर में तरल पदार्थ का एक सीलबंद कैन टोर्सन से दोलन किया गया था और चतुर माप विधियों द्वारा नमूने में श्यानता और लोच दोनों को मापना संभव था।

मार्श फ़नल विस्कोमीटर उस समय (इफ़्लक्स टाइम) से श्यानता को मापता है जब एक छोटी ट्यूब के माध्यम से शंकु के आधार से प्रवाहित होने के लिए तरल की ज्ञात मात्रा होती है। यह प्रवाह कप (एफ्लक्स कप) के सिद्धांत के समान है जैसे फोर्ड, जाह्न और शेल कप जो शंकु और विभिन्न नोजल आकारों के उपयोग करते हैं। माप मानकीकरण के लिए अंतर्राष्ट्रीय संगठन 2431, एएसटीएम डी 1200 - 10 या डीआईएन 53411 के अनुसार किया जा सकता है।

फ्लेक्सिबल-ब्लेड रियोमीटर मूविंग के लचीलेपन के कारण प्रवाह क्षेत्र में सूक्ष्म परिवर्तनों का उपयोग करते हुए कम श्यानता वाले तरल पदार्थों के लिए माप की स्पष्टता में सुधार करता है या स्थिर ब्लेड (कभी-कभी विंग या सिंगल-साइड-क्लैम्प्ड कैंटिलीवर कहा जाता है)।

यह भी देखें

• प्रवाह की माप
• पॉइज़ुइल समीकरण
• विस्कोथर्म

संदर्भ

• British Standards Institute BS ISO/TR 3666:1998 Viscosity of water
• British Standards Institute BS 188:1977 Methods for Determination of the viscosity of liquids

बाहरी संबंध

• RHEOTEST Medingen GmbH - History and Collection of rheological instruments from the time of Fritz Höppler
• ASTM International (ASTM D7042)
• Viscosity conversion tables
• [1] - Alpha Technologies (formerly Monsanto Instruments and Equipment) - Akron, Ohio USA
• Viscopedia | A free knowledge base for viscosity