mechanics.pl

Przeglądaj wersję html pliku:

aa115

Grupa:

12

Imię i Nazwisko:

Piotr Chabowski Wydział:

Elektryczny P.Sz.



Nr ćwiczenia:

115

Temat ćwiczenia:

Pomiar współczynnika lepkości cieczy za pomocą wiskozymetru
Hopplera.

Data:

20.04.1996

Ocena: Podpis



Pomiar współczynnika lepkości cieczy przy pomocy wiskozymetru
Hopplera polega na mierzeniu czasu opadania kulki w cylindrycznej,
nachylonej do pionu pod kątem 10o rurze napełnionej badaną cieczą.
Element grzejny wbudowany do wiskozymetru umożliwia pomiar lepkości
dla różnych temperatur. Średnica kulki jest zbliżona do średnicy
rury i słuszność zachowuje ogólna zależność wynikająca z
równania:



oraz:



a mianowicie:



gdzie:

( - współczynnik lepkości badanej cieczy

t - czas spadania kulki

( - gęstość kulki

(1 - gęstość cieczy

K - stała kulki.

Stałą kulki K można wyznaczyć stosując ciecz o znanej
lepkości i gęstości i mierząc czas kulki. Gdy znana jest stała K1
dla jednej kulki, to stosując drugą kulkę o tej samej gęstości
możemy wyznaczyć dla niej stałą K2 z zależności:

.

Wartości tych stałych podane są w opisie przyrządu.

Cylinder z cieczą badaną jest otoczony płaszczem cieczy
termostatującej. Dla poszczególnych zakresów temperatur stosuje się
różne ciecze:

+1 - +95oC - woda destylowana

+80 - +150oC - gliceryna

-60 - +30oC - alkohol etylowy lub metylowy.

Komplet dziesięciu termometrów o różnych zakresach umożliwia pomiar
lepkości w szerokim zakresie temperatur od -60 do +150oC.

Komplet sześciu kul daje możność pomiaru lepkości bardzo różnych
cieczy, a nawet gazów.

Najdokładniejsze pomiary osiąga się przy współpracy wiskozymetru
Hopplera z ultra termostatem. Ciecz termostatująca o temperaturze
utrzymywanej z dokładnością rzędu 0.05oC cyrkuluje między
zbiornikiem termostatu i płaszczem termostatującym wiskozymetru.
Przyczyną cyrkulacji cieczy jest pompka wirnikowa termostatu związana
z ruchem jego mieszadła.

Do regulacji temperatury służy termometr kontaktowy w termostacie
sterującym pracą przerywacza rtęciowego w obwodzie grzejnika
termostatu.

Tabela pomiarowa:

Lp T[oC]

1

2

3

4

5 tśr (T (T ((

1 28 91 90 91 91 90 90.6 9.58 0.7962

0.0107

2 33 85 83 83 85 84 84.0 9.56 0.7386

0.0105

3 38 76 76 77 76 76 76.2 9.54 0.6702

0.0104

4 43 70 69 69 70 70 69.6 9.51 0.6124

0.0097

5 48 64 64 63 63 64 63.6 9.49 0.5598

0.0097

6 53 59 58 58 59 58 58.4 9.47 0.5142

0.0100

7 58 55 53 53 53 54 53.6 9.44 0.4721

0.0099

8 63 49 49 48 49 49 48.8 9.42 0.4299

0.0098

Wyznaczyliśmy czas średni tśr opadania kulki

Współczynnik lepkości dla każdej temperatury obliczam ze wzoru:

gdzie:

K - stała kulki K=1.224 CP. Cm3/gs

t - czas opadania kulki

( - gęstość kulki

(T - gęstość cieczy

Czyli najpierw wyliczamy (T dla poszczególnych temperatur pomiarowych
ze wzoru:

gdzie:

(0 - gęstość cieczy w temp. 25oC

( - współczynnik rozszerzalności objętościowej cieczy

Dla oleju mineralnego:

( = 0.96 (/cm3

( = 5.0 10-4 deg-1

(T = T - T0 , T0 = 25oC

Obliczamy (T:

Wniosek:

Wraz z podwyższeniem temperatury gęstość badanej cieczy maleje.

g/cm3 = 0.958 10-3 = 9.58 10-4 kg/m3

1 kg - 1000 g

1 m3 -1000000 cm3

następnie obliczam ( :

Wniosek:

Współczynnik lepkości maleje wraz ze wzrostem temperatury.

Dyskusja błędów:

Wiskozymetr Hopplera jest przyrządem precyzyjnym pozwalającym
osiągnąć dużą dokładność pomiaru. Granica błędu waha się od (
0.5 do 2 % w zależności od średnicy kulki. Przyrząd jest tak
dokładny, że przy zmianie temperatury o setne stopnia odbija się na
czasie opadania kulki.

Obliczam błąd metodą różniczki zupełnej:

czyli:



czyli:

czyli:



czyli:



czyli:



czyli:

czyli:

czyli:

Wykresy:

Nr pomiaru









1 -0.228 0.036 3.32 10-3

2 -0.303 0.030 3.27 10-3

3 -0.400 0.026 3.22 10-3

4 -0.490 0.023 3.16 10-3

5 -0.580 0.021 3.12 10-3

6 -0.665 0.019 3.07 10-3

7 -0.750 0.017 3.02 10-3

8 -0.844 0.016 2.98 10-3



Regresja liniowa: