Viskosimeter

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Viskosimeter nach Engler

Ein Viskosimeter ist ein Messgerät zur Bestimmung der Zähigkeit (Viskosität) einer Flüssigkeit. Es gibt drei unterschiedliche Arten von Viskosimetern:

Inhaltsverzeichnis

1 Kapillarviskosimeter
2 Rotationsviskosimeter
- 2.1 Mooney-Viskosität
3 Fallkörperviskosimeter
4 Prozessviskosimeter
5 siehe auch

[Bearbeiten] Kapillarviskosimeter

Das zugrundeliegende Messprinzip ist hier der Fluss der zu messenden Flüssigkeit durch ein dünnes Rohr. Ein festgelegtes Flüssigkeitsvolumen V wird bei gleich bleibendem Druck p durch eine Kapillare der Länge l und des Radius r gepresst und die dazu benötigte Zeit t gemessen. Die (dynamische) Viskosität ergibt sich dann aus dem Gesetz von Hagen-Poiseuille.

[Bearbeiten] Rotationsviskosimeter

Beim Rotationsviskosimeter wird durch einen Motor ein Körper in der Flüssigkeit gedreht. Während des Drehens wird das benötigte Drehmoment gemessen. Daraus, sowie aus der exakten Geometrie des verwendeten Drehkörpers und der Drehgeschwindigkeit kann dann die Viskosität der Flüssigkeit bestimmt werden. Die üblichen Anordnungen für solche Geräte sind: Flach gegen Flach (es handelt sich um zwei Scheiben) Zylinder in Rohr, und Kegel gegen Platte.

[Bearbeiten] Mooney-Viskosität

Dieses Verfahren wird sehr häufig zur Messung der Viskosität von Kautschukmischungen angewendet. Ein standardisiertes Verfahren zur Bestimmung der Mooney-Viskosität misst dabei das Drehmoment der Mischung bei Erhöhung der Temperatur (äußere Temperatur meistens 100 °C). Die verwendeten Rotoren sind in zwei Größen (L für groß, S für klein) ebenfalls normiert. Als Ergebnis der Messung wird die Mooney-Viskosität folgendermaßen angegeben:

Mooney Viskosität (M)	verwendeter Rotor	Vorheizintervall in min.	Messintervall in min.	Außentemperatur	Viskosität in Mooney-Einheiten
ML(1+4/100 °C)= 76 MU	L = groß	1 min.	4 min.	100 °C	76
ML(5+4/121 °C)= 68 MU	L = groß	5 min.	4 min.	125 °C	68

Dieser Artikel oder Abschnitt weist folgende Lücken auf: Berechnungsformel der MU, Größen der Rotoren,Größe der Messzelle

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[Bearbeiten] Fallkörperviskosimeter

Diesem Messverfahren liegt das Gesetz von Stokes zugrunde. Die zu messende Flüssigkeit befindet sich in einem Messzylinder mit Radius R. Zur Messung fällt eine Kugel mit Radius r < R durch die Flüssigkeit. Da sich bei einer von der Viskosität abhängigen Geschwindigkeit v der Kugel ein Gleichgewicht zwischen der auf die Kugel wirkenden Gravitationskraft, der Auftriebskraft und der Reibungskraft einstellt, sinkt die Kugel mit konstanter Geschwindigkeit zu Boden. Mit dem Stokesschen Reibungsgesetz folgt dann für die (dynamische) Viskosität der Flüssigkeit η:

$\eta=\frac{2 \cdot g \cdot r^2}{9 \cdot v} \cdot \left( \rho_K-\rho_F \right)$

ρ_K Dichte der Kugel in [kg/m³]

ρ_F Dichte der Flüssigkeit in [kg/m³]

g Erdbeschleunigung, g ~ 9,81 m/s²

v Fallgeschwindigkeit in [m/s]

[Bearbeiten] Prozessviskosimeter

Das Prozessviskosimeter dient zur in situ Messung der Viskosität in einer verfahrenstechnischen Anlage, z.B. in einem Reaktor oder in einer Rohrleitung. Der Vorteil dabei ist, dass keine Proben gezogen werden müssen. Da nicht bei einer definierten Temperatur gemessen werden kann, muss der Messwert auf die Standardtemperatur (i.A. 25 °C) umgerechnet werden, was aber für moderne Automatisierungssysteme kein Problem darstellt. Falls möglich, wird die Viskosität aus dem Drehmoment und der Drehzahl des Rührantriebes eines Reaktors ermittelt. Geeignete Rührantriebe (Messrührer) stellen diese Messwerte über eine Schnittstelle zur Verfügung.