Ein Absolut‐Viscosimeter des Couette‐Typs von hoher Meßgenauigkeit

Abstract

Anforderungen o n ein RoiotionsviscosimeterBei laminarer, stationarer Stromung ist der Widerstand, den eine Substanz einer bleibenden Verformung entgegensetzt, nach Newton durch den Quotienten aus Schubspannung z und Schergeschwindigkeit dvfdn (E q) gegeben.--r-(v = FlieRgeschwindigkeit einer Schicht). dn ist der Abstand zweier Schichten senkrecht zur FlieRrjchtnng. wobei der Wert des Quotienten als V i s c os i t a t 7 bezeichnet wird. Fur viele Flussigkeiten, namentl i d fur solche mit kleinem Molgewicht, ist der durch G1.(1) definierte FlieRwiderstand eine Stoffkonstante, weil die thermischen Platzwechselvorgange innerhalb der Fliissigkeit so schnell ablaufen, daR eine merkliche Veranderung der inneren Strukturgleichgewichte durch den FlieRvorgang nicht eintritt'). Bei komplizierteren Systemen hingegen, wie z. B. Suspensionen, makromolekularen Losungen, Emulsionen, Polymerisaten usw., hangt der Proportionalitatsfaktor in der Newtonschen Gleichung [Gl. (l)] von der jeweiligen Schergeschwindigkeit bzw. Schubspannung ab.Fliissigkeiten mit k o n s t a n t e m F 1 i e R w i d e rs t a n d werden als Newtonsche Flussigkeiten, solche rnit veranderlichem FlieRwiderstand als N i c h t-Newtonsche Fliissigkeiten bezeichnet. Allgemein wird man daher das F 1 i e R g e s e t z etwa folgendermaRen formulieren2):Das FlieRverhalten Nicht-Newtonscher Flussigkeiten kann demnach nicht aus der bei einer einzigen bestimmten Shergeschwindigkeit bzw. Schubspannung gemessenen Viscositat ermittelt werden, sondern es mu6 im interessierenden Bereich der Zusammenhang zwischen G es c h w i n d i g k e i t s g e f a l l e u n d S c h u b s p a nn u n g untersucht werden.Weiterhin wird die Viscositatsmessung an NichtNewtonschen Systemen haufig noch dadurch kompliziert. daR sich der zu einer bestimmten Schubspannung bzu-. Schergeschwindigkeit gehorende Zustand s t a t i o n 2 r e n FlieRens erst nach einer langeren Anlaufzeit einstellt. Die Aufenthaltsdauer eines Volumenelementes der MeRflussigkeit in der Kapillare eines Kapillarviscosimeters ist unter diesen Umstanden fur die Einstellung stationarer FlieRverhaltnisse nicht ausreichend3), Da jedoch nur die F 1 i e R k u r v e n, die sich auf statio- Die direkte Bestimmung von Schergeschwindigkeit und Schubspannung ist deswegen von besonderer Bedeutung, weil sie die einzige Methode ist, die sich auch zur Ermittlung des R e i b u n g g e s e t z e s v o n t h i x o t r o p e n S u s p e n s i o n e n eignet. In dem weitgehend homogenen Schubspannungsfeld des MeRspaltes kann namlich das sonst bei kleineren Schergeschwindigkeiten unvermeidbare PfropfenflieRen praktisch nicht auftreten. Daruber hinaus besitzt die direkte Ermittlung des Reibungsgesetzes auch bei Nicht-Newtonschen Systemen, die keine Thixotropie zeigen, groRe Vorteile. Seine Ermittlung aus FlieRdaten, die mit einem Kapillarviscosimeter oder auch mit einem Couette-Apparat, dessen Verhaltnis von Spaltweite zum Zylinderradius nicht genugend klein ist, erhalten werden, lauft stets auf die Auflosung einer dem betreffenden Stromungsvor...

Molecular Transport Properties of Fluids

“…A Couette-type absolute viscometer accurate to ±0.7%. at 0.01 poise and ±0.5% at higher viscosit)' is described in detail bv Peter and Sliwka (42).…”