DIN 53019-1 Измерение вязкости и кривых текучести с помощью роторных вискозиметров - Часть 1: Принципы и геометрия измерения

Стандарт «DIN 53019-1 Вискозиметр — Измерение вязкости и кривых текучести с помощью роторных вискозиметров — Часть 1: Принципы и геометрия измерения», опубликованный Немецким институтом стандартизации (DIN), описывает поля течения для измерения поведения ньютоновских и неньютоновских жидкостей в роторных вискозиметрах, определяя конкретные геометрии измерения. Поведение течения определяется вязкостью сдвига, функцией вязкости сдвига, кривой вязкости или кривой текучести. Характеристики данного стандарта действительны при следующих условиях:

Жидкость не должна скользить по граничным поверхностям (адгезия к стенкам).
Силы ускорения в жидкости должны оставаться достаточно малыми, чтобы процесс течения определялся исключительно ламинарным, стационарным слоистым течением.
Локальные и временные различия температуры в жидкости должны быть пренебрежимо малыми.
Поля потока определяются граничными поверхностями (простыми граничными поверхностями), каждая из которых представляет собой цилиндрическую оболочку, коническую оболочку или круговую область. На практике также используются составные граничные поверхности.
Границы, отличные от этих простых граничных поверхностей, не должны влиять на поле потока.
Ошибки, связанные с колебаниями поверхности, и смещения осей должны быть пренебрежимо малыми.

Отклонения от этого значения, если они не учтены путем применения поправок (DIN 53019-3), приводят к увеличению неопределенности измерений (DIN 53019-2).

При использовании ротационных вискозиметров необходимо учитывать свойства жидкости, характеристики процесса течения, конструкцию приборов и систематические отклонения, возникающие в ходе эксперимента. Стандарт DIN 53019-3 требует постоянного поля течения между поверхностями, вращающимися с постоянной угловой скоростью.

Следующие ситуации исключаются из сферы действия данного приложения:

Операции открытия и закрытия, а также крутильные колебания (осцилляции).
Добавление других базовых потоков поверх вращательного потока.
Отклонения измерений чистого времени, скорости и крутящего момента (DIN 53019-2)
Изменение температуры, сдвига или напряжения сдвига.

В той мере, в какой факторы, влияющие на систематические отклонения измерений, могут быть количественно определены, стандарт DIN 53019-3 предоставляет информацию о соответствующих поправках. Для отклонений измерений, которые невозможно скорректировать, даются рекомендации по их предотвращению и оценке отклонения для использования в расчетах неопределенности.

Стандарт DIN 53019-1 устанавливает основные принципы и требования к измерению вязкости (динамической вязкости) и кривых текучести (реологического поведения при изменяющемся сдвиге) с использованием ротационных вискозиметров. В частности, он фокусируется на использовании коаксиальных цилиндрических (концентрических) измерительных систем, которые широко признаны в качестве систем абсолютного измерения.

В ротационном вискозиметре вал (внутренний цилиндр) вращается внутри контейнера (внешний цилиндр), заполненного образцом. Измеряется крутящий момент, необходимый для поддержания определенной скорости вращения, что позволяет рассчитать касательное напряжение и скорость сдвига (и, следовательно, абсолютные значения вязкости), когда геометрия соответствует заданным критериям.

Основные преимущества геометрических форм, соответствующих стандарту DIN 53019-1, заключаются в следующем:

Четко определенный, узкий кольцевой зазор между цилиндром и корпусом обеспечивает практически постоянную скорость скольжения по всему зазору.
Результаты измерения абсолютной (рассчитываемой) вязкости (а не только относительные/сравнительные значения).
Подходит для ньютоновских и многих неньютоновских жидкостей.

Основное содержание данного стандарта следующее:

Принципы измерения вращения: крутящий момент, угловая скорость, касательное напряжение, скорость сдвига и вязкость.
Геометрические требования к измерительным системам (особенно к коаксиальным цилиндрам):
Условные соотношения радиусов внутреннего и внешнего цилиндров.
Ограничения по ширине зазора обеспечивают равномерную площадь сдвига.
Краевые эффекты и сглаживание краев.
Условия для проведения достоверных измерений (например, ламинарный поток, отсутствие сдвиговых напряжений на стенках, контроль температуры).
Формулы для расчета скорости сдвига, напряжения сдвига и вязкости.
Рекомендации по подходящим типам образцов (жидкости с частицами размером до приблизительно 100 мкм, во многих конфигурациях концентрических цилиндров).

Стандарт DIN 53019 тесно связан со стандартом ISO 3219 (который также охватывает ротационные вискозиметры с заданной геометрией коаксиальных цилиндров для абсолютных измерений). Это отличается от стандарта ISO 2555 (или DIN EN ISO 2555), который применяется к относительным измерениям с использованием, как правило, неопределенной геометрии. В то время как стандарт DIN 53019 допускает истинные абсолютные значения вязкости, результаты, полученные по стандарту ISO 2555, в большей степени зависят от прибора и настройки.

Данный стандарт широко распространен в следующих областях:

Контроль качества красок, покрытий, чернил, клеев и полимеров.
Пищевая промышленность (соусы, эмульсии)
Косметика и фармацевтика
Нефтехимическая промышленность (масла, смазочные материалы)

Часть 2 настоящего стандарта (DIN 53019-2) посвящена процедурам измерения, калибровке и оценке, дополняя первую часть (DIN 53019-1), которая была посвящена принципам и геометрии оборудования.

Таким образом, стандарт DIN 53019-1 обеспечивает фундаментальную основу для точного, воспроизводимого и абсолютного определения вязкости с использованием ротационных вискозиметров с четко определенной геометрией коаксиальных цилиндров. Он остается ключевым эталоном в европейских лабораториях реологии и испытаний материалов.

На протяжении многих лет наша организация, располагающая компетентным и опытным персоналом, понимает потребности своих клиентов, предоставляет им необходимые передовые услуги по тестированию и помогает в создании, внедрении и совершенствовании систем управления. В рамках этой деятельности мы также предоставляем услуги по тестированию в соответствии со стандартом DIN 53019-1.