DIN 53019-1 Meranie viskozit a kriviek prúdenia pomocou rotačných viskozimetrov - Časť 1: Princípy a geometria merania

Norma „DIN 53019-1 Viskozimeter – Meranie viskozit a kriviek prúdenia pomocou rotačných viskozimetrov – Časť 1: Princípy a geometria merania“, vydaná Nemeckým inštitútom pre normalizáciu (DIN), opisuje polia prúdenia na meranie správania sa prúdenia Newtonovských a nenewtonovských kvapalín v rotačných viskozimetroch a špecifikuje konkrétne geometrie merania. Správanie prúdenia je definované šmykovou viskozitou, funkciou šmykovej viskozity, krivkou viskozity alebo krivkou prúdenia. Charakteristiky tejto normy sú platné za nasledujúcich podmienok:

Kvapalina by nemala kĺzať po hraničných plochách (priľnavosť k stene).
Zrýchľovacie sily v kvapaline musia zostať dostatočne malé, aby proces prúdenia bol určený výlučne laminárnym, ustáleným vrstevnatým prúdením.
Lokálne a časové teplotné rozdiely v kvapaline by mali byť zanedbateľne malé.
Polia prúdenia sú definované hraničnými plochami (jednoduchými hraničnými plochami), z ktorých každá pozostáva z valcovej škrupiny, kužeľovej škrupiny alebo kruhovej plochy. V praxi sa používajú aj zložené hraničné plochy.
Hranice iné ako tieto jednoduché hraničné plochy by nemali ovplyvňovať pole prúdenia.
Chyby kmitania povrchu a odchýlky osí by mali byť zanedbateľne malé.

Odchýlky od tohto, pokiaľ nie sú zohľadnené použitím korekcií (DIN 53019-3), vedú k zvýšeniu neistoty merania (DIN 53019-2).

Pri použití rotačných viskozimetrov sa musia zohľadniť vlastnosti kvapaliny, charakteristiky procesu prúdenia, konštrukcia prístrojov a systematické odchýlky vyplývajúce z experimentálneho postupu. Norma DIN 53019-3 vyžaduje konštantné pole prúdenia medzi povrchmi otáčajúcimi sa konštantnou uhlovou rýchlosťou.

Z rozsahu pôsobnosti tejto žiadosti sú vylúčené nasledujúce situácie:

Otváranie a zatváranie a torzné vibrácie (oscilácie)
Pridanie ďalších základných tokov k rotačnému toku
Odchýlky meraní čistého času, rýchlosti a krútiaceho momentu (DIN 53019-2)
Nárast teploty, šmyku alebo šmykového napätia.

V rozsahu, v akom je možné kvantitatívne určiť ovplyvňujúce faktory vedúce k systematickým odchýlkam merania, norma DIN 53019-3 poskytuje informácie o príslušných korekciách. V prípade odchýlok merania, ktoré nie je možné opraviť, sa poskytuje návod, ako sa im vyhnúť a ako odhadnúť odchýlku na použitie pri výpočtoch neistoty.

Norma DIN 53019-1 špecifikuje základné princípy a požiadavky na meranie viskozity (dynamickej viskozity) a kriviek toku (reologické správanie pri meniacom sa šmyku) pomocou rotačných viskozimetrov. Zameriava sa najmä na použitie meracích geometrií koaxiálnych valcov (koncentrických valcov), ktoré sú všeobecne akceptované ako systémy absolútneho merania.

V rotačnom viskozimetri sa hriadeľ (vnútorný valec) otáča vo vnútri nádoby (vonkajší valec) naplnenej vzorkou. Meria sa krútiaci moment potrebný na udržanie špecifickej rýchlosti otáčania, čo umožňuje výpočet šmykového napätia a šmykovej rýchlosti (a teda absolútnych hodnôt viskozity), keď geometria spĺňa definované kritériá.

Hlavné výhody geometrií podľa normy DIN 53019-1 sú nasledovné:

Definovaná, úzka prstencová vôľa medzi valcom a telesom zaisťuje takmer konštantnú rýchlosť posuvu cez medzeru.
Výsledky absolútnej (vypočítateľnej) viskozity (nielen relatívne/porovnávacie hodnoty).
Je vhodný pre Newtonovské a mnohé nenewtonovské tekutiny.

Hlavný obsah tejto normy je nasledovný:

Princípy rotačného merania: krútiaci moment, uhlová rýchlosť, šmykové napätie, šmyková rýchlosť a viskozita.
Geometrické požiadavky na meracie systémy (najmä koaxiálne valce):
Špecifické pomery vnútorného a vonkajšieho polomeru valca.
Obmedzenia šírky medzery na zabezpečenie rovnomernej šmykovej plochy.
Efekty hrán a vyhladenie hrán.
Podmienky pre platné merania (napr. laminárne prúdenie, žiadne šmykové namáhanie na stenách, regulácia teploty).
Výpočtové vzorce pre šmykovú rýchlosť, šmykové napätie a viskozitu.
Pokyny pre vhodné typy vzoriek (kvapaliny s časticami do približne 100 µm v mnohých sústredných valcových usporiadaniach).

Norma DIN 53019 je úzko prepojená s normou ISO 3219 (ktorá sa vzťahuje aj na rotačné viskozimetre s definovanými koaxiálnymi geometriami valcov pre absolútne merania). To je v kontraste s normou ISO 2555 (alebo DIN EN ISO 2555), ktorá sa vzťahuje na relatívne merania s použitím všeobecne nedefinovaných geometrií. Zatiaľ čo norma DIN 53019 umožňuje skutočné hodnoty absolútnej viskozity, výsledky z normy ISO 2555 sú viac špecifické pre daný prístroj a nastavenie.

Táto norma je bežná v nasledujúcich oblastiach:

Kontrola kvality farieb, náterov, tlačiarenských farieb, lepidiel a polymérov.
Potravinársky priemysel (omáčky, emulzie)
Kozmetika a farmaceutické výrobky
Petrochemické produkty (oleje, mazivá)

Časť 2 tejto normy (DIN 53019-2) sa zaoberá postupmi merania, kalibráciou a hodnotením a dopĺňa prvú časť (DIN 53019-1), ktorá sa zameriavala na princípy a geometriu zariadení.

Norma DIN 53019-1 preto poskytuje základný rámec pre presné, reprodukovateľné a absolútne stanovenie viskozity pomocou rotačných viskozimetrov s presne definovanými geometriami koaxiálnych valcov. V európskych reologických a materiálových skúšobných laboratóriách zostáva kľúčovou referenciou.

Naša organizácia s kompetentnými a skúsenými zamestnancami už mnoho rokov rozumie potrebám svojich klientov, poskytuje im pokročilé testovacie služby, ktoré potrebujú, a pomáha im pri zavádzaní, implementácii a zlepšovaní systémov manažérstva. V tomto rámci poskytujeme aj testovacie služby v súlade s normou DIN 53019-1.