ویسکومتر چرخشی (روتاری)

برای کار  با یک سیال ویسکوز باید در باره رفتار رئولوژیکی آن اطلاعاتی داشته باشیم. که این اطلاعات برای تصمیم گیری‌های مناسب در انتخاب شرایط فرایندی و یا شرایط کاربری لازم می‌باشند. یکی از مشخصه‌های رفتار رئولوژیکی، رابطه تنش و یا ویسکوزیته با سرعت برش می‌باشد. بدین معنا که می‌بایست منحنی جریان را در مقادیر مختلف از سرعت برش به دست آوریم. برای این منظور از ویسکومترهای متنوعی استفاده می‌شود که هر کدام بنابر شرایطی که دارند، کاربریشان محدود به دامنه خاصی از سرعت برش می‌باشد.
یکی از انواع ویسکومترها، ویسکومترهای چرخشی با استوانه‌های هم محور می‌باشد. در این ویسکومترها یک استوانه مانند سیلندر (Bob) درون استوانه دیگری (Cup) قرار گرفته (شکل زیر)، سیال در حجم محصور بین این دو استوانه ریخته می‌شود و یکی از استوانه‌ها را با سرعت زاویه ای (Ω) معینی چرخانده، گشتاور (T) را بر روی استوانه چرخان یا استوانه ثابت اندازه می‌گیریم.
ویسکومترهای چرخشی استوانه ای از لحاظ فاصله بین دو استوانه به دو دسته تقسیم می‌شوند:
1. ویسکومتر‌های با فاصله نا چیز بین دو استوانه (narrow gap) : در این ویسکومترها می‌توان سرعت برش را در بین دو استوانه ثابت فرض کرده و به طور مستقیم رابطه تنش و سرعت برش را به دست آورد.
2. ویسکومترهای با فاصله زیاد بین دو استوانه(wide gap) : استوانه بروکفیلد از این نوع می‌باشد. در بسیاری از موارد مانند محلول‌های پلیمری و یا سوسپانسیون‌ها به دلیل بزرگ بودن اندازه ذرات، فاصله دو استوانه باید آنقدر زیاد باشد تا میزان کافی از ذرات در بین دو استوانه قرار گرفته و بتوان خواص توده را اندازه گرفت. این امر سبب می‌شود تا جهت به دست آوردن روابط مربوط به این ویسکومترها دیگر نتوان فرض ثابت بودن سرعت برش را اعمال نمود. به جای آن فرض می‌شود که تنش بر روی استوانه ثابت صفر می‌باشد. برای درست بودن این فرض می‌بایست سرعت زاویه ای بسیار ناچیز باشد. بنابراین ویسکومتر بروکفیلد در سرعت‌های برشی بسیار کم به کار می‌رود.
ویسکومتر بروکفیلد
در ویسکومتر بروکفیلد استوانه چرخان که اسپیندل نامیده می‌شود، شبیه دوک بوده و توسط یک پیچ که در انتهای دسته آن قرار دارد، به موتور دستگاه متصل می‌شود. استوانه ثابت نیز ظرفی می‌باشد که نمونه در آن ریخته شده است. اسپیندل را به دستگاه متصل نموده، در ظرف حاوی نمونه قرار می‌دهیم و با سرعت‌های زاویه ای معینی آن را می‌چرخانیم. ویسکومتر این امکان را به ما می‌دهد تا به وسیله پیچ تنظیم سرعت، داده‌های مربوط به سرعت‌های زاویه ای مختلف از قبیل ۱، ۵، ۱۰، ۲۰، ۵۰ و ۱۰۰ دور بر دقیقه را به دست آوریم. در هر سرعت زاویه ای، ویسکومتر گشتاور وارد بر اسپیندل را اندازه گرفته و عقربه روی آن، مقدار گشتاور را نشان می‌دهد.
بر حسب اینکه ویسکوزیته سیال مورد آزمایش چقدر باشد، شکل اسپیندل و دامنه سرعت‌های زاویه ای نیز متفاوت انتخاب می‌شود.
عوامل موثر بر نتایج
در کار با ویسکومتر بروکفیلد چند مساله مهم وجود دارد:
1. ظرف نمونه: هرچه ظرف محلول بزرگتر باشد، بهتر است، طبق آنچه که در بالا بیان شد.
2. فرو بردن اسپیندل: در حین فرو بردن اسپیندل باید توجه کرد که حباب هوایی در زیر اسپیندل وجود نداشته باشد.
3. انتخاب نوع اسپیندل: نوعی از اسپیندل می‌بایست انتخاب شود که بیش ترین میزان داده را بتوان بدست آورد.
4. تاثیرات دمایی: دما بر روی ویسکوزیته محلول و غلظت آن تاثیر می‌گذارد.
5. تغییر اعداد با دما: چنانچه سیال وابسته به زمان باشد، تغییراتی در اعداد خوانده شده با گذشت زمان مشاهده می‌شود، البته در نهایت اعداد ثابت می‌شوند.