Вискозиметр гесса принцип работы



Исследование зависимости вязкости растворов от концентрации с помощью вискозиметра. Измерение вязкости крови: Учебно-методическая разработка лабораторной работы по курсу «Медицинская и биологическая физика» , страница 10

Вискозиметр Гесса ВК-4 предназначен для определения вязкости крови.

2. Принцип действия вискозиметра.

Основан на том, что скорости продвижения жидкостей в одинаковых, по своему внутреннему сечению капиллярах при одинаковых температурах и давлениях зависят от величины силы внутреннего трения между молекулами исследуемых жидкостей, то есть от вязкости этих жидкостей. Определение вязкости крови сводится к сравнению скоростей продвижения крови и дистиллированной воды в строго одинаковых капиллярах при одинаковых условиях. Вискозиметр состоит из двух совершенно одинаковых градуированных пипеток, прикрепленных параллельно друг к другу на подставке. Каждая из пипеток имеет в своей средней части тонкий стеклянный капилляр (1). Пипетки соединены стеклянным тройником (2), на который надета резиновая трубка (3), оканчивающаяся грушей (4), служащим для отсасывания воздуха из прибора. Достоинством вискозиметра ВК-4 является использование малого количества исследуемой жидкости, что важно в клинической практике.

Работа с прибором

1.Перед началом работы капиллярные пипетки должны быть безукоризненно очищены концентрированным аммиаком, промыты спиртом и просушены. От чистоты капиллярных пипеток зависит беспрепятственное продвижение жидкостей в капиллярах и, следовательно, правильность показания при определении вязкости крови.

2. После промывки и просушки прибора следует убедиться в тщательности подготовки прибора и в правильности его показаний. Для этого в правую пипетку, также как и в левую, втягивают до метки “0” дистиллированную воду, а затем втягивают одновременно оба столбика дистиллированной воды до метки “5”. Если оба столбика воды в обоих пипетках одновременно заняли положение метки «5“,то прибор готов к работе и его показания будут верными. После проверки прибора его вновь следует промыть спиртом и просушить.

3. Производство анализа: открывают кран (5) и с помощью груши засасывают в правую пипетку вискозиметра дистиллированную воду до метки “0”, после чего кран закрывают.

4. Производят укол пальца и подносят конец левой пипетки к выступившей капле крови и засасывают ее также до метки “0” (в работе используют какой –либо кровезаменитель).

5. Отняв вискозиметр от пальца, открывают кран и грушей начинают отсасывать воздух из обеих пипеток, при этом вода и кровь начинают продвигаться вдоль градуированных частей пипеток. Отсасывание прекращается тогда, когда кровь находящаяся в левой пипетке, достигнет метки “1” . Так как вода обладает меньшей вязкостью по сравнению с кровью, то она продвинется в правой пипетке на большее расстояние. Записывают деление шкалы, до которого дойдет водяной столбик. Искомое отношение коэффициента вязкости воды выразится условной длиной водяного столбика в правой пипетке вискозиметра.

В вискозиметре Гесса непосредственно получают значение относительной вязкости крови.

Относительной вязкостью крови называется отношение вязкости крови к вязкости воды при той же температуре.

Б. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ КРОВЕЗАМЕНИТЕЛЯ (аминокровина)

В работе с помощью капиллярного вискозиметра Гесса ВК-4 определяют вязкость кровезаменителя (аминокровина).

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Принцип — действие — вискозиметр

Принцип действия вискозиметра основан на зависимости динамической вязкости от перепада давления на капиллярной трубке при постоянном расходе анализируемой жидкости, протекающей через капилляр. Для определения вязкости жидкости при определенной температуре измерительный узел прибора термостатируют. Для поддержания постоянного расхода в приборе применен дозирующий насос шестеренчатого типа. [1]

Принцип действия вискозиметра состоит в том, что при вращении кольцевых весов создается перепад уровней ртути, под действием которого исследуемое вещество перетекает через капилляр из одного колена в другое. [2]

Принцип действия вискозиметра с падающим шариком или с падающим цилиндром основан на измерении скорости перемещения шарика ( или цилиндра) под действием заданной силы в большом цилиндре, заполненном исследуемым расплавом. [4]

Принцип действия вискозиметра заключается в следующем. [5]

Принцип действия вискозиметра основан на зависимости динамической вязкости от перепада давления на капиллярной трубке при постоянном расходе анализируемой жидкости, протекающей через капилляр. [7]

На рис. 3 — 12, а показан принцип действия вискозиметра , основанный на определении угла поворота упругой подвески. Сопротивление, оказываемое вращению ротора, измеряется по закручиванию подвески ротора. [9]

Вязкость капельных жидкостей определяют при помощи; приборов, называемых вискозиметрами. Принцип действия вискозиметра может быть разным. [10]

В лабораториях нефтебаз вязкость определяют с помощью стандартных приборов, называемых вискозиметрами. Принцип действия вискозиметра основан на замере времени истечения определенного объема нефтепродукта, подогретого до температуры испытания ( 50; 80 или 100 С), из специального резервуара с калиброванным отверстием. Время истечения нефтепродукта различной вязкости различно. Сравнивая это время с постоянной вискозиметра, получают значение кинематической вязкости нефтепродукта при температуре испытания. Работникам речного транспорта, принимающим участие в определении вязкости нефтепродукта в конфликтных ситуациях, предварительно следует познакомиться с ГОСТ 33 — 66 и описанием вискозиметра. [11]

Ультразвуковые вискозиметры обычно предназначены для измерения динамической вязкости. Принцип действия вискозиметра основан на определении времени затухания ультразвуковых колебаний в испытываемой жидкости. [12]

Принцип работы вискозиметров

Вискозиметр – специфическое устройство для контроля жидкостей, конкретнее, служит для измерения уровня вязкости различных жидкостей. Название происходит от латинского viscosus – вязкий.

Определение вязкости вискозиметром используют в различных отраслях науки и производства:

  • фармакологии (производство лекарственных препаратов в виде густых субстанций);
  • медицине (измерение вязкости крови);
  • исследованиях пищевых продуктов (мед, молоко, соки);
  • нефтяном и топливном производстве (машинное масло, бензин, парафин и т.д.);
  • лакокрасочной и химической промышленности (краски, лаки, смолы).

Используя вискозиметр, можно измерить два типа вязкостей:

  1. динамическую;
  2. кинематическую.

Динамическая, или абсолютная вязкость – это текучесть жидкости в обычных условиях.

Кинематическая вязкость – текучесть под влиянием температур и давления.

В зависимости от используемого метода вискозиметрии, существуюет различные виды вискозиметров.

Виды вискозиметров:

  • ротационный;
  • капиллярный;
  • с движущимся шариком;
  • вибрационный;
  • пузырьковый.

Принцип работы вискозиметра: ротационный и капиллярный приборы

Капиллярный вискозиметр работает по хронометрическому принципу. Устройство вискозиметра – один или несколько соединенных капиллярова с воронкой или узкой трубкой. Исследование вязкости происходит за счет измерения времени, за которое исследуемая жидкость вытекает из воронки, учитывая перепад давления на концах капилляров (или под влиянием гравитации – для кинематической вязкости). Существует два типа капиллярных вискозиметров:

Погружные капиллярные вискозиметры предназначены для экспресс-измерения вязкости вещества прямо в рабочих емкостях или аппаратах. Для удобства использования, приборы производятся из легкоочищаемых материалов и оснащаются специальной ручкой.

Чашечные капиллярные вискозиметры имеют конструкцию воронки или чаши и идут в комплекте с регулируемым штативом.

Ротационный вискозиметр представляет собой конструкцию из двух вращающихся тел, совмещенных по осям. Пространство между телами заполняется исследуемым веществом. При этом, одно из тел приводят во вращение, а второе оставляют неподвижным. Исследуемая жидкость передает вращение от движимого тела к недвижимому и скорость, с которой вращение передается от одного тела к другому, определяет вязкость вещества.

Спросом пользуются ротационные автоматические вискозиметры. Они имеют удобное меню, логичный интерфейс и большой дисплей.

С помощью такого устройства можно проводить исследование различных веществ в широком температурном диапазоне. Автоматические вискозиметры европейского производства являются оптимальным решением для различных типов производств, учитывая высокую степень производительности и минимальную погрешность в работе (±1%).

Автоматическая система обеспечивает максимальную производительность и исключает необходимость самостоятельных вычислений.

Современные приборы европейского производства позволяют без погрешностей производить контроль различных типов покрытий на каждом этапе производства.

Устройство и принцип работы капиллярного вискозиметра

Вискозиметр капиллярный стеклянный типа ВПЖ-1 с висячим уровнем (рис. 1) состоит из измерительного резервуара (4), ограниченного двумя кольцевыми отметками и ; резервуар переходит в капилляр (5) и резервуар (6), который соединен с изогнутой трубкой (3) и трубкой (1).

Трубка (1) имеет резервуар (7) с двумя отметками и , указывающими пределы накопления вискозиметра жидкостью. Жидкость из резервуара (4) по капилляру (5) стекает в резервуар (6) по стенкам последнего, образуя у нижнего конца капилляра «висячий уровень».

Изменение вязкости при помощи капиллярного вискозиметра основано на определении времени истечения через капилляр определенного объема жидкости из измерительного резервуара.

Перед определением вязкости жидкости вискозиметр должен быть тщательно промыт и высушен.

Испытуемая жидкость заливается в чистый вискозиметр через трубку (1) так, чтобы уровень ее установился между отметками и . На концы трубок (2) и (3) надевают резиновые трубки, причем, первая из них снабжена краном и резиновой грушей, вторая – краном.

Вискозиметр устанавливают вертикально в жидкостный термостат, так, чтобы уровень воды находился на несколько сантиметров выше расширения (8).

Рис. 1. Капиллярный вискозиметр ВПЖ-1

При температуре измерения выдерживают прибор не менее 15 минут, после чего засасывают (грушей) при закрытой трубке (3) жидкость выше отметки примерно до половины резервуара (8) и перекрывают кран, соединенный с трубкой (2).

Если вязкость жидкости менее 500-1000 сантистоксов, открывают кран на трубке (2) и освобождают зажим на трубке (3).

При более вязких жидкостях сначала открывают трубку (3), затем трубку (2).

Далее измеряют время понижения уровня в трубке (2) от отметки до отметки .

Необходимо при этом обращать внимание на то, чтобы к моменту подхода уровня жидкости к отметке в расширении (6) образовался висячий уровень, а в капилляре не было бы пузырьков воздуха.

Вязкость вычисляют по формуле (8) по среднему (из нескольких измерений) времени истечения жидкости:

(8)

где – кинематическая вязкость жидкости в сантистоксах, – время истечения жидкости в секундах, – ускорение силы тяжести в месте измерения в см/c 2 .

Расчеты по формуле (8) будут достаточно точными, так как диаметр капилляра вискозиметра 0,43 мм. При использовании вискозиметров Освальда, медицинских вискозиметров формула (8) используется только для грубых расчетов. Поэтому вычисления коэффициента вязкости ведутся по соотношению (7).

Дата добавления: 2014-12-01 ; просмотров: 5564 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Медицинская вискозиметрия. Принцип работы медицинского вискозиметра

Вязкость (внутреннее трение) жидкости — свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одной ее части относительно другой. Движение реальной жидкости при малых скоростях носит слоистый (ламинарный) характер. При установившемся ламинарном течении бесконечно малые слои жидкости скользят относительно друг друга, не перемешиваясь, и сохраняют во времени свои пространственные положения. При возрастании различия в скоростях соприкасающихся слоёв, силы трения между ними также возрастают. Это приводит к тому, что при некоторой критической величине скоростей, разной для разных жидкостей, характер течения существенно меняется. Возникает энергичное перемешивание слоёв жидкости. Положение слоёв в пространстве с течением времени постоянно меняется, появляются вихри. Такое движение называется турбулентным. Важным свойством турбулентного течения (в сравнении с ламинарным) является высокое сопротивление потоку.

Гидравлическое сопротивление

Чтобы изучить явление гидравлического сопротивления, используем формулу Пуазейля. С учётом объёмного потока жидкости , протекающей через горизонтальную трубу за 1с, формула Пуазейля принимает следующий вид: , где Р1— давление в начале изучаемого участка трубы, Р2 — давление в конце этого участка, l — длина изучаемого участка трубы, η — динамическая вязкость жидкости, протекающей по трубе.

Здесь величина — это гидравлическое сопротивление, как видно оно зависит от радиуса трубы (R), длины участка трубы (l) и вязкости жидкости (η). Гидравлическое сопротивление тем больше, чем больше вязкость и длина трубы и чем меньше площадь поперечного сечения.

Формулу для объёмного потока жидкости можно записать так:

Число Рейнольдса

Характер течения жидкости по трубе зависит от свойств жидкости, скорости ее течения, размеров трубы. Английский физик и инженер Осборн Рейнольдс (1842-1912) изучал переход от ламинарной формы течения к турбулентной. Он экспериментально показал, что турбулентность возникает, когда определенная комбинация величин, характеризующих движение, превосходит некоторое критическое значение. Им было введено безразмерное число, позднее названное в его честь числом Рейнольдса, которое характеризует течение жидкости по трубе (каналу).Число Рейнольдса определяется по формуле: , где ρж — плотность жидкости, η — ее вязкость, V — скорость течения, D — диаметр трубы. Это число является критерием вида течения. Существует критическое значение числа Рейнольдса: для гладких цилиндрических труб ReKp = 2300. Если число Рейнольдса больше критического, то движение жидкости турбулентное, если меньше, то ламинарное. Например, при атеросклерозе критическое число Рейнольдса в некоторых сосудах становится равным 1160.

Так как число Рейнольдса зависит от вязкости и плотности жидкости, то удобно использовать в этой формуле кинематическую вязкость: . Тогда число Рейнольдса можно записать в виде . Число Рейнольдса является критерием подобия. При моделировании гидро- и аэродинамических систем, в частности кровеносной системы, модель должна иметь такое же число Рейнольдса, как и сам объект, в противном случае не будет соответствия между ними.

Кинематическая вязкость полнее, чем динамическая, учитывает влияние внутреннего трения на характер течения жидкости или газа. Так, динамическая вязкость воды приблизительно в 100 раз больше, чем воздуха (при 0°С), но кинематическая вязкость воды в 10 раз меньше, чем воздуха, и поэтому кинематическая вязкость сильнее влияет на характер течения воздуха, чем воды.

Характер течения жидкости или газа существенно зависит от размеров трубы. В широких трубах даже при сравнительно небольших скоростях может возникнуть турбулентное движение. Так, например, в трубке диаметром 2 мм течение воды становится турбулентным при скорости более 127 см/с, а в трубе диаметром 2 см — уже при скорости примерно 12 см/с (температура . 16°С). Течение крови по такой трубе стало бы турбулентным при скорости 50 см/с, но практически в кровеносных сосудах диаметром 2 см турбулентное течение возникает даже при меньшей скорости.

Течение крови в артериях в норме является ламинарным, небольшая турбулентность возникает вблизи клапанов. При патологии, когда вязкость бывает меньше нормы, число Рейнольдса может превышать критическое значение и движение станет турбулентным. Турбулентное течение связано с дополнительной затратой энергии при движении жидкости, что в случае крови приводит к добавочной работе сердца.

Шум, возникающий при турбулентном течении крови, может быть использован для диагностирования заболеваний. Этот шум прослушивают на плечевой артерии при измерении давления крови методом звуков Короткова. Течение воздуха в носовой полости в норме ламинарное. Однако при воспалении или каких-либо других отклонениях от нормы оно может стать турбулентным, что повлечет дополнительную работу дыхательных мышц.

Переход от ламинарной формы течения к турбулентной происходит не только при течении в трубе (канале), он характерен почти для всех течений вязкой жидкости. В частности, обтекание жидкостью профиля корабля или подводной лодки, тела рыбы или крыла самолета или птицы также характеризуется ламинарно-турбулентным переходом, при этом в формулу нужно подставить характерный размер обтекаемого тела и константу, зависящую от формы тела.

Медицинский вискозиметр (вискозиметр Гесса) используется для определения вязкости крови. Принцип его действия основан на том, что скорости продвижения жидкостей в капиллярах с одинаковыми сечениями при равных температурах и давлениях зависят от вязкости этих жидкостей.

Из формулы Пуазейля следует, что объемы жидкостей, протекающих за равные промежутки времени по одинаковым капиллярам, обратно пропорциональны вязкостям этих жидкостей. Следовательно,

Медицинский вискозиметр состоит из двух одинаковых градуированных

капилляров А1 и А2 . В капилляр А2 набирают определенный объем

дистиллированной воды и перекрывают кран Б. Это позволяет

набрать в капилляр А1 исследуемую жидкость, не изменяя уровень воды. Если

теперь, открыв кран Б, создать разрежение в вискозиметре, то перемещения

жидкостей за одно и то же время будут обратно пропорциональны их вязкости

где ηкр — вязкость крови; ηН2О — вязкость воды. Если вязкость воды принять равной единице, а путь, пройденный кровью, составляет одно деление вискозиметра, то на основании формулы относительная вязкость крови численно равна пути lН2О, пройденному при этом водой.

Вязкость крови человека в норме 4 — 5 мПа·с, при патологии колеблется от 1,7 — 22,9 мПа·с, что сказывается на скорости оседания эритроцитов (СОЭ). Венозная кровь обладает несколько большей вязкостью, чем артериальная. При тяжелой физической работе увеличивается вязкость крови. Некоторые инфекционные заболевания увеличивают вязкость, другие же, например брюшной тиф и туберкулез, — уменьшают.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о