Die kinematische Viskosität

Wenn eine Messung von Newtonsche Flüssigkeiten mit einem Kapillarviskosimeter durchgeführt ist, spricht man automatisch von einer kinematischen Viskosität. Der Gravitationskraft wirkt als treibende Kraft auf der Flüssigkeit innerhalb der Messkapillar. Die Volumenmasse ist ein zusätzlicher Parameter.

Das Verhältnis von dynamischer Viskosität und Dichte bezeichnet man als kinematische Viskosität:

ν=η/ρ (m²/s) mit ν = kinematische Viskosität (m²/s), η = Dynamische Viskosität (Pa.s) et ρ = dichte (kg/m3)

Die Einheiten (SI) sind hierunter beschrieben: Die Maßeinheit der kinematische Viskosität kann « Stockes » [St] oder « centistokes » [cSt] » sein.

1 cSt = 1 mm²/s = 10-6 m²/s und 1St = 100 cSt

Für Flüssigkeiten, dessen Volumenmasse nah von 1000kg/m3 (Dichte = 1) ist, kann man 1cSt = 1cP betrachtet (siehe dynamische Viskosität).

Nota Bene: Die Werte « Sekunden Coupe Ford », « Engler Grad »,  » Saybolt oder Redwood Sekunden  » sind relative Messgröße für die Viskosität. Für nicht-newtonsche Flüssigkeiten kann man keine absolute Viskositätsbestimmung rechnen.

Die Dynamische Viskosität

Viskosität ist die Eigenschaft eines fließfähigen (vorwiegend flüssigen oder gasförmigen) Stoffsystems, unter Einwirkung einer Spannung zu fließen und irreversibel deformiert zu werden. Die bei der Verformung aufgenommene Spannung hängt dabei nur von der Verformungsgeschwindigkeit ab: Ebenso kann die Spannung als Ursache der Verformungsgeschwindigkeit angesehen werden. Quelle : DIN-Taschenbuch 398 – Rheologie Normen, Stand März 2007

Isaac Newton war der Erfinder das erste Gesetz des Viskosimetrie. Er hat das Fließverhalten einer idealen Flüssigkeit beschrieben.

τ = η.D où τ = (N/m²) und  g = (n-1)

Dementsprechend erfolgt die dynamische Viskosität :   η = τ/D (Pa.s)

Nota Bene: In der SI-Einheit ist der Pascalsekunde (Pa.s) oder der milliPascal.sekunde (mPa.s) benutzt. In der Industrie wird oft der centipoise (cP) und der poise (P) unter anderen verwendet.

  • 1 Pa.s = 1 000 mPa.s
  • 1 mPa.s = 1 cP
  • 1 P = 100 cP

Typische Viskositätswerte um 20 °C (mPa.s):

  • Aceton: 0,32
  • Wasser: 1
  • Quecksilber: 1,5
  • Grapefruitsaft: 2~5
  • Blut (37°C): 4~15
  • Kaffee crème: 10
  • Olivenöl: 102
  • Honig: 104
  • Teer: 106
  • Bitumen: 108

Die Viskosität erniedrigt sich mit der Temperaturerhöhung.

In der Industrie spielt die Viskosität eine wichtige Rolle, weil sie das Fließen der Flüssigkeiten im Rohr und auf den Oberflächen steuert. Die Viskosität ermöglicht das Wissen mehrerer Eigenschaften (Textur, Polymergröße, …) und setzt die effiziente Steuerung des Prozess (Feuerung, Druck, Abdeckung…) voraus.

Im Einsatz in der industriellen Fertigung sind die vibrierenden Viskosimeter explosionsgeschützt- oder ATEX-zertifiziert, auch „3A“ zertifiziert. Die Viskosimeter sichern die Überwachung der dynamischen Viskosität und garantieren die Qualität des Endproduktes.

Wie kann man die Viskosität einer Flüssigkeit messen?

Die Laborviskosimeter

Eine Labor verfügt über verschiedene Messgeräte, um die dynamische Viskosität oder die kinematische Viskosität zu messen, auch die Fließverhalten zu bestimmen. Aber die Labormessgeräte sind nicht vorteilhaft, um eine optimal Kontrolle und Steuerung im Betrieb zu erreichen. Als Beschränkungen soll Probeentnahme ohne Störungen in der Anlage möglich sein. Man braucht noch eine Bearbeitungszeit nach dem Eintreffen der Proben im Labor.

Inlineviskosimeter

prozessviskosimeter – Messgeräte

Die Prozessviskosimeter

Die Viskosimeter- „Prozessviskosimeter“ oder „Prozess-viskosimeter“ sind so definiert, dass sie sind direkt in der industrielle Anlage eingebaut. Die sind auch in der Technik unter anderem Name bekannt. Das Viskosimeter ist „Inlineviskosimeter“ genannt, als es auf dem Hauptrohrkanalisation; und ist unter der Name „Onlineviskosimeter“ bekannt, ob es auf einer „Bypass“ eingebaut ist.

  • Die Prozessviskosimeter haben spezifische Voraussetzungen:
  • Direkt Einbau auf dem Rohr, Kanalisierung, Becken, Behälter, Tank, Reaktor
  • Hoch beständig gegen das laufendes Medium im Prozess und die Betriebsbedingungen (Temperatur, Druck, Korrosion, Verschmutzung, Wasserstrahl, Feuchtigkeit, Salzgehalt, …)
  • Konform mit der angewendete Normen im Betrieb (Ausrüstungen in Explosionszonen , unter Hochdruck, …)
  • Automatisch laufen
  • Kontinuierlich arbeiten und unverzügliche Messwerte geben
  • Geringe Wartungen erforderlich oder Wartungsfrei
  • Hoch Reproduzierbarkeit der Ergebnisse

Das Viskosimeter MIVI NUMERIC

MIVI-viskosimeter-numeric

MIVI-viskosimeter numeric

Das Viskosimeter MIVI kann auch einfach mit der Elektronik NUMERIC (kompatibel mit der Interface 9610) verkabelt werden. Der NUMERIC bringt wesentlich die Informationen bezüglich der Viskosität und Temperatur auf. Unter diesen Umständen kann die Interface 9610 mit mehreren Sensoren verbunden sein, und zeigt die entsprechenden Informationen auf dem LCD Bildschirm. Die Elektronik 9610 kann auch in einer IP65 Gehäuse, mit Vorverdrahtung (kann direkt abgeschlossen werden kann), oder in einer explosiongeschützte Gehäuse geliefert werden.