1、Viskosimetrie Bestimmung des Temperaturkoeffizienten der Viskositt von Flssigkeiten Viscometry; Determination of the temperature coefficient of viscosity of liquids Viscometrie; Determination du coefficient de temperature de la visco- site de la liquide DIN 53 017 Ersatz fr Ausgabe 12.75 1 Anwendung
2、sbereich Newtonsche Flssigkeiten. Begriffsbestimmung siehe DIN 1342 Teil 1. 2 Zweck Der Temperaturkoeffizient der Viskositt (V.T.-Koeffizient) beschreibt die Temperaturabhngigkeit der Viskositt von Flssigkeiten und ist der Faktor fr die Temperaturkorrek- tion bei Viskosittsmessungen (z. B. nach DIN
3、53 012). 3 Begriffe und Grundlagen In dieser Norm bezeichnet 8 die Celsius-Temperatur und T die thermodynamische Temperatur mit T = 19 + 273,15 K. Der Temperaturkoeffizient U, der dynamischen Viskositt y wird durch die Gleichung wiedergegeben. Fr den Temperaturkoeffizienten U, der kinematischen Visk
4、ositt v gilt entsprechend 1 dv u =-_ - v dT Zwischen beiden Temperaturkoeffizienten besteht folgen- der Zusammenhang: In Gleichung (3) ist yder Volumenausdehnungskoeffizient der Flssigkeit. Er hat wie die durch die Gleichungen (1) und (2) definierten V.T.-Koeffizienten von Flssigkeiten in der Regel
5、ein positives Vorzeichen. Beide V.T.-Koeffizien- ten sind stark temperaturabhngig. u,= u,+ y (3) 4 Einheit K- 5 Kurzbeschreibung des Verfahrens Das V.T.-Verhalten von Flssigkeiten It sich erfahrungs- gem ber einen greren Temperaturbereich nichi mehr linear darstellen. Mit Hilfe einer Gleichung, die
6、das V.T.-Verhalten mit ausreichender Genauigkeit wiedergibt, wird der V.T.-Koeffizient berechnet). Dazu wird die Visko- sitt der Flssigkeit bei mindestens zwei verschiedenen Temperaturen ermittelt. Fr viele Flssigkeiten gilt befriedigend die Formel von Vogel (siehe Abschnitt 6.2) oder die Formel von
7、 Sturm (siehe Abschnitt 6.4). Die meisten Mineralle lassen sich recht gut mit der Formel von Ubbelohde-Walther (siehe Abschnitt 6.3) erfassen. 6 Durchfhrung 6.1 Messungen Die Viskositt ist bei mindestens zwei verschiedenen Temperaturen zu messen, die gengend weit auseinan- der liegen. Der Abstand zw
8、ischen zwei Metemperaturen A +sollte der Bedingung (4) R 60C2A92100- U gengen. U ist der bei der Temperatur 6 bestimmte Betrag des Temperaturkoeffizienten der dynamischen oder kinematischen Viskositt, R der Prffehler des Vis- kosimeters unter Vergleichbedingungen (siehe die ein- schlgigen Viskosimet
9、ernormen). Die Vergleichbarkeit R (und nicht die Wiederholbarkeit r) wird gewhlt, weil der Thermometerfehler bei der zweiten Metemperatur einen wesentlich anderen Betrag aufweisen kann als bei der ersten, auch dann, wenn fr beide Messungen das glei- che Thermometer verwendet wird. Die Zahlenwerte de
10、r Vergleichbarkeit R des Viskosi- meters und des V.T.-Koeffizienten U vieler Flssigkeiten knnen in der gleichen Grenordnung liegen, so da recht groe Temperaturspannen notwendig werden. ) Es mu bekannt sein oder geprft werden, ob die benutzte V.T.-Formel das wirkliche Temperaturverhal- ten befriedige
11、nd wiedergibt. Fortsetzung Seite 2 und 3 Normenausschu Materialprfung (NMP) im DIN Deutsches Institut fr Normung e.V I Vertr.-Nr. 0005 11.93 DIN1 DIN 53027 73 2774442 0370735 736 61 fi 63 p 9 Y Seite 2 DIN 53 017 20 OC 23 OC 25 “C 20 OC 80 OC 40 OC 40 OC 40 OC 40 OC loooc 1 OOOC 1 OOOC - 348,430 - 3
12、07,958 - 279,095 - 597,266 895,708 843,106 803,217 1 151 ,O1 7 - 287,468 - 279,345 - 272,903 - 31 3,685 6.2 Die V.T.-Formel von Vogel Berechnung unter Benutzung der Formel von Vogel B q=A.e6+C (5) enthlt die drei Konstanten A, B und C. Ihre Bestimmung verlangt drei Viskosittsmessungen bei drei Tempe
13、ratu- ren al, 6 und fi3. Nach Gleichung (1) erhlt man fr den V.T.-Koeffizienten in K- die Zahlenwertgleichung C wird nach der Gleichung (7) berechnet, in der p = (kl vi - kl vz) * (63 - Q= (U 2- 73) . (82- 81) bedeuten. Fr die Temperaturspannen fi3 - fiz und fiz - fii soll das Kriterium nach Gleichu
14、ng (4) erfllt sein. Es sind q, q2, q3 die gemessenen Werte der dynami- schen Viskositt, fi1, fiz, fi3 die zugehrigen Metemperaturen in OC 6 die Temperatur, fr die der V.T.-Koeffi- zient berechnet wird, in OC. 6 soll innerhalb des Bereiches von ?Yi bis fiz liegen, d. h. es gilt die Bedingung: In Glei
15、chung (8) sind al und 6, die beiden am weitesten auseinanderliegenden Temperaturen. fi1 6 fi (8) 6.3 Berechnung unter Benutzung der Formel von Ubbelohde-Walther Aus der V.T.-Formel von Ubbelohde-Walther (siehe DIN 51 563) W= ig lg (Y+ c) = K,- rn ig T (9) wird zur Berechnung des V.T.-Koeffizienten u
16、nter Verwen- dung des Wertes c = 0,8 fr Mineralle die Gleichung U, = 2,303 - rn ig(v+ 0,8) (10) T Y abgeleitet. Der Richtungsfaktor rn wird mit der Gleichung bestimmt (siehe DIN 51 563). In diesen Gleichungen sind W1 W2 kJ Lg (vi + 08) Lg tg (Y + 0,8) vl, Y die gemessenen Werte der kinematischen Vis
17、kositt in mm2/s, Tl, T2 die zugehrigen Metemperaturen in K, Y die kinematische Viskositt in mm2/s bei der Temperatur Tfr die der V.T.-Koeffizient berechnet werden soll. T1 T T, Analog zu Abschnitt 6.2 soll die Bedingung eingehalten werden. ANMERKUNG: Bei manchen Flssigkeiten hat in der Gleichung W =
18、 ig lg (Y+ c) die Konstante c nicht den von Ubbelohde-Walther vorgeschlage- nen Zahlenwert 0,8. Die rechnerische Bestimmung der Konstante c ist sehr langwierig. Einfacher ist ein graphisches Bestimmungsverfahren l 1. Die Zahlenwerte fr W werden zweckmig aus der Rechentabelle I des Buches ,Zur Viskos
19、i- metrie“ 2 entnommen. 6.4 Berechnung unter Benutzung der Formel von Sturm 3 Die Formel von Sturm in q= a - b in (1 - c/T) (12) enthlt die drei Konstanten a, b und c. Ihre Bestimmung verlangt Viskosittsmessungen bei drei Temperaturen a, fi2 und fi3. Der V.T.-Koeffizient nach Gleichung (1) ist durch
20、 Glei- chung (13) gegeben. bec T*(T-c) u, = mit T= fi+ 273J5 K. Da die Variablen nicht zu trennen sind, mu die Konstante c im allgemeinen Fall in einem Suchschrittverfahren so variiert werden, da Gleichung (14) erfllt ist. und (15) Die Konstante c kann durch die Gleichung (17) nhe- rungsweise berech
21、net werden. c p * (Ho - H) + . v / Ho - H + Y 41- 1/ Ho - H (17) mit DIN1 DIW 53037 93 2774442 O370736 872 die Unsicherheit im V.T.-Koeffizienten durch die Nherung. Gleichung (17) wurde nach der Ver- wendbarkeit einfacher Taschenrechner ausge- whlt. Fr Gleichung (17) und Tabelle 1 mu die Reihenfolge
22、 der Zahlenwerte c TI T3 T2 ei ng e ha1 te n werden . Die Konstante b zur Verwendung in Gleichung (13) wird nach der Ermittlung des Wertes der Konstanten c aus Gleichung (19) erhalten. Der V.T.-Koeffizient U, wird in gleicher Weise bestimmt DIN 53 017 Seite 3 7 Angabe des Ergebnisses Der Temperaturk
23、oeffizient der Viskositt wird in K- auf drei wertanzeigende Stellen unter Angabe der Bestim- mungstemperatur sowie der benutzten V.T.-Formel und unter Hinweis auf diese Norm angegeben. Bezglich des Rundens auf die letzte anzugebende Stelle ist DIN 1333 Teil 2 zu bercksichtigen. 8 Prffehler (Siehe DI
24、N 51 848 Teil 1) Die Zuverlssigkeit der Ergebnisse hngt ab von der Zuverlssigkeit der Viskosittsmessungen und der Brauchbarkeit der benutzten V.T.-Formel, die beide nicht Gegenstand dieser Norm sind. Zitierte Normen und andere Unterlagen DIN 1333 Teil 2 DIN 1342 Teil 1 DIN 50 013 DIN 51 563 DIN 51 8
25、48 Teil 1 DIN 53 012 l K. K. Rumpf: Die Bestimmung der Konstante c der Waltherfunktion auf graphischem Wege, Schmiertechnik u. Tribo- logie 18 (1971), S. 157 - 158. 2 L. Ubbelohde: Zur Viskosimetrie. 7. Aufl. von G. H. Gttner u. W. Weber, Stuttgart, Hirzel-Verlag 1965. 3 K. G. Sturm: Thermische Ausd
26、ehnung und Glasbergang als Bestimmungsgre der Viskositt von Flssigkeiten. Rheol. Acta 20 (1981), S. 59 - 63. Zahlenangaben; Runden Viskositt; Rheologische Begriffe Klimate und ihre technische Anwendung; Vorzugstemperaturen Prfung von Minerallen und verwandten Stoff en; Bestimmung des Viskositt-Tempe
27、ratur-Verhaltens, Richtungskonstante m Prfung von Minerallen; Przision von Prfverfahren; Allgemeines, Begriffe und ihre Anwendung auf Minerallnormen, die Anforderungen enthalten Viskosimetrie; Kapillarviskosimetrie newtonscher Flssigkeiten; Fehlerquellen und Korrektionen Frhere Ausgaben DIN 53 017:
28、12.75 Anderungen Gegenber der Ausgabe Dezember 1975 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) V.T.-Formel von Sturm aufgenommen. b) Titel gendert und Norm redaktionell berarbeitet. Erluterungen Der Arbeitsausschu NMP 831 ,Viskosimetrie“ hat die vorliegende Norm erstellt. Internationale Patentklassifikation G 05 D 011/12 G O1 N 011/00
