Viscosimetro

Materie:	Altro
Categoria:	Meccanica
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ITIS
ENEA MATTEI
LABORATORIO
E MACCHINE
MECCANICA
A FLUIDO
ESERCITAZIONE
N ° 1
19 / 12 / 2005

ALUNNO : Bianchi
Fanciulli Paolo
CLASSE : 3^
SEZIONE : A
TEMA DELL’ ESERCITAZIONE :

-PROVA DI VISCOSITA’-
SCHEMA DELL’ ESERCITAZIONE :
STRUMENTI ED ATTREZZATURA :
➢ VISCOSIMETRO
➢ 2 TERMOMETRI
➢ CONTENITORI VARI
➢ BEUTA GRADUATA DA 250 ml
➢ CRONOMETRO
➢ LIVELLA
PREMESSA SULLA VISCOSITA’ :
La viscosità η è un coefficiente che misura la maggiore o minore capacità di scorrere presentata da un fluido: in pratica rappresenta le forze d’attrito interne che si destano nel liquido quando uno strato dello stesso è in movimento rispetto ad un altro. Si misura mediante la forza che è necessario applicare in condizioni stazionarie per conservare la differenza di velocità tra due strati fluidi paralleli. L'origine della viscosità nei fluidi è da ricercarsi nello scambio di quantità di moto tra due strati adiacenti. la viscosità della maggior parte dei liquidi diminuisce all'aumentare della temperatura t con una legge del tipo ∆= AeB/t, dove A e B sono costanti caratteristiche del liquido in esame. Per i liquidi che scorrono in capillari, la legge di Poiseuille lega il coefficiente ∆alla portata.
Nel sistema CGS la viscosità dinamica si misura in poise e la viscosità cinematica in stokes.Esiste poi la viscosità Engler,una viscosità convenzionale,la cui unità di misura è il grado Engler. La viscosità Engler può essere convertita nella viscosità cinematica con la relazione : 1 ° E = 0,132 cSt.Questa relazione ha però validità per viscosità dinamiche superiori a 50 cSt che equivalgono a 6,6 °E. Per viscosità minori o uguali a 50 cSt la viscosità Engler è rappresentata dal rapporto fra il tempo in secondi T1 che impiega un volume di 200 cc dell’olio in esame,riscaldato alla temperatura t in °C, a scendere attraverso un foro calibrato, ed il tempo T2 sempre in secondi che impiega un ugual volume di acqua distillata alla temperatura di 20 °C a scendere attraverso lo stesso foro
→viscosità °E = T1 a t °C / T2 a 20 °C
Nel moto laminare dei fluidi la viscosità ordinaria del fluido è legata al moto molecolare disordinato nelle due direzioni attraverso la superficie che separa i due strati contigui; se fra questi avvengono scambi macroscopici di grosse masse di fluido visibili dall'esterno, per effetto di vortici, correnti, onde, dovuti per es. a fenomeni termici, può avvenire che lo scambio di quantità di moto attraverso la superficie di separazione abbia segno opposto, ossia avvenga in modo da aumentare la quantità di moto dello strato più veloce e diminuire la quantità di moto dello strato più lento.
Esistono due principali standard di classificazione: quello SAE (Society of Automotive Engineers) e quello ISO (International of Standard Organization). La classificazione SAE è usata prevalentemente nel campo dell’autotrazione (auto, camion, mezzi agricoli, ecc.); quella ISO come di consueto principalmente nell’industria. Esistono undici gradazioni SAE (vedi appendice) per gli oli motore e vengono indicate con un numero che rappresenta la viscosità alla temperatura standard di riferimento; gli oli multigrado, hanno una doppia indicazione in quanto si comportano diversamente al variare della temperatura. L’indicazione è seguita, nel caso degli oli monogrado, dalla lettera W iniziale della parola Winter (= inverno, in inglese) e specifica gradazione a freddo (-17.8° C); nel caso degli oli multigrado si fa seguire alla lettera W un secondo numero che indica la viscosità a caldo (98.8° C).
Esempi: SAE 10W è un olio monogrado, SAE 5W40 è un olio multigrado.

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MESSA A PUNTO DELLO STRUMENTO PRIMA DELL’EFFETTUAZIONE DELLA PROVA:
Per la messa a punto dello strumento è stato necessario utilizzare la livella, poiché per una corretta esecuzione della prova occorreva che la bocca della vaschetta interna fosse perfettamente orizzontale. Ciò è stato possibile posizionando la livella sopra la vaschetta interna e mettendo a punto in altezza i piedini regolabili.
DESCRIZIONE DELLA PROVA :
Abbiamo voluto controllare la viscosità di alcuni liquidi : acqua demineralizzata , acqua satura di
Zucchero , acqua satura di sale , olio da cucina ( Carli ) , olio minerale per motori .
CONDUZIONE DELLA PROVA :
Si inserisce nel recipiente piccolo il liquido di riferimento (acqua) fino al livello indicato dalle tre punte. Nel secondo recipiente, coassiale al primo, viene posto il liquido riscaldante per portare il primo alla temperatura stabilita. Viene chiuso il coperchio, facendo attenzione che l' otturatore chiuda perfettamente il foro alla base. Si attende, agitando il liquido riscaldante, che il liquido di riferimento sia arrivato alla temperatura stabilita, si interrompe il riscaldamento e si solleva l'otturatore. Si misura il tempo di deflusso di 200 cc di acqua distillata, seguendo le indicazioni di livello liquido del recipiente di raccolta. Una volta eseguita questa operazione, si ripete tutto con il liquido da esaminare. Il rapporto fra il tempo di deflusso del liquido in esame e quello dell'acqua rappresenta la viscosità relativa in gradi Engler.
RISULTATI DELLE PROVE EFFETTUATE
n° prova
Tempo (°C)
Tempo a 100 cc
Tempo a 200 cc
K
Viscosità (°E)
ACQUA DEMINERALIZZATA
1
20
23
52
562
1,00
ACQUA E ZUCCHERO
2
20
32
71
52
1,37
ACQUA E SALE
3
20
25
55
52
1,05
OLIO DA CUCINA
4
20
208
482
52
9,26
OLIO MINERALE
5
20
233
527
52
10,13

GRAFICO
COMMENTO :
Dai risultati ottenuti dalle varie prove emerge che la viscosità maggiore è quella dell’olio minerale per motori (10,13 °E ) mentre quella minore e quella dell’acqua demineralizzata,usata come campione di riferimento.
RICERCA SUL VISCOSIMETRO ENGLER :
➢ ANALISI GENERICA
Misura la viscosità, in genere, di un olio. E' un viscosimetro a regime turbolento che misura la viscosità relativa riferita all'acqua. Essa è espressa in gradi Engler e rappresenta il rapporto fra il tempo di deflusso in secondi di 200 ml del campione, attraverso un foro capillare calibrato, ed il tempo impiegato da 200 ml di acqua distillata a 20 C°.
➢ ANALISI DETTAGLIATA :
Il viscosimetro è costituito da un recipiente metallico in ottone con al centro della base un foro, comunicante con un piccolo capillare calibrato, attraverso il quale dovrà defluire il liquido. Sulle pareti interne del recipiente, una serie di tre punte, poste a 120° l'una dall'altra, segnala il livello che deve raggiungere il liquido per la misura. Il recipiente è munito di coperchio a doppia parete con due fori, uno per il termometro che misura la temperatura del liquido e l'altro per l’ otturatore, perfettamente sagomata per chiudere il foro di deflusso. Un secondo vaso metallico in ottone, disposto coassialmente al primo, funziona da termostato ed è dotato di termometro e di agitatore a palette da azionare a mano. In questo recipiente viene posto il liquido riscaldante che dovrà portare il campione alla temperatura di prova. Il viscosimetro è corredato di una lampada anulare a gas, da fissare attraverso un morsetto alle aste di sostegno dell'apparecchio, e di due vasi di raccolta in vetro, a due bolle con incisi i segni di livello di 100 cc e 200 cc.