Na indústria petroquímica, o núcleo do viscómetro é determinar a viscosidade de um fluido medindo o atrito interno durante o fluxo, e essa manifestação de atrito interno está intimamente relacionada ao método de medição. Embora os diferentes tipos de viscosimétricos tenham foco no princípio, todos se estendem em torno das propriedades de deformação de resistência ao fluido.
Viscosidade capilar: viscosidade por tempo de fluxo
Princípio básico: Calcule a viscosidade usando o tempo em que o fluido flui através dos capilares sob a gravidade ou pressão.
Os produtos petrolíferos (por exemplo, lubrificantes, óleos de combustível) passam por capilares de determinado comprimento e diâmetro interno a uma temperatura específica, e a velocidade de fluxo é inversamente proporcional à viscosidade - quanto maior a viscosidade, mais lento o fluxo e mais tempo é necessário.
De acordo com a lei da folha de Poisson, no estado de fluxo stratificado, o fluxo de fluido através dos capilares é inversamente proporcional à viscosidade, medindo o tempo de fluxo de um determinado volume de fluido, combinando o tamanho dos capilares, a densidade do fluido e outros parâmetros, a viscosidade de movimento pode ser calculada diretamente (a unidade comum na indústria petroquímica é mm² / s).
A estrutura desses viscómetros é simples e é adequada para testes de viscosidade convencionais de produtos petrolíferos transparentes ou semitransparentes em laboratório.
Viscoímetro rotativo: viscosidade contra-empurrada com torque
Princípio central: Determine a viscosidade medindo o torque de resistência ao qual os componentes giratórios são submetidos no fluido.
O rotor (ou cilindro externo) do instrumento gira a uma velocidade constante, accionado pelo motor, e quando o rotor é mergulhado em um fluido petrolífero (como óleo bruto, solução de polímero), o fluido cria resistência viscosa ao rotor, causando torque no rotor. Quanto maior a viscosidade, maior a resistência e maior o torque.
O sensor converte o sinal de torque em sinal elétrico e combina o modelo de rotor, a velocidade e outros parâmetros para mostrar diretamente a viscosidade dinâmica do fluido (em mPa·s).
O viscómetro rotativo é adequado para medição de fluidos de alta viscosidade ou não newtonianos (por exemplo, petróleo bruto, óleo espesso) e pode simular o estado de fluxo em tubos de transporte, agitação e outros processos.
Viscoímetro de queda de bola: medir a viscosidade pela aceleração gravitacional
Princípio básico: a viscosidade é calculada com base na velocidade em que a esfera cai livremente no fluido.
Dentro de um tubo de vidro vertical, a esfera padrão com maior densidade do que o fluido cai sob a gravidade e é sujeita à resistência viscosa do fluido. De acordo com a lei de Stokes, quando a esfera se move uniformemente, a resistência viscosa está relacionada com a velocidade de queda da esfera, raio e viscosidade do fluido - quanto maior a viscosidade, mais lenta é a queda da esfera.
Medindo o tempo que a esfera desce a uma certa distância, a viscosidade dinâmica do fluido pode ser calculada. Esses viscómetros são frequentemente usados para detecção rápida em campo na extração de petróleo bruto, especialmente para medições grosseiras de petróleo bruto de alta viscosidade.
Viscoímetro de vibração: atenuação da viscosidade por vibração
Princípio básico: a viscosidade é refletida pelas mudanças de amortiguação quando os elementos vibratórios vibram no fluido.
As sondas de vibração no instrumento (por exemplo, garfos sonoros, sensores em forma de barra) vibram a uma frequência fixa e, quando a sonda é mergulhada no fluido de petróleo, o fluido impede sua vibração, causando mudanças na amplitude ou frequência da vibração. Quanto maior a viscosidade, maior a amortiguação, mais evidente é a diminuição da vibração.
Detectando mudanças nos parâmetros de vibração, podem ser convertidos em valores de viscosidade. Sua vantagem é uma resposta rápida, adequada para monitoramento on-line em tempo real (como mudanças na viscosidade de óleos em tubulações) e feedback oportuno sobre as propriedades do fluido durante o processo de produção.
Resumo: Comuns e Diferenças do Princípio do Viscometro
Qualquer que seja o tipo, os viscómetros da indústria petroquímica têm como núcleo a capacidade de um fluido de resistir ao fluxo ou à deformação, mas convertem essa capacidade em valores de viscosidade quantificáveis de diferentes maneiras (tempo de fluxo, torque, velocidade de queda, amortiguação de vibração).
Os viscoímetros capilares são adequados para análises de laboratório de alta precisão, os viscoímetros rotativos para fluidos complexos, os viscoímetros de queda de bola para detecção rápida no local e os viscoímetros vibratórios para monitoramento on-line em tempo real, que juntos fornecem suporte a dados críticos para a produção, armazenamento e controle de qualidade de produtos petrolíferos.