ВСТУП

Для визначення реологічних характеристик рідин застосовують віскозиметри трьох типів: ротаційні, капілярні і прилади, що базуються на вимірюванні сили опору при переміщенні твердого тіла в досліджуваній рідині. Останні використовуються головним чином для визначення напруження зсуву, а також різних пружних характеристик рідин. Як правило, прилади, що призначені для заміру вязкості ньютонівських рідин, називають віскозиметрами, а реометрами або пластомірами називають прилади для вимірювання реологічних властивостей неньютонівських рідин.

Капілярні віскозиметри давно і успішно застосовуються для визначення вязкості ньютонівських рідин завдяки простоті вимірювальних систем. Проте вони мають такі недоліки:

- втрачається можливість урахування поля швидкостей потоку як по перерізу, так і по довжині капіляра;

- ускладнюється визначення ступеня руйнування структури розчину при течії;

- ускладнюється замір перепаду тиску на вимірювальній дільниці у звязку із закупорюванням імпульсних трубок або похибок, що виникають в звязку з застосуванням розділювачів;

- необхідно враховувати відповідні поправки на пристінне ковзання, втрати енергії на створення поля швидкостей на початковій дільниці;

- віскозиметри громіздкі, потребують великого обєму рідини, що досліджується, і це ускладнює процес термостатування.

На відміну від капілярних ротаційні прилади створюють однорідне поле швидкостей і деформацій, в якому безпосередньо вимірюють досліджувані характеристики, що підвищує точність і відтворюваність вимірів. Ротаційні прилади компактні, дають можливість проводити тривалі експерименти з невеликою пробою досліджуваної рідини, що значно полегшує процес термостатування. Крім того, ці прилади дозволяють поєднувати визначення характеристик вязкості з багатьма іншими реологічними дослідженнями (пружності, повзучості, релаксації напружень, міцності на зсув, тиксотропії) пружних рідин і матеріалів, що займають проміжне положення між рідкими і твердими тілами[1].

Незважаючи на відмічені вище позитивні властивості ротаційних приладів, що сприяє їх використанню при роботі з неньтонівськими рідинами, вони також мають недоліки, з яких назвемо основні:

- розшарування зразка досліджуваної рідини під дією відцентрових сил в кільцевому зазорі;

- необхідність ретельної попередньої підготовки зразка для отримання стабільних і відтворюваних результатів вимірів;

- можливість виникнення пристінного ковзання випробуваної рідини по поверхні вимірювальних циліндрів;

- недостатньо швидкий темп зростання дотичних напружень у випробуваній рідині при малій жорсткості закручувальної системи, що може призвести до значних похибок у визначенні дотичних напружень.

Методика визначення реологічних характеристик залежить від типу рідини. Так, для визначення динамічного коефіцієнта вязкості µ ньютонівської рідини достатньо провести один експеримент на одному з віскозиметрів. Для отримання динамічного напруження зсуву ?₀ і коефіцієнта пластичної вязкості ? вязкопластичної рідини або параметрів ? (консистенція) і n (індекс течії) степеневої рідини необхідні мінімум два експерименти. Для визначення характеристик реологічно нестаціонарних рідин поки що не розроблені прийнятні методики.

Гірські породи при певних умовах поводять себе як рідини. Наприклад, при великих, які повільно змінюються, або сталих навантаженнях багато порід (зокрема, солі і глини) течуть, тобто деформуються з певними швидкостями, що властиве рідинам. Ці швидкості малі, а значення реологічних характеристик великі в порівнянні, наприклад, з аналогічними для глиняних розчинів. Тому для визначення реологічних характеристик гірських порід, як правило, використовують досліди на одноосне стиснення.