- 常見問題
- common problem
問:怎么選擇合適的粘度測量儀器?
答:液體阻礙流動(dòng)傾向的能力稱為粘度。粘度是表示流體的內(nèi)磨擦的物理量,是一層流體對(duì)另一層流體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻力。
流體的粘度隨溫度而變,溫度升高,液體粘度減小,而氣體粘度增大。壓力對(duì)液體粘度基本上無影響,而對(duì)氣體粘度的影響只有在極高或極低壓力下才比較明顯,因此不注明溫度條件的粘度是沒有意義的。
對(duì)于流體,我們通??梢园阉鼈兎譃閮纱箢?
1.牛頓流體,也就是理想流體,符合牛頓定律即兩相鄰流體層之間的單位面積上的內(nèi)摩擦力(實(shí)際上是表面力中的切應(yīng)力,又稱剪應(yīng)力,)與兩流體層間的速度梯度dv/dy成正比,所有的氣體和大部分低分子量(非聚合的)液體或溶液均屬于牛頓型流體。
2.非牛頓流體,凡是不符合牛頓流體公式的流體,統(tǒng)稱為非牛頓流體.其中,流變行為與時(shí)間無關(guān)的有:假塑性流體,脹塑性流體和賓漢(Bingham)流體.而流變行為跟時(shí)間有關(guān)的,又分為觸變性流體和震凝性(即反觸變性)流體
粘度值的表示方法:
a.絕對(duì)粘度:分為動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度。液體中有兩層面積各為1平方厘米和相距1厘米的油液,相對(duì)移動(dòng)速度為1厘米/秒時(shí)所產(chǎn)生的阻力,叫動(dòng)力粘度。單位原是"泊"(P),實(shí)用單位是"厘泊"(CP)。換算成現(xiàn)行的法定計(jì)量單位用下式:
1泊(P)= 0.1帕*秒(Pa*S) 1厘泊(CP)= 0.01泊(P)= 1毫帕*秒(mPa*S)
在同一溫度下液體的動(dòng)力粘度與其密度的比值即為運(yùn)動(dòng)粘度。單位原是"斯"(St),實(shí)用單位是"厘斯"(cSt)。換算成先現(xiàn)行的法定計(jì)量單位可用下式:
1斯(St)= 10-4m2/s 1厘斯(cSt)= 1mm2/s
b.相對(duì)粘度:在工業(yè)生產(chǎn)中用各種特定儀器計(jì)量的粘度,例如恩氏的條件度,開口杯的時(shí)間。這些數(shù)值一般可通過公式轉(zhuǎn)為絕對(duì)粘度。
粘度計(jì)的主要類型:
(1)旋轉(zhuǎn)粘度計(jì):它們通過浸入被測液中的轉(zhuǎn)子的持續(xù)旋轉(zhuǎn)形成的扭矩來測量粘度值,扭矩與浸入樣品中的轉(zhuǎn)子被粘性拖拉形成的阻力成比例,因而與粘度也成比例。許多協(xié)會(huì)及工業(yè)規(guī)范采用了布氏粘度計(jì),國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中的NDJ系列就是仿制它的,其中NDJ-1相當(dāng)于Brookfield的LVDV系列。它測的是牛頓流體的絕對(duì)粘度和非牛頓流體的表觀粘度,對(duì)于有觸變性的流體會(huì)出現(xiàn)讀數(shù)先是很大,然后逐漸減小的現(xiàn)象,使用不同的轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速得到的粘度值是不同的。所以對(duì)我們測的象水煤漿只有固定轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)速,穩(wěn)定一段時(shí)間測定的數(shù)值比較才有參考價(jià)值。非牛頓流體的特性可通過一系列旋轉(zhuǎn)粘度計(jì),特別是錐板粘度計(jì)進(jìn)行測量。
(2)毛細(xì)管型:它的方法是在某一恒定的溫度下,測定一定體積的液體在重力下流過一個(gè)標(biāo)定好的玻璃毛細(xì)管粘度計(jì)的時(shí)間,粘度計(jì)的毛細(xì)管常數(shù)與流動(dòng)時(shí)間的乘積,即為該溫度下測液體的運(yùn)動(dòng)粘度。毛細(xì)管有烏氏、品氏、芬氏、逆流等多種形式,我們常用的是烏氏毛細(xì)管。使用時(shí)要注意要正確的選擇毛細(xì)管。即試樣在毛細(xì)管內(nèi)流動(dòng)時(shí)間不能少于200秒。若流動(dòng)時(shí)間過快液體在毛細(xì)管內(nèi)流動(dòng)時(shí)會(huì)變成湍流而不適用于伯努力方程(Poiseuille)造成計(jì)算公式的偏差。另一方面若流速過快易造成視覺的偏差,而影響了分析的精度。測試樣品應(yīng)無雜質(zhì),否則它會(huì)粘附于毛細(xì)管壁使試樣流動(dòng)時(shí)間增加造成結(jié)果偏高。為了加快流速,節(jié)省測量時(shí)間,毛細(xì)管長度縮短,管徑擴(kuò)大,做成短管型或開口粘度杯。它們測量過程簡單易行,便于現(xiàn)場操作而被廣泛采用。如恩氏粘度計(jì)、美國的福特杯和日本察恩杯等,我國參考福特4號(hào)杯,略作改動(dòng)后制成我們常用的涂-4杯??砂岩后w流出粘度杯的時(shí)間t(秒)通過公式換算成運(yùn)動(dòng)粘度。
a.流杯:使液體從流嘴流過,通常利用這個(gè)方法可以對(duì)其粘度進(jìn)行相對(duì)測量和分級(jí)。這種測算出來的動(dòng)粘度值通常用流通的時(shí)間秒數(shù)來表示,也可通過粘度換算盤轉(zhuǎn)換成單位厘沲(Centistokes)。
b.浸杯:與流杯的原理相同,不同型號(hào)的浸杯----如Frikmar、Zahn、Shell等等----可用來在車間或現(xiàn)場快速測量粘度。用于測量牛頓型或近似牛頓型液體的粘度??稍谲囬g,工廠以及實(shí)驗(yàn)室等任何地方使用,用于快速檢查并調(diào)節(jié)多種不同流體的粘度。流嘴直徑在工廠用可追溯到NIST油的牛頓油進(jìn)行調(diào)整,每一個(gè)浸杯都有一個(gè)長12英寸的環(huán)型手柄,用手把住此手柄可將浸杯浸入液體容器中。在手柄的中央有一個(gè)指環(huán)狀圈,便于在使用過程中浸杯保持垂直位置。對(duì)于一個(gè)特定的浸杯得到的結(jié)果要在一個(gè)規(guī)定的溫度下以“察恩秒”來表示。將“察恩秒”轉(zhuǎn)換成厘斯托克.請(qǐng)參閱ASTM D 4212。
V=k(t-c) V-運(yùn)動(dòng)粘度,cSt t-流出時(shí)間,s k,c -相應(yīng)常數(shù)
(4)落球型:目前市場上落球式粘度計(jì)似乎只有德國HAAKE公司,據(jù)說在30年代就發(fā)明了這種粘度計(jì)。適用于從氣體到低,中粘度的透明或半透明流體。在工業(yè)和研究領(lǐng)域至今仍有它很重要的地位,尤其是用于測定低粘牛頓流體,如人血漿,飲料,啤酒等.
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