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簡單介紹粘度計的分類及特點
1 流體的分類
對于流體,我們通常可以把它們分為兩大類:牛頓流體和非牛頓流體
1.1 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摩擦力(實際上是表面力中的切應力,又稱剪應力,)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。
1.2 非牛頓流體:凡是不符合牛頓流體公式的流體,統稱為非牛頓流體。
流變行為與時間無關:假塑性流體,脹塑性流體和賓漢(Bingham)流體。
流變行為跟時間有關: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
黏度一般有有五種表示方式,即動力黏度、運動黏度、恩氏黏度、雷氏黏度和賽氏黏度。/
粘度的度量方法分為兩大類:粘度和相對粘度
2.1 粘度:動力粘度和運動粘度。
1)動力粘度:液體中有兩層面積各為1平方厘米和相距1厘米的油液,相對移動速度為1厘米/秒時所產生的阻力。單位原是"泊"(P),實用單位是"厘泊"(CP)。
換算成現行的法定計量單位用下式:
1泊(P)= 0.1帕*秒(Pa*S)
2 E( T8 l( m/ i+ q: a1厘泊(CP)= 0.01泊(P)= 1毫帕*秒(mPa*S)
(2)運動粘度:在同一溫度下液體的動力粘度與其密度的比值即為。單位原是"斯"(St),實用單位是"厘斯"(cSt)。
換算成先現行的法定計量單位可用下式:
1斯(St)= 10-4m2/s,
1厘斯(cSt)= 1mm2/s
2.2 相對粘度:恩氏黏度、雷氏黏度和賽氏黏度
(1)恩氏粘度(0E):我國的國家標準為石油產品恩氏粘度測定法GB/T266-88。這是一種過去常用的相對粘度,其定義是在規定溫度下,200ml液體流經恩氏粘度計所需時間(s),與同體積的蒸餾水在20℃事流經恩氏粘度計所需時間(s)之比稱為恩氏粘度。
(2)雷氏粘度(Redwood):此粘度主要在英國和日本沿用。其定義是以50ml試油在規定溫度60℃或98.9℃下流過雷氏粘度計所需時間,單位為秒。:
(3)賽氏通用粘度(Saybolt Universal Viscosity)美國多習慣用這種粘度單位,其定義是在某規定溫度下從賽氏粘度計流出60ml液體所需時間,單位為秒。美國標準方法為ASTM D88
2.3 幾種粘度的換算
(1)恩氏粘度與運動粘度的換算:運動粘度υ(mm2/s)=7.310E-6.31/0E 1
(2)雷氏粘度與運動粘度的換算:運動粘度υ(mm2/s)=0.26R-172/R
當R>225s時,則用υ(mm2/s)=0.26R
(3)賽氏粘度與運動粘度的換算:υ(mm2/s)=0.225S當S>285s時用上式)
3 粘度計的幾種主要類型
化驗室常用玻璃毛細管粘度計測量液體粘度。此外,恩格勒粘度計、落球式粘度計、旋轉式粘度計等也廣泛使用。
3.1 毛細管粘度計
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標;
定好的玻璃毛細管粘度計的時間,粘度計的毛細管常數與流動時間的乘積,即為該溫度下測液體的運動粘度。
毛細管有烏氏、品氏、芬氏、逆流等多種形式,我們常用的是烏氏毛細管。使用時要注意要正確的選擇毛細管。即試樣在毛細管內流動時間不能少于200秒。若流動時間過快液體在毛細管內流動時會變成湍流而不適用于伯努力方程(Poiseuille)造成計算公式的偏差。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。測試樣品應無雜質,否則它會粘附于毛細管壁使試樣流動時間增加造成結果偏高。
3.2 落球式粘度計
落球法粘度計是借助于固體球在液體中運動受到粘性阻力,測出球在液體中
落下一定距離所需的時間。這種粘度計尤其適用于測定具有中等粘性的透明液體。
3.3 旋轉式粘度計
旋轉式粘度計采用同心軸雙轉筒旋轉方式進行測定。將液體加于兩轉筒中間,取已知粘度系數的液體與未知液加以比較。根據需要還可測定流體的流變曲線(詳見非牛頓流體流變曲線的測定實驗)。
本法用以測定透明與不透明產品的粘度,它是在已知的溫度下,利用液體本身的重力流動性(gravity-flow)來測定一定體積的液體通過經校正后的毛細玻璃管粘度計所需的時間。根據所測出的動力粘度可計算出公制粘度或粘度(dynamic viscosity)。
方法概要:取一定體積的液體在嚴格的溫度與固定的液面高度的控制下,使其流經毛細管粘度計而計算其流經時間。根據流經時間與粘度計的校正常數的乘積即可得動力粘度。
按工作方式分:
毛細管式粘度計
毛細管式粘度計通常為賽氏粘度計,是一種常見的粘度計。其工作原理是:樣品容器(包括流出毛細管)內充滿待測樣品,處于恒溫浴內,液柱高度為 h。打開旋塞,樣品開始流向受液器,同時開始計算時間,到樣品液面達到刻度線為止。樣品粘度越大,這段時間越長。因此,這段時間直接反映出樣品的粘度。
旋轉式粘度計
常見的旋轉式粘度計是錐板式粘度計。它主要包括一塊平板和一塊錐板。電動機經變速齒輪帶動平板恒速旋轉,依靠毛細管作用使被測樣品保持在兩板之間,并借樣品分子間的摩擦力而帶動錐板旋轉。在扭矩檢測器內的扭簧的作用下,錐板旋轉一定角度后不再轉動。此時,扭簧所施加的扭矩與被測樣品的分子內部摩擦力(即粘度)有關:樣品粘度越大,扭矩越大。扭矩檢測器內設有一個可變電容器,其動片隨著錐板轉動,從而改變本身的電容數值。這一電容變化反映出的扭簧扭矩即為被測樣品的粘度,由儀表顯示出來。
振動式粘度計
這種粘度計的工作原理是:處于流體內的物體振動時會受到流體的阻礙作用,此作用的大小與流體的粘度有關。常用的振動式粘度計有超聲波粘度計,其探測器內有一個彈片。在受脈沖電流激勵時,彈片產生超聲波范圍的機械振動。當彈片浸在被測樣品中時,彈片的振幅與樣品的粘度和密度有關。在已知密度的情況下,可從測出的振幅數據求得粘度數值。
按測量產品的種類:
錫膏粘度計
錫膏粘度計采用了螺旋泵式傳感器的共軸雙重圓筒型回轉粘度計,主要用來測量錫膏、膜厚粘膏、粘合劑、錫膏抗焊漆、液狀抗焊漆、其他的油墨、粘膏類等。根據測定部密封性,具有溫度調整技能,能夠連接到個人電腦,自動測量,數據讀取做自動計算。
便攜式粘度計
便攜式粘度計是采用共軸二重圓筒式,螺形線滑法泵傳感器維持固定流,根據連接攪拌粘度變化正確能測量粘體的粘度。
粘度控制儀
粘度控制儀能夠很好地管理涂料、墨水、粘著劑、食品、藥品、油等各種各樣的流體的粘度;采用共軸二重圓筒式;螺形線滑法泵傳感器維持固定流,能得到穩定了的數值;接連根據攪拌粘度變化的粘性體的粘度正確能測量。