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(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。
1.2 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。
流變行為與時間無關(guān):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(guān):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(yùn)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(yùn)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(chǎn)生的阻力。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(yùn)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(shí)用單位是"厘斯"(cSt)。
換算成先現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)為石油產(chǎn)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(guī)定溫度下,200ml液體流經(jīng)恩氏粘度計所需時間(s),與同體積的蒸餾水在20℃事流經(jīng)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(guī)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(xí)慣用這種粘度單位,其定義是在某規(guī)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(biāo)準(zhǔn)方法為ASTM D88
2.3 幾種粘度的換算
(1)恩氏粘度與運(yùn)動粘度的換算:運(yùn)動粘度υ(mm2/s)=7.310E-6.31/0E 1
(2)雷氏粘度與運(yùn)動粘度的換算:運(yùn)動粘度υ(mm2/s)=0.26R-172/R
當(dāng)R>225s時,則用υ(mm2/s)=0.26R
(3)賽氏粘度與運(yùn)動粘度的換算:υ(mm2/s)=0.225S當(dāng)S>285s時用上式)
3 粘度計的幾種主要類型
化驗(yàn)室常用玻璃毛細(xì)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(zhuǎn)式粘度計等也廣泛使用。
3.1 毛細(xì)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(biāo);
定好的玻璃毛細(xì)管粘度計的時間,粘度計的毛細(xì)管常數(shù)與流動時間的乘積,即為該溫度下測液體的運(yùn)動粘度。
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)流動時間不能少于200秒。若流動時間過快液體在毛細(xì)管內(nèi)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(yīng)無雜質(zhì),否則它會粘附于毛細(xì)管壁使試樣流動時間增加造成結(jié)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(yùn)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(zhuǎn)式粘度計
旋轉(zhuǎn)式粘度計采用同心軸雙轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)行測定。將液體加于兩轉(zhuǎn)筒中間,取已知粘度系數(shù)的液體與未知液加以比較。根據(jù)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(shí)驗(yàn))。
本法用以測定透明與不透明產(chǎn)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(jīng)校正后的毛細(xì)玻璃管粘度計所需的時間。根據(jù)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(yán)格的溫度與固定的液面高度的控制下,使其流經(jīng)毛細(xì)管粘度計而計算其流經(jīng)時間。根據(jù)流經(jīng)時間與粘度計的校正常數(shù)的乘積即可得動力粘度。
按工作方式分:
毛細(xì)管式粘度計
毛細(xì)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(xì)管)內(nèi)充滿待測樣品,處于恒溫浴內(nèi),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(dá)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(zhuǎn)式粘度計
常見的旋轉(zhuǎn)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(jī)經(jīng)變速齒輪帶動平板恒速旋轉(zhuǎn),依靠毛細(xì)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(zhuǎn)。在扭矩檢測器內(nèi)的扭簧的作用下,錐板旋轉(zhuǎn)一定角度后不再轉(zhuǎn)動。此時,扭簧所施加的扭矩與被測樣品的分子內(nèi)部摩擦力(即粘度)有關(guān):樣品粘度越大,扭矩越大。扭矩檢測器內(nèi)設(shè)有一個可變電容器,其動片隨著錐板轉(zhuǎn)動,從而改變本身的電容數(shù)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(nèi)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(guān)。常用的振動式粘度計有超聲波粘度計,其探測器內(nèi)有一個彈片。在受脈沖電流激勵時,彈片產(chǎn)生超聲波范圍的機(jī)械振動。當(dāng)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(guān)。在已知密度的情況下,可從測出的振幅數(shù)據(jù)求得粘度數(shù)值。
按測量產(chǎn)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(zhuǎn)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(jù)測定部密封性,具有溫度調(diào)整技能,能夠連接到個人電腦,自動測量,數(shù)據(jù)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(jù)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(wěn)定了的數(shù)值;接連根據(jù)攪拌粘度變化的粘性體的粘度正確能測量。
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