粘度概念和使用方法
瀏覽次數(shù):3400發(fā)布日期:2022-10-06
粘度計(jì)(Viscosimeter) 用于測量流體(液體和氣體)的粘度的儀器。粘度是表示流體在流動(dòng)時(shí),流體內(nèi)部發(fā)生內(nèi)摩擦的物理量,是流體反抗形變的能力,是用來鑒定某些成品或半成品的一項(xiàng)重要指標(biāo)。粘度隨流體不同而不同,隨溫度變化而變化。主要有毛細(xì)管粘度計(jì),旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)和落球粘度計(jì)三類。
液體在流動(dòng)時(shí),在其分子間產(chǎn)生內(nèi)摩擦的性質(zhì),稱為液體的粘性,粘性的大小用粘度表示,是用來表征液體性質(zhì)相關(guān)的阻力因子。絕緣油的粘度與一般液體的粘度概念相同,就是液體的內(nèi)摩擦,即表示絕緣油在外力作用下,作相對(duì)層流運(yùn)動(dòng)時(shí)。絕緣油分子問產(chǎn)生內(nèi)摩擦阻力的性質(zhì)。絕緣油的內(nèi)摩擦力愈大,粘度也愈大,流動(dòng)愈困難,散熱性能差。
粘度的表示方法較多,大體可分為兩類:按粘度定義直接測得的粘度稱為“絕對(duì)粘度",如動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度等。若在一定條件下與已知粘度的液體比較所測得的粘度稱為“相對(duì)粘度"或“條件粘度",如恩氏粘度等。
根據(jù)測定方法,粘度一般分為三種:動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度和恩氏粘度。
1、機(jī)器一定要保持水平狀態(tài)
2、轉(zhuǎn)子放入樣品中時(shí)要避免產(chǎn)生氣泡,否則測量出的粘度值會(huì)降低,避免的方法是將轉(zhuǎn)子傾斜的放入樣品中,然后再安裝轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子不能碰到杯壁和杯底,被測量的樣品必須沒過規(guī)定的刻度。
3、再測量不同的樣品時(shí),必須保持轉(zhuǎn)子的清潔和干燥,如果轉(zhuǎn)子殘留有其它樣品或清潔后殘留的水,就會(huì)影響測 量的準(zhǔn)確度
4、酸性(PH)大不能超過2,如果酸性過大應(yīng)選用特殊轉(zhuǎn)子,使用ULA時(shí)要確定好樣品量(只需16ml)
5、根據(jù)測定的粘度范圍選擇粘度標(biāo)準(zhǔn)液,并在每次使用粘度計(jì)或流變儀前對(duì)儀器進(jìn)行驗(yàn)證,或定期校驗(yàn),以保證測量的準(zhǔn)確性.可提供各粘度范圍的符合牛頓流體性質(zhì)的硅油或油類標(biāo)準(zhǔn)品,精度±1%,粘度標(biāo)準(zhǔn)液的建議使用期限為自開封起一年。
6、連接轉(zhuǎn)子時(shí)要用左手輕輕托起并捏住心軸(主機(jī)上),右手旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子,這樣操作是為了保護(hù)機(jī)身內(nèi)的心軸和游絲,這樣可以延長儀器的使用壽命
7、取值要在數(shù)值比較穩(wěn)定時(shí),否則取得的數(shù)值會(huì)存在較大的誤差
8、選擇轉(zhuǎn)子時(shí),要看被測量的樣品的粘度和幾號(hào)轉(zhuǎn)子的測量范圍接近,就選幾號(hào)。
1.按操作方式分:毛細(xì)管式、旋轉(zhuǎn)式和振動(dòng)式3種。
毛細(xì)管式粘度計(jì):毛細(xì)管式粘度計(jì)通常為賽氏粘度計(jì),是一種常見的粘度計(jì)。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(shí)開始計(jì)算時(shí)間,到樣品液面達(dá)到刻度線為止。樣品粘度越大,這段時(shí)間越長。因此,這段時(shí)間直接反映出樣品的粘度。
旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì):常見的旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)是錐板式粘度計(jì)。它主要包括一塊平板和一塊錐板。電動(dòng)機(jī)經(jīng)變速齒輪帶動(dòng)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(dòng)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(dòng)。此時(shí),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(gè)可變電容器,其動(dòng)片隨著錐板轉(zhuǎn)動(dòng),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(dòng)式粘度計(jì):這種粘度計(jì)的工作原理是:處于流體內(nèi)的物體振動(dòng)時(shí)會(huì)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(dòng)式粘度計(jì)有超聲波粘度計(jì),其探測器內(nèi)有一個(gè)彈片。在受脈沖電流激勵(lì)時(shí),彈片產(chǎn)生超聲波范圍的機(jī)械振動(dòng)。當(dāng)彈片浸在被測樣品中時(shí),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。
2.按工作方式分:離線粘度計(jì)(取樣檢測)、在線粘度計(jì)(24小時(shí)連續(xù)測量)、便攜式粘度計(jì)
3.按測量產(chǎn)品的種類:
錫膏粘度計(jì):錫膏粘度計(jì)采用了螺旋泵式傳感器的共軸雙重圓筒型回轉(zhuǎn)粘度計(jì),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(gè)人電腦,自動(dòng)測量,數(shù)據(jù)讀取做自動(dòng)計(jì)算。
便攜式粘度計(jì):便攜式粘度計(jì)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。
斯托默粘度計(jì):斯托默粘度計(jì)是用于測定油漆和其他用KU值表示涂料粘稠度的測試儀器。該儀器遵循的設(shè)計(jì)依據(jù)為ASTM標(biāo)準(zhǔn)及GB9269—88標(biāo)準(zhǔn)。天津市精科材料試驗(yàn)機(jī)廠是專業(yè)生產(chǎn)油漆、涂料、油墨設(shè)備材料試驗(yàn)機(jī)及涂料行業(yè)試驗(yàn)室專用設(shè)備的大型企業(yè)。本粘度計(jì)采用單片微機(jī),操作者不用查表即可從本儀器上直接讀得測樣品的KU值。
實(shí)際工程和工業(yè)生產(chǎn)中,經(jīng)常需要在線檢測流體的粘度,以保證佳的過程運(yùn)行環(huán)境和產(chǎn)品質(zhì)量,從而提高生產(chǎn)效益。通過在線測量過程中的液體粘度,可以得到液體流變行為的數(shù)據(jù),對(duì)于預(yù)測產(chǎn)品工藝過程的工藝控制,輸送性以及產(chǎn)品在使用時(shí)的操作性有著重要的指導(dǎo)價(jià)值。液體的特性往往和產(chǎn)品的其他特性如顏色,密度,穩(wěn)定性,固體成分含量和分子量的改變有關(guān)系,而檢測這些特性的方便和靈敏的方法就是在線檢測液體的粘度.在生產(chǎn)過程中 根據(jù)工藝技術(shù)要求的范圍進(jìn)行在線粘度檢測,可以大限度的減少產(chǎn)品的報(bào)廢率和生產(chǎn)線的停工期.
根據(jù)其測量原理,為了獲得準(zhǔn)確可靠的測量數(shù)據(jù)必須注意以下幾點(diǎn):
一、儀器的性能指標(biāo)必須滿足國家計(jì)量檢定規(guī)程度要求。使用中的儀器要進(jìn)行周期檢定,必要時(shí)(儀器使用頻繁或處于合格臨界狀態(tài))要進(jìn)行中間自查以確定其計(jì)量性能合格,系數(shù)誤差在允許范圍內(nèi),否則無法獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。
二、特別注意被測液體的溫度。許多用戶忽視這一點(diǎn),認(rèn)為溫度差一點(diǎn)無所謂,我們的實(shí)驗(yàn)證明:當(dāng)溫度偏差0.5℃ 時(shí),有些液體粘度值偏差超過5%,溫度偏差對(duì)粘度影響很大,溫度升高,粘度下降。所以要特別注意將被測液體的溫度恒定在規(guī)定的溫度點(diǎn)附近,對(duì)精確測量好不要超過0.1℃。
三、測量容器(外筒)的選擇。對(duì)于雙筒旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)要仔細(xì)閱讀儀器說明書,不同的轉(zhuǎn)子(內(nèi)筒)匹配相應(yīng)的外筒,否則測量結(jié)果會(huì)偏差巨大。對(duì)于單一圓筒旋轉(zhuǎn)粘度計(jì),原理上要求外筒半徑無限大,實(shí)際測量時(shí)要求外筒即測量容器的內(nèi)徑不低于某一尺寸。例如上海天平儀器廠生產(chǎn)的NDJ-1型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì),要求測量用燒杯或直筒形容器直徑不小于70mm。實(shí)驗(yàn)證明特別在使用一號(hào)轉(zhuǎn)子時(shí),若容器內(nèi)徑過小引起較大的測量誤差。
四、正確選擇轉(zhuǎn)子或調(diào)整轉(zhuǎn)速,使示值在20~90格之間。該類儀器采用刻度盤加指針方式讀數(shù),其穩(wěn)定性及讀數(shù)偏差綜合在一起有0.5格,如果讀數(shù)偏小如5格附近,引起的相對(duì)誤差在10%以上,如果選擇合適的轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)速使讀數(shù)在50格,那么其相對(duì)誤差可降低到1%。如果示值在90格以上,使游絲產(chǎn)生的扭矩過大,容易產(chǎn)生蠕變,損傷游絲,所以一定要正確選擇轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速。
五、頻率修正。對(duì)于國產(chǎn)儀器名義頻率在50Hz,而中國的供電頻率也是50 Hz,用頻率計(jì)測試變動(dòng)性小于0.5%,所以一般測量不需要頻率修正。但對(duì)于日本和歐美的有些儀器,名義頻率在60Hz,必須進(jìn)行頻率修正,否則會(huì)產(chǎn)生20%的誤差,修正公式為: 實(shí)際粘度=指示粘度×名義頻率÷實(shí)際頻率
六、轉(zhuǎn)子浸入液體的深度及氣泡的影響。旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)對(duì)轉(zhuǎn)子浸入液體的深度有嚴(yán)格要求,必須按照說明書要求*作(有些雙筒儀器對(duì)測試的液體用量有嚴(yán)格要求,必須用量筒量?。T谵D(zhuǎn)子浸入液體的過程中往往帶有氣泡,在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后一段時(shí)間大部分會(huì)上浮消失,附在轉(zhuǎn)子下部的氣泡有時(shí)無法消除,氣泡的存在會(huì)給測量數(shù)據(jù)帶來較大的偏差,所以傾斜緩慢地浸入轉(zhuǎn)子是一個(gè)有效的辦法。
七、轉(zhuǎn)子的清洗。測量用的轉(zhuǎn)子(包括外筒)要清潔無污物,一般要在測量后及時(shí)清洗,特別在測油漆和膠粘劑之后。要注意清洗的方法,可用合適的有機(jī)溶劑浸泡,千萬不要用金屬刀具等硬刮,因?yàn)檗D(zhuǎn)子表面有嚴(yán)重的刮痕時(shí)會(huì)帶來測量結(jié)果的偏差。
八、其他需注意的問題。
1.大部分儀器需要調(diào)整水平,在更換轉(zhuǎn)子和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子高度后以及在測量過程中隨時(shí)注意水平問題,否則會(huì)引起讀數(shù)偏差甚至無法讀數(shù)。
2.有些儀器需裝保護(hù)架,仔細(xì)閱讀說明書按規(guī)定安裝,否則會(huì)引起讀數(shù)偏差。
3.確定是否為近似牛頓流體,對(duì)于非牛頓流體應(yīng)經(jīng)過選擇后規(guī)定轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)時(shí)間,以免誤解為儀器不準(zhǔn)。綜上所述,旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)雖然結(jié)構(gòu)簡單、使用方便,但如果不正確使用,一臺(tái)檢定合格的儀器卻不能得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果,影響產(chǎn)品質(zhì)量。
1、裝卸轉(zhuǎn)子時(shí)應(yīng)小心操作,裝卸時(shí)應(yīng)將連接螺桿微微抬起進(jìn)行操作,不要用力過大,不要使轉(zhuǎn)子橫向受力,以免轉(zhuǎn)子彎曲。
2、請不要把已裝上轉(zhuǎn)子的粘度計(jì)側(cè)放或倒放。
3、連接螺桿和轉(zhuǎn)子連接端面及螺紋處保持清潔,否則會(huì)影響轉(zhuǎn)子晃動(dòng)度。
4、粘度計(jì)升降時(shí)應(yīng)用手托住,防止粘度計(jì)因自重而下落。
5、調(diào)換轉(zhuǎn)子后,請及時(shí)輸入新的轉(zhuǎn)子號(hào)。每次使用后對(duì)換下來的轉(zhuǎn)子應(yīng)及時(shí)清潔(擦干凈)并放回到轉(zhuǎn)子架中。請不要把轉(zhuǎn)子留在儀器上進(jìn)行清潔。
6、當(dāng)調(diào)換被測液體時(shí),請及時(shí)清潔(擦干凈)轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子保護(hù)框架,避免由于被測液體相混淆而引起的測量誤差。
7、儀器和轉(zhuǎn)子為一對(duì)一匹配,請不要把數(shù)臺(tái)儀器及轉(zhuǎn)子相混淆。
8、請不要隨意拆卸和調(diào)整儀器零件。
9、搬動(dòng)及運(yùn)輸儀器時(shí),應(yīng)將黃色蓋帽裝在連接螺桿處,并把螺釘擰緊,放入包裝箱中。
10、裝上轉(zhuǎn)子后,請不要在無液體的情況下長期旋轉(zhuǎn),以免損壞軸尖。
11、懸濁液、乳濁液、高聚物及其它高粘度液體中有許多屬“非牛頓液體",其粘度值隨切變速度和時(shí)間等條件的變化而變化,故在不同轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)速和時(shí)間下測定的結(jié)果不一致屬正常情況,并非儀器誤差。對(duì)非牛頓液體的測定一般應(yīng)規(guī)定轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)速和時(shí)間。
12、做到下列各點(diǎn)將有助于測得更精確的數(shù)值:
精確地控制被測液體的溫度。
將轉(zhuǎn)子以足夠長的時(shí)間浸于被測液體中,使兩者溫度一致。
保持液體的均勻性。
測定時(shí)將轉(zhuǎn)子置于容器中心,并一定要裝上轉(zhuǎn)子保護(hù)框架。
保證轉(zhuǎn)子的清潔和晃動(dòng)度。
當(dāng)高轉(zhuǎn)速測定立即變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速時(shí),應(yīng)關(guān)機(jī)一下,或在低轉(zhuǎn)速的測定時(shí)間掌握稍長一點(diǎn),以克服由于液體旋轉(zhuǎn)慣性造成的誤差。
測定低粘度時(shí)選用1號(hào)轉(zhuǎn)子,測定高粘度時(shí)選用4號(hào)轉(zhuǎn)子。
低速測定粘度時(shí),測定時(shí)間相對(duì)要長些。
測定過程中由于調(diào)換轉(zhuǎn)子、被測液體等需要,通過旋動(dòng)升降夾頭改變過粘度計(jì)的位置后,應(yīng)及時(shí)查看并調(diào)整粘度計(jì)的水平位置。