用旋转式粘度计测定非牛顿流体的粘度.doc

本文由linanzhezb贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 维普资讯 一 一 ?f 7 : 一 - , 用 旋转 重 庆市 第 2 号 信 箱区域 计 量站 0 圭 曩词 粘度 测定 计算 分 析 乍 流俸的 牛 摩 柏 道发 提要 经 过 测定 巧克 力 非 牛 顿 流 体 粘 度 的 实 践 ,体 验 到 牛 顿 流体 的枯 度 与 切应 力和 切 变速 度 等 目素 无关, 非 牛 顿 流体 的 粘 度 与 切应 力 和 切 变速 度 等 目素 有关 . 针对 非牛 顿 流 体 的这 些特 性, 经过 试 验 , 提 由用N DJ 1型 旋 转 牯 度 计 测 定 巧 克 力 流 悻 粘 度 的 条 件 一 和 方 法, 以及 消 除 影 响测 定 牯 度 的 因 素. 不 服从 牛 顿 内摩 擦定 律 的 流体 称 非 牛顿 流 一 , 概 述 体 . 非牛 顿 流体 的牯 度 与 切 应 力和 切 变 速度 有 关 , 在 不 同 的 r, . D下粘 度 不 同. 非 牛 顿 流 体 大 致可 以分 三 类 , 实 际的 类 型 是 较 多 的 , 流 体 性质 变 化 也 不 规律 , 因此 给 测定 非牛 顿 流 体 的 牯 度 带 来 困难 . 本文 介 绍 用 ND卜 1型 旋 转 式牯 度 计 测 定 巧克 力 流 体 ( 非 牛顿 流体 ) 牯 度 的情 况. 属 测 定 粘度 时必 须首 先 知 道 被 测 流体 的性 质 和 种 类, 判 定 是 牛顿 流 体 , 非 牛 顿 流体 .非 牛 顿 流 体 大致 可 分 为 三 大类 :时 间 独立 性 流 体 , 触 变性 流体 ,粞 弹性 体. 根 据 流 体 的性 质 和种 类 , 选择 测 定 粘 度 用 的粘 度 计 , 严 格 规定 测定 的条 件 , 否 则所 决定 的牯 度 值 是 无 用 的. . 服 从 牛 顿 内摩 擦 定 律 的 流 体 称 为 牛 顿 流 体. 国 科 学 家 牛 顿 给 出表 征 内摩 擦 力 的定 律 英 1 内摩 擦 力 正 比 于流 层 移 动的 相 对 速度 . 二, 旋转 粘 度计 结 构原 理 如 图 1所示 , 步 电 机 以 稳 定 的速 度 旋 转. 同 连 结刻 度 圆盘 , 再 通 过 游丝 和 转 轴 带动 转 子 旋 转 . 如果 转子 未 受 到 流体 的阻 力, 则游 丝 , 指 2 内摩 擦力 正 比 于流 层 间 的接 触 面 积 . 3 内摩 擦力 随 物 体 的 物理 性质 面 改 变 l . 4 内摩 撩力 与正 压 力 无 关 . . 定 律 由下 式 表 示 , ,= H. . t 式 中 ( r= ) 或 或 . D , 内摩 擦 力 , s 流 层 接 触面 税, r 应 (一) 切 力r) f ) l, _ D 变 度D ) 切 速 (一, n 粘 度 ( 称 动力 粘度 , 滞 系数 , 也 牯 内摩 擦 系数 ) . 牛顿 流体 的粘 度 与 切 应 力 和 切 变 速 度 无 关 一 圈 1 针 与捌度 圆盘 同速旋 转,指针在刻度盘 上指 出 的读 数 为 0 反 之 , 如果 转 子 受到 流 体 的牯 滞 阻 力 , 则 游 丝 产 生 扭 矩, 与 粘 滞 阻力 抗 衡 最 后 达 到平 衡 , 这 时 与 游 丝连 接 的指 针 在 刻 度 圆盘 上指示一定的读数 ( 即游丝 的扭转角) .将读数 . f 2 一 2 维普资讯 秉上特定 的系数 ( 本旋转粘度计是用 已知标 准 流 体 的粘 度 经 检 定 测 得 的系数 ) 即得 到 流体 的 粘度. 慢 下 降 , 转 子 逐 渐 浸 入 巧 克力 流 体 中, 直到 转 子 液 面 标 志 和巧 克力 流 体面 相平 为 止. 调整 好 仪器 的水 平位 置 , 变 速 旋 钮 置 于 最 低 转 速 档 按 下 指 针 控 制 杆 , 开启 电机 , 再 放 松 指 针 控 铆 三 ,测 定所 需要 的设备及 材 料 1 经 计 量 部 门检 定 合 格 的 ND卜 1型 旋 . 转式粘度计 2 DL5 1型 超 级 恒 温 槽 , 恒 温 精 度 . 0 0. 1 Cj 杆 , 使 转 子 转 动. 察 指 针 指 示 格数 ( 转 角 ) 观 偏 , 只 要 大 约 在 3 9 0 0格 之 间就 可 以 了 . 如 果 不 在 此范 围 内, 就 按 下 指 针 控 制 杆 , 停 电机 后 将 变 速 旋 钮 置 于合 适 的转 速 再 开 电 机, 放 松 指 针 控 制 杆, 转子 继续 转 动, 待 指针 稳定 , 就 进 行 读 数 . 慢 转 速, 可 以不 停 机, 直 接 读 数 快 转 速 , 就 必 须 按 下 指 针 控 制杆 , 停 电 机 后 , 再 3 分 度值 为 0 1 的 水 银 温 度计 . . 4 5 0 的 高 型 烧杯 ( 广 I三 角 瓶) 0 ml 或 Z l , 直 径 约 为 7 rm; 0 a 读 数 . 当停 电机 后 , 指 针停 位 不 在读 数 窗 内, 再 开 启 电 机, 反 复 几 次, 直 到能读 数 为 止 . 重 5 .精 度 为 1嘶 的频 率 表 6 吹 风 机, . 复测定 2 3次,取其平 均值,计 算 测 定 粘 度值. 7 无 水 乙醇 等 洗 涤 剂 . . 四,测 定步 骤 与方 法 首 先 用无 水 乙醇 等 洗 涤剂 清 洗 烧 杯 , 转子 , 保 护槊 等 , 再 用吹 风 机 吹 干 或 烤 干 . 把 巧 克 力流 体 倒 入 5 0 高 型 烧 杯 中, 0 ml 投 入 超 级 恒 温 槽 内, 水 面 高 于 巧 克 力 流 体 面 1rm. 在 S 0 a O0 1C下 恒 温 , 用玻 棒 不 断 搅 . 拌, 以便 加 速 巧 克 力 藏 体温 度 的 均匀 . 当 用 温 为 了使 读 者 便 于 用 牛 顿 流 体 与 非 牛 顿 流 体 进 行 比较 , 以 加深 对 测 非 牛 顿 流 体 的 认 识, 因 此, 就按 上述 测定 方法 , 测 定 一 个 甲基 硅 油 的 粘 度 ( 牛 顿 流 体 ) 是 . 五, 计算 测 定结果 将 测定 的数 值 按 下 式计 算 粘度 , .一 Ka 度 计插入巧克力 流体 中心部位测量它的温度 在 3 00 1 时, 就可 测定 粘 度 了. . 根 据 巧 克力 流体 在 3 的粘 度 比较 大, 00时 因 而就 选 用 3号 和 4号转 子分 别 来 测 定 它 的 粘度. 式 中 流体的粘度 仪 器 常数 ( p s) a r . 口 偏 转 角. 根据 JG 1- 1 . 2 8 旋转粘度甘检定规程,对 I 5 ND卜 1型 旋 转 粘 度 计 进 行 检 定, 澍 出 仪 器 的 常 数 值 翊 表 2. _ 2 毫 值 根据 被 测 流 体 的粘 度 , 表 l可供 选择 转 子 和转速大 小的参考 先 装保 护槊, 再 仔 细 装上 转子 , 将 仪 器 慢 裹 1 #/ #/ 被翻梳体牯 6 o 3 0 l 2 6 备 注 . # 0 1 e 0 3 O e 备 注 0 丰 橙 (因 坏 的) 1 0 1 00 2 0 20 0 5o 5o o l oo l ,o O 3 2 2 4 6 3 94 08 g8 71 2 . 5 0 l O 2 0 5 oo 0 r OO 50 o 2 0 4 0 l 0 , 2 o o 0O 3 i , 0 O 03 o o 1 0 2 0 0 50 031 0 0 00 0 0 0 0 , 0 0 o 1 1 6 4 o. 9 1 8 6 J 9 3 9 B B 6 3 4 2 一 3 维普资讯 测定非牛顿 流体 的表 观粘度( 非牛顿牯 度) 时 , 需 要 固 定 转子 ,转 速 和 测定 时 间, 在 这 样 的条件 下测得的表观 粘度复现性好, 枢对误 差 小 . 将 测 得 巧 克 力 流 体 的 表 观 粘 度 列 于 表 3. 现 / 谢定 列 定 时 间 袭5 l 植蔼赢俸 l 测定温度 名 转 干 号 数 转 建- 转于常数 4 定时括 被潮流体 I 葺 洼 1 6 5 1 K 1小 时 测 完 3 0 l; 3帱 4 膜序 8 . 9 午 791 上 2 8 . . 9 午 79I 上 8 . 9 午 7 91上 8 . 9 午 791 上 8 . 9 午 T9 上 6 称 i (c .) 针 所 指 格 晰 ( 丹, K( a s 偏转 角 ) rP s 转, mP ) 数( ( ) a 3 0 3 0 3 0 l . 帅 3 l6 q l63 9 16 3 9 lB 3 q 1 6 9. 1 3 9 B 6 92 6 ql 6 q4 6 . q5 16 29 3 4 . l6 2 1 38 17l 3 0 7 7 l 0 1T 3 60 6 巧 克 力 巧 克 力 巧 克 力 巧 克力 巧 克 力 巧 克 力 巧 克 力 巧 克 力 巧克 力 巧 力 3 0O 1 . 3 0 l 0 3 00 1 3 00 1 . 3 D1 0 3 0l 0 4 l 】547 3 4 . 】54D 3 B l543 3 S . 8 1 上 午 79 9 8 . . 9 午 7 91上 8 . . 9 午 7 91上 8 . 9 午 791 上 J 8 9. 上 午 7. 9 4 3 0 l 0 3 00. 1 3 0 16 3 q . l63 9 i 6. 9 3 由于 非 牛 顿 流 体 的 表 观 粘 度 与 切 应 力 和 切 据这些有关因素,变换测定条 件,测得巧克力 流 体 的 表现 牿 度 如 表 4. 变速度有关,还与存放 的时 间长短等有关, 根 袭 4 瓢序 捌足 时 屑 体 名 称 ( ) 母 敦 ( / ) -) 转 丹 s Id l 8 5 4 84 2 . 3 I平 均 值 ( a mP ) 16 6 60 7 8 9 0 午 巧 克 力 3 7 2 上 0 0 1 8 5 r 8 4 4 4 8 . 2上午 7q 0 巧克力 3 . o 01 6 916 8 2 l 52 27 . 5 2 43 3 0 6j 3 .下 克 l D 890午巧 力3 1 72 0 4 8 . 0 午 巧 克 力 l 79 2下 3 00 1 6 1 7 g7 9 8 4 9 16 B 2 . 78 . 1s 1 5I s . 9 32 4 2 J 2 2 75 8 0 77 2103 7 9 . 已知牯 崖为67 1 01 5 7.下 克 3 o 89D午巧 力l 1 . 2 0 8 l 午 基 硅 油loo 1 79 2上 甲 3 . 8 . . 2 f 7q 2下 甲基 硅 油 00 1 3 l 3 日 63 60 q 331 9 . q 9 6 0e 6 5 6 3 l 2 q 1 8 T 163 9 . 3 . 15 6 25 6 f 6 6 6 2 5 25 194 3 l 3 l5 15 6 l3 ( a - mP ) 8 .2 9 2下午 甲基硅油1 0 1 3 0 . 8 . .2 午 基琏 油 l0 . 792 下 甲 3 0 1 9 6 B1 9 7 8 1 6 . 22 6 I 30 6 32 6 114 D 8 6 l 6 . 6 9 24 24 10 2 . 1 褪 量结 果分 析 表 明 复 现 性 好 ,标 对 0次 4 六 ,对 测定 结果 进行 分析 1 测 定 非 牛 顿 流 体 的 表 现牿 度, 只 要 条 . 件 固定 , 铡 定 的 时 间短 , 得 的结 果 复 现性 好, 测 相 对 误 差 小. 表 3中测 得 的 1 O次 数 据是 测 定 时 间 在 1小 时 内 完成 的, 温 度 ,转 子 ,转 速 都 是 相 同的 条件 . 一 准 偏差 为95 a s 相对 误 差 为 0. 和. mP , 7 在生 产 巧 克力 的工 艺流 程 中 , 只要 工 艺 条 件 规定 在 什 么 条件 下巧 克 力 的 表观 粘 度 最 适 合 定型,就按照工艺规 定的条件 下测 定 它 的 粘 度 , 为 工艺 定型 提 供 依 据 . 2 .从 表 4测 得 朐 9 数 据 中论 证 了 以 下 组 24 一 维普资讯 几个 问题 , 选 择转子 的号数 ( 子的大小) 和甩它 的 转 , 值 来计 算 读 数 的格 数 ( 器 说 明书 规 定 读 数 务 仪 必 在 3 9 0 0格 之 间 为 佳 ) 例 如 巧 克 力 流 体 , 在 3 0C时 的 粘度 为 1 6 3 a., 4号 转 予 在 3 0 mP s 3 转 / 时, 它 的 值 是 1 6 3 a s O 分 9 mP ,它 的读 (1 从 测 定 顺 序 1与 3 数据 比 较 ( ) 组 或 2与 4) 它 们 的 转 子 与 转 速 相 同, 只是 测 定 , 的 时 间 不 同, 测 得 的结 果 不 同, 上 午 测 得 的 值 小, 下午 测 得 的值 大. 其 原 因是 非 牛 顿 流 体 经 搅 拌 和 随 着存 放 时 间 的加 长 , 巧 克 力 流 体 内部 结 构 和 物 理 性 质 在发 生 变化 , 所 以测 得 的 表 观 粘度 不一 致. 数 ( 数 ) 16 3 1 63=6 , , 正 好 在 格 = 0/ 9 . 3 93格 3 9 格之 间, 所 以 选择 4号 转 子 , 把 转 速 开 0 0 到 3转 / 就 比较 理 想 了. O 分 ( 2) 从 测 定 顺 序 3与 4组 数 据 ( l与 或 2) 比较 ,转 速相 同, 转子 大小 不 同. 转 子 体 积 小 ( 子 号 数 大 的) 测定 的值 大, 转 子 体 积 转 2 .温 度 是 影 响牯 度 的 主 要 因素 , 因 此 要 严 格 控 制 温 度, 并且 必 须 稳定 1 5分 钟 , 波 动 不 大 于 0 1 . . 大 ( 子 号 数 小 的) 测 定 的值 小 . 因非 牛 顿 流 转 体 的牯 度 与 切 应 力 有关 . 转 子大 小 不 同, 即表 面 积 不 同, 它 的切 应 力 不 同. (3 从测 定 顺 序 4与 5组 数据 比 较 , 转 ) 予 相 同 , 转 速不 同, 转 速小 的测 定值 大, 转 速 大 的测 定 值小 . 周 非 牛 顿 流 体 的 牯度 与切 变 速 3 .装 卸 转 子 时 要 十 分 小 心 操 作 , 不 要 使 转 子横 向 受 力 ,转 子 转 动 必须 同心 ,不 能有 摆 动 和 振 动 , 因 此 仪器 要 调 水 平 ,安 装 垂 直 . 4 电源 电压 和频 率要 稳 定 . 如果 频 率 变 . 化 , 需 要 按 下 列公 式 修正 , 即 度有关,转速不 同,它 的切变速度不 同. 从 以 上 5组 数 据 充 分 证 明测 定 非 牛顿 流 体 舶 表 观 牯 度 是 比较 困难 的, 只 有 在给 定 的条 件 下 , 在 某 一时 间范 围 内,可 以测 得 相对 误 差 在 1%范 围 的数 据 , 一般 只能 达 到 5嘶. 3 从表 4测 定 顺 序 6, 7, 8, 9的 4 . 实牯=示度妻 际度指粘 5 .开 始 不 知 道 被 测 流 体 的粘 度 值 时 , 由 应 小 到 大 试 转 子 , 由慢 到 快 试 转 速 但 在 测 定 非 牛顿 流 体 时, 只 可 变 换 转 速 , 不 能 同时 更 换 转 子, 当变 换 转 速 达 不 到 要 求 时, 再 更换 转 子 . 6 保 证 被 测 流体 必 须 均匀 ,要 充 分 搅拌 . , 7 ,测 定 时尽 量 将转 子置 于被 测 流 体 中心 , 组 数据 中进行 比较 .被 测流体是 甲基硅油 ( 牛 顿 流体 ) 它 的 动力 粘 度 为 67 .r