[發明專利]一種適用于高壓下及低沸點物質液相粘度的測量方法

無效

• 申請號: 200610105252.6
• 申請日: 2006-12-22
• 公開（公告）號: CN101086472A
• 公開（公告）日: 2007-12-12
• 發明（設計）人: 何茂剛;張穎
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N11/04
• 分類號: G01N11/04;G06F19/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 李鄭建

技術領域

本發明屬于流體熱物理性質測量領域，涉及一種適用于高壓下及低沸點物質液相粘度測量的新方法。

背景技術

粘度是流體主要的熱物性參數之一。粘度及其測量在國民經濟的許多領域有著較廣泛應用，例如在石油、化工、食品、建材、煤炭、冶金、航天、醫藥等領域中，粘度測量是控制生產流程、保證安全生產、控制與評定產品質量、醫藥診斷及科學研究的重要手段。根據不同的測量原理，粘度測量可分為：毛細管法、旋轉法、落體法、振動法、平板法、粘度杯法等。

在眾多粘度測量方法中，毛細管法是工程及實驗研究中廣泛應用的一種方法。然而，由于毛細管粘度測量方法在測量原理及裝置設計上的不足，使得它在實際應用過程中存在許多缺陷，例如：

1)測量公式需要有針對性的進行動能修正、末端修正；

2)毛細管兩端儲液容器液面上存在表面張力，當兩液面性質不同時，兩液面上表面張力不能相互抵消，影響測量精度；

3)一個試驗周期只能完成一個特定剪切率下的粘度值測量，在測量非牛頓流體粘度時，由于非牛頓流體粘度測量需要在不同剪切率下進行，因此大大增加試驗強度；

4)讀取管道中液柱高度時，多數是通過人眼進行觀察，即使使用了探針傳感器，雖然避免了人眼讀數的偏差，但是由于探針與液體表面接觸，改變了液面狀況，同樣影響測量精度；

5)在測量高分子溶液時，高分子不僅會在毛細管壁面上吸附，導致有效管徑減小，而且還可以導致毛細管界面性質發生顯著變化，使測量結果不準確。當毛細管管徑過細時，在測量血液、泥沙懸浮液等流體粘度過程中，會發生管徑效應，也稱∑效應。

其他粘度測量方法同樣存在類似的不足，鑒于篇幅原因，此處不作展開說明。

鑒于以上諸多原因，發展新型粘度測量方法已成為工程上及學術界亟待解決的課題。同時，隨著電子和計算機技術的發展，大量電子器件及計算機控制系統逐漸地應用到粘度測量系統中來，也為高精度、高效率、高自動化程度的粘度測量方法的發展提供了必要的前提。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種可有效的避免傳統毛細管法種種缺陷、測量周期短、測量精度高、測量范圍廣、自動化程度高、適用于高壓下及低沸點物質液相粘度測量的新方法。

為了實現上述任務，本發明采取如下的技術解決方案：

一種適用于高壓下及低沸點物質液相粘度的測量方法，其特征在于，該方法選擇直線狀、內徑均勻一致的玻璃管，在該玻璃管內置入一定量的待測液體，待測液體在玻璃管中形成一段液柱，該液柱組分物質為不可壓縮流體，且該液柱在玻璃管內壁上無滑移；液柱內部的流動為等溫層流流動，液柱兩端面受到的壓強相等；采用儲液器實現低沸點物質和高壓條件下的液體粘度測量；在穩定的溫度環境下使玻璃管傾斜一定角度，當液柱沿玻璃管軸向勻速運動時，根據液柱運動平衡方程即可測出待測液體粘度.

本發明的傾斜管式粘度測量方法有效地避免了傳統毛細管粘度計由于計算公式上所作簡化及裝置設計中的不足而帶來的測量精度不高的缺點。適用于測量常壓及高壓下物質的液相粘度，如有機制冷劑等低沸點物質、高分子物質及其溶液等。該方法具有適用范圍廣、測量周期短、測量精度高、所需待測液體少、測量過程操作簡單、易于實現自動測量等優點。

附圖說明

圖1是玻璃管中液柱流動模型圖(管道截面為圓形)；圖中，1為管道半徑R，2為液柱后端面接觸角θ_c，b，3為積分半徑r，4為參考截面，5為層流邊界層，6為管道傾角α，7為液柱前端面接觸角θ_c，f。

圖2是傾斜管式粘度測試系統組成示意圖；

圖3是粘度測量本體子系統裝置圖；圖中：31、充氣閥門(充氣口)，32、注液閥門(注液口)，33、玻璃管位移裝置，34、玻璃管支架，35、有機玻璃恒壓套筒，36、儲液器，37、儲液器充注閥門。

圖4是粘度測量本體子系統設計圖；圖中：41、有機玻璃圓筒，42、注液側外法蘭，43、玻璃管支架移位側外法蘭，44、不銹鋼支桿，45、注液側內法蘭，46、玻璃管支架移位內法蘭，47、測量用玻璃管，48、細牙螺桿。

圖5是常壓環境下測量裝置圖；圖中：51、導軌，52、滑塊，53、光電傳感器安裝支架，54、內徑均勻已知、直線狀玻璃管。

圖6是傾角控制子系統組成結構圖；圖中：61、高精度立式轉臺，62、粘度測量本體，63、轉臺支架，64、調平底腳。