[發明專利]寬測量空間轉筒式流變儀

無效

• 申請號: 201010107278.0
• 申請日: 2010-02-06
• 公開（公告）號: CN101793662A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 徐繼潤;丁仕強;徐俊杰
• 申請（專利權）人: 大連大學
• 主分類號: G01N11/14
• 分類號: G01N11/14
• 代理公司: 大連八方知識產權代理有限公司 21226
• 代理人: 高杰

所屬技術領域

本發明屬于化學工程領域，具體涉及一種寬測量空間轉筒式流變儀的測量方法

技術背景

在傳統的轉筒式流變儀中，假定測量空間(即轉子與容器壁之間)內的流體 為無粘性的理想流體，于是有動量矩守恒定律，即

ru(r)＝c????????????????(1)

這里c為常數，u(r)為半徑r處的流體線速度。在半徑r處的流體剪切速率D為：

D=-rdω(r)dr---(2)]]>

其中ω(r)為半徑r處的流體旋轉角線速。考慮轉子壁面與容器內壁面的邊界條件(假定內筒 旋轉)：

r＝R_c，ω＝0；????????????????????(3)

r＝R_b，ω＝ω₀

其中R_b、R_c分別為內、外筒半徑。經推導可得在轉子壁面上(r＝R_b)的剪切速率為：

Dw=2ω0Rc2Rc2-Rb2---(4)]]>

可見，對一定的轉子與容器，只要給定轉速，即可得到剪切速率。公式(4)是常用的筒 式轉筒式流變儀測量與計算流體剪切速率的依據(Brookfield?Engineering?Laboratories， INC：More?Solutions?to?Stick?Problems.)。

依據上述原理，在流變儀測量空間內流動的流體應是理想流體，因為表示動量矩守恒定 律的公式(1)只對理想流體才成立。而理想流體是不存在粘性的流體，從無粘性流體出發導 出的速度分布卻要作為粘度測量的依據，這顯然是相互矛盾的。但如果控制轉子與外筒間的 間距，則(1)式可以近似使用。如圖1所示，由于實際流體粘性導致的能量耗損，流動空間 的實際流體切向速度u(r)要小于理想流體的切向速度，但當外筒半徑向轉子半徑靠近即內外 筒間距縮小時，兩者的差距逐漸減小。如果轉子與容器壁的間距足夠小(如容器半徑從圖中 的R_c減小到R′_c)，則實際流體的速度分布與理想流體很接近。這就是轉筒式粘度計的內外筒 間距取得很小的緣故。

傳統轉筒式流變儀內外筒之間的狹窄空間對于均質流體的粘性測量并無影響，但若用其 測量易沉降的非均相流體，如顆粒較大的懸浮漿體，則有相當困難。因為解決測量過程中的 顆粒沉降問題，需要考慮流體的循環，此時狹窄的循環空間使實際操作幾乎難以進行；此外， 若測量經絮凝處理后的懸浮液，則流動空間的狹小還將對絮體產生與剪切無關的擠壓破碎作 用，影響對流體實際流變特性的判斷。

發明內容

為了解決用轉筒式流變儀測量易沉降懸浮液時流體循環空間寬度不足的問題，本發明提 供一種寬測量空間轉筒式流變儀的測量方法。

本發明的原理與計算模型研究：