[實用新型]一種測量高粘流體粘度的裝置

有效

• 申請號: 201120291163.1
• 申請日: 2011-08-11
• 公開（公告）號: CN202216889U
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 陳奇峰;陳廣學;唐寶玲;邰晶磊
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N11/14
• 分類號: G01N11/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及高粘度流體，包括印刷行業中廣泛采用的膠印油墨及石油行業中的高粘度原油的流動情況，具體涉及一種測量高粘流體粘度的裝置。

背景技術

印刷行業廣泛使用的膠油墨、石油行業開采出的原油等，其有效粘度非常高，通常在幾十到幾百Pa·s,采用傳統檢測儀器很難測得其流動時的有效粘度。

流體粘度是指流體在受到外力作用時抵抗油墨發生變形的阻力，我們通常指的流體粘度指流體受到剪切作用時表現出的流體內部層間的摩擦阻力。從能量的觀點看，流體特別是高粘流體的粘度實質上是一種能量的耗散，即高粘流體受到外力作用時，由于摩擦作用而產生熱量導致溫度升高，并以熱的方式被消耗。當高粘流體達到流體化狀態時，必然導致能量耗散，因此可以從能量耗散來定義高粘流體的流體化狀態。高粘流體湍動的能量是大尺度的漩渦體直接從外部機械條件中獲得，即湍流發生器對它施加的剪切應力，大尺度的湍流渦體間存在著能量交換，并且進一步向小尺度的渦流體傳遞，而小尺度渦流體則由于粘性作用引起了能量耗散過程，這種過程最終以熱的形式散發出去。

由于高粘流體在湍流過程中的能量耗散最終以熱的形式發散出去，導致高粘流體在湍動中耗散的能量非常大，而且耗散率很快，整個剪切室內的高粘流體在很短的時間內就達到了很高的溫度，這就為實驗手段采集懸浮液能量耗散率提供了條件。高粘流體在三維湍流中由于能量耗散而產生的溫度場分布從側面反映了其流場及湍動動能的分布，因為化工行業中任何一種攪拌及混合過程，在質量與動量傳遞的同時，都伴有能量和熱量的傳遞，因此當高粘流體達到均勻湍動時，其熱量傳遞也必然達到平衡狀態，即整個流場的溫度達到均勻或者變化的速率相同，這便是“溫測法”的檢測原理。

本實用新型根據高粘流體的流體力學特性，自行設計開發了一種測量高粘流體粘度的裝置，該裝置主要測試高粘流體完全湍流時的溫度變化及高剪切轉子的剪切力，測量過程中高粘流體溫度的變化使用熱電阻式溫度傳感器探頭來采集，檢測中沿剪切室半徑方向安裝三個傳感器探頭，其中一個通過轉子的中空軸，且插入的深度由低到高，在計算中所用的數值為幾個傳感器采集值的平均值，轉子剪切力則通過變頻調節器中的讀數及轉子結構計算得出。該裝置的研制將為我國印刷用膠印油墨及高粘石油的物性檢測提供必要的試驗研究手段，在工程實踐中具有重要的意義。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的缺點和不足，提供一種對高粘流體如印刷用膠印油墨及高粘度石油等流體的粘度進行檢測的裝置。

本實用新型的目的通過如下技術方案實現：

一種測量高粘流體粘度的裝置，包括電動機1、湍流發生器、電機變頻器6、若干個溫度傳感器8、數據采集卡9、計算機10，所述湍流發生器由高傳動軸2、機械密封3、流體化剪切室4、剪切轉子7構成，湍流發生器全封閉，并在其外壁包有保溫材料11；所述高剪切轉子7的轉軸為中空結構，溫度傳感器8插入中空結構中；電動機1上安裝電機變頻器6，并置于支座5上。

所述流體化剪切室4主體材料采用不銹鋼材料，封蓋采用高強有機玻璃。

所述高剪切轉子7由螺旋葉與攪拌棒構成。

所述流體化剪切室4的電動機1由電動機變頻器6控制，電動機1轉速和頻率由電機變頻器6測得。

所述轉子7轉速達到2300~2700轉/每分鐘，流體化剪切室4的高粘流體處于完全湍流狀態。

所述數據采集卡9記錄的溫度值是所有溫度傳感器8采集值的平均值。

所述若干個溫度傳感器8中，其中一個溫度傳感器8通過轉子的中空軸，其余溫度傳感器8沿流體剪切室4半徑方向安裝，插入深度由低到高。

本實用新型的原理：高剪切轉子由電機直接帶動，在高速旋轉中產生高剪切力，使剪切室里的高粘度流體實現流體化，達到完全湍流，高粘流體完全湍流時，主要測試高粘流體的溫度變化及高剪切轉子的剪切力，測量過程中高粘流體溫度的變化通過熱電阻式溫度傳感器探頭來采集，檢測中沿剪切室半徑方向安裝三個傳感器探頭，其中一個通過轉子的中空軸，且插入的深度由低到高，在計算中所用的數值為幾個傳感器采集值的平均值，通過數據采集系統測得高粘流體在流體剪切室內達到完全湍流后的能量耗散值，結合其它流體動力學參數則可得出高粘流體的有效粘度值。

本實用新型與現有技術相比具有如下優點：

1、檢測裝置操作簡單，采用高強有機玻璃管道作為封蓋，不銹鋼為剪切室及轉子主體材料，剪切室外面包有保溫層，高粘流體與外界沒有能量交換，因此該裝置不僅可以很好觀察流體高粘流體完全湍流時的情況，數據采集系統可以對試驗過程中的數據進行全程自動采集；