[發明專利]一種連續可變內徑單管落球測量的粘滯系數測量裝置及其方法

有效

• 申請號: 201710544679.4
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN107192639B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 馮元新;彭鼎文;宋彪
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: G01N11/12
• 分類號: G01N11/12
• 代理公司: 杭州萬合知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33294
• 代理人: 丁海華

本發明公開了一種連續可變內徑單管落球測量的粘滯系數測量裝置及其方法，包括筒壁(1)，筒壁(1)上設有緊箍帶(2)，筒壁(1)底部設有橡膠套(3)；所述筒壁(1)為卷制的矩形塑料片，筒壁(1)卷制重合處形成內層(13)和外層(14)，內層(13)上設有一組直角梯形狀內突起(15)，外層(14)上設有一組與內突起(15)等大反向的外突起(16)；所述筒壁(1)上設有圓周刻度(11)和高度刻度(12)。本發明裝置具有占用空間小、成本低和數據采集豐富特點。采用本發明裝置的測量方法測量效率高，測量也更加精確。

技術領域

本發明涉及一種粘滯系數測量裝置及其方法，特別是一種連續可變內徑單管落球測量的粘滯系數測量裝置及其方法。

背景技術

粘滯性是流體特有的物理性質，粘滯系數是流體層流間的重要力學參數，與流流體的性質、溫度和流速有關。當液體流動時，平行于流動方向的各層流體速度都不相同，于是在各層之間就有摩擦力產生，這一摩擦力稱為粘滯力，它的方向平行于接觸面，其大小與速度梯度及接觸面積成正比，比例系數η稱為粘度，它是表征液體粘滯性強弱的重要參數。

液體的粘滯性的測量不僅有其物理意義，而且在物理學、化學化工、生物工程、醫療、航空航天、水利、機械潤滑和液壓傳動等領域有廣泛的應用。

現有的測量液體粘度方法主要包括：泊肅葉法、轉筒法、阻尼法和落球法。落球測量法多指多管落球法，是將一組不同直徑的管子安裝在同一水平底板上,每個管子上均設有距離為某一定值的兩跟刻度線，管子內裝有同種待測液體并且液體沒過上刻線適當距離。通過測量小球下落經過不同管子刻線所需時間，反推出理論上小球在無限廣闊的液體中經過相同距離所需時間，求得收尾速度，進而計算粘滯系數。

由以上內容可知，現有的落球測量裝置需要多個實驗管，占用空間大，并且較大直徑的實驗管需要定做，成本更高。然而由于實驗管為固定直徑，可以采集的數據仍然有限。

在采用普通測量裝置的測量方法中，每測一次數據便要更換一個實驗筒，因此這種方法比較耗時，效率較低。由于普通裝置的實驗筒數量較少，可以測得的實驗數據也較少，導致實驗結果不精確。

因此，找到一種低成本、占用空間小和數據采集豐富的測量方式是目前本領域技術人員急需解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種連續可變內徑單管落球測量的粘滯系數測量裝置及其方法。本發明裝置具有占用空間小、成本低和數據采集豐富特點。采用本發明裝置的測量方法測量效率高，測量也更加精確。

本發明的技術方案：一種連續可變內徑單管落球測量的粘滯系數測量裝置，包括筒壁，筒壁上設有緊箍帶，筒壁底部設有橡膠套；所述筒壁為卷制的矩形塑料片，筒壁卷制重合處形成內層和外層，內層上設有一組直角梯形狀內突起，外層上設有一組與內突起等大反向的外突起；所述筒壁上設有圓周刻度和高度刻度。

前述的連續可變內徑單管落球測量的粘滯系數測量裝置，所述內突起的斜邊角度為30度。

前述的連續可變內徑單管落球測量的粘滯系數測量裝置的測量方法，包括以下步驟：

1)在內徑為D的單管內倒入液體，液體沒過距離為S的兩條刻線中的上刻線；

2)使直徑為d的小球在上述單管內的液體中自由下落，記錄小球經過兩條刻線所用時間t；

3)連接改變單管內徑D，倒入或吸出液體使其始終沒過所述上刻線，并重復步驟2，記錄相關數據；

4)以t為縱坐標，d/D為橫坐標擬出直線，畫出該直線與縱軸交點，求得t₀；

5)根據公式求得首尾速度v₀，又根據公式已知小球密度ρ，液體密度ρ₀，小球直徑d，求得液體粘滯系數η。