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黏度和粘度計(jì)的詳細(xì)描述及粘度計(jì)的幾種主要類型

2011-04-25

                                黏度和粘度計(jì)的詳細(xì)描述及粘度計(jì)的幾種主要類型

     全球紡織采購(gòu)供應(yīng)鏈色彩解決方案商——天友利，近幾年來(lái)，越來(lái)越多的頂尖零售商和服裝品牌廠家選擇天友利作為自己的優(yōu)選或共選色彩技術(shù)提供商。產(chǎn)品涉及行業(yè)：塑料、 涂料、 紡織、 汽車、 化妝品、 數(shù)碼影像、 印前 、印刷、 油墨、 色覺(jué)測(cè)試、 包裝等。
粘度是表示流體的內(nèi)磨擦的物理量，是一層流體對(duì)另一層流體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻力。流體的粘度隨溫度而變，溫度升高，液體粘度減小，而氣體粘度增大。壓力對(duì)液體粘度基本上無(wú)影響，而對(duì)氣體粘度的影響只有在極高或極低壓力下才比較明顯,因此不注明溫度條件的粘度是沒(méi)有意義的。
對(duì)于流體,我們通常可以把它們分為兩大類.1.牛頓流體,也就是理想流體,符合牛頓定律即兩相鄰流體層之間的單位面積上的內(nèi)摩擦力（實(shí)際上是表面力中的切應(yīng)力，又稱剪應(yīng)力，）與兩流體層間的速度梯度dv/dy成正比，所有的氣體和大部分低分子量（非聚合的）液體或溶液均屬于牛頓型流體。.2.非牛頓流體,凡是不符合牛頓流體公式的流體,統(tǒng)稱為非牛頓流體.其中,流變行為與時(shí)間無(wú)關(guān)的有:假塑性流體,脹塑性流體和賓漢(Bingham)流體.而流變行為跟時(shí)間有關(guān)的,又分為觸變性流體和震凝性(即反觸變性)流體
    粘度值的表示方法：
a.絕對(duì)粘度：分為動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度。液體中有兩層面積各為1平方厘米和相距1厘米的油液，相對(duì)移動(dòng)速度為1厘米/秒時(shí)所產(chǎn)生的阻力，叫動(dòng)力粘度。單位原是"泊"（P），實(shí)用單位是"厘泊"（CP）。換算成現(xiàn)行的法定計(jì)量單位用下式：
1泊（P）= 0.1帕*秒（Pa*S）
1厘泊（CP）= 0.01泊（P）= 1毫帕*秒（mPa*S）
在同一溫度下液體的動(dòng)力粘度與其密度的比值即為運(yùn)動(dòng)粘度。單位原是"斯"（St），實(shí)用單位是"厘斯"（cSt）。換算成先現(xiàn)行的法定計(jì)量單位可用下式：
1斯（St）= 10-4m2/s
1厘斯（cSt）= 1mm2/s

 黏度和粘度計(jì)的詳細(xì)描述

b.相對(duì)粘度：在工業(yè)生產(chǎn)中用各種特定儀器計(jì)量的粘度,例如恩氏的條件度，開(kāi)口杯的時(shí)間。這些數(shù)值一般可通過(guò)公式轉(zhuǎn)為絕對(duì)粘度。
     粘度計(jì)的幾種主要類型：
（1）旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)：它們通過(guò)浸入被測(cè)液中的轉(zhuǎn)子的持續(xù)旋轉(zhuǎn)形成的扭矩來(lái)測(cè)量粘度值，扭矩與浸入樣品中的轉(zhuǎn)子被粘性拖拉形成的阻力成比例，因而與粘度也成比例。1934年，Brookfield賣出了他的第一臺(tái)表盤(pán)式粘度計(jì)，此后，他與父親和兄弟一起開(kāi)辦了一個(gè)公司并將表盤(pán)式粘度計(jì)投放市場(chǎng)，這一產(chǎn)品后來(lái)成為世界粘度計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。許多協(xié)會(huì)及工業(yè)規(guī)范采用了布氏粘度計(jì)，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中的NDJ系列就是仿制它的,其中NDJ-1相當(dāng)于Brookfield的LVDV系列。
它測(cè)的是牛頓流體的絕對(duì)粘度和非牛頓流體的表觀粘度，對(duì)于有觸變性的流體會(huì)出現(xiàn)讀數(shù)先是很大，然后逐漸減小的現(xiàn)象，使用不同的轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速得到的粘度值是不同的。所以對(duì)我們測(cè)的象水煤漿只有固定轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)速，穩(wěn)定一段時(shí)間測(cè)定的數(shù)值比較才有參考價(jià)值。
     還有一種連續(xù)追蹤淀粉糊化過(guò)程中粘度變化常用的布拉班德粘度計(jì)據(jù)說(shuō)也是同樣原理，但我沒(méi)用過(guò)不敢評(píng)論。
（2）毛細(xì)管型：它的方法是在某一恒定的溫度下，測(cè)定一定體積的液體在重力下流過(guò)一個(gè)標(biāo)定好的玻璃毛細(xì)管粘度計(jì)的時(shí)間，粘度計(jì)的毛細(xì)管常數(shù)與流動(dòng)時(shí)間的乘積，即為該溫度下測(cè)液體的運(yùn)動(dòng)粘度。毛細(xì)管有烏氏、品氏、芬氏、逆流等多種形式，我們常用的是烏氏毛細(xì)管。使用時(shí)要注意要正確的選擇毛細(xì)管。即試樣在毛細(xì)管內(nèi)流動(dòng)時(shí)間不能少于200秒。若流動(dòng)時(shí)間過(guò)快液體在毛細(xì)管內(nèi)流動(dòng)時(shí)會(huì)變成湍流而不適用于伯努力方程(Poiseuille)造成計(jì)算公式的偏差。另一方面若流速過(guò)快易造成視覺(jué)的偏差，而影響了分析的精度。測(cè)試樣品應(yīng)無(wú)雜質(zhì)，否則它會(huì)粘附于毛細(xì)管壁使試樣流動(dòng)時(shí)間增加造成結(jié)果偏高。
（3）杯型：為了加快流速，節(jié)省測(cè)量時(shí)間，毛細(xì)管長(zhǎng)度縮短，管徑擴(kuò)大，做成短管型或開(kāi)口粘度杯。 它們測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單易行，便于現(xiàn)場(chǎng)操作而被廣泛采用。如恩氏粘度計(jì)、美國(guó)的福特杯和日本察恩杯等，我國(guó)參考福特4號(hào)杯，略作改動(dòng)后制成我們常用的涂-4杯。雖然它可把液體流出粘度杯的時(shí)間t（秒）通過(guò)公式換算成運(yùn)動(dòng)粘度。但我個(gè)人認(rèn)為它的精度不高，又沒(méi)法控溫，換算意義不大，反而用時(shí)間來(lái)表示比較直觀。
（4）落球型：雖然我在大學(xué)時(shí)做過(guò)用落球法測(cè)定粘度的物理實(shí)驗(yàn)，但是目前市場(chǎng)上落球式粘度計(jì)似乎只有德國(guó)HAAKE公司，據(jù)說(shuō)在30年代就發(fā)明了這種粘度計(jì)。它的宣傳資料說(shuō)“這是一種簡(jiǎn)單且精確的粘度計(jì)，適用于從氣體到低，中粘度的透明或半透明流體。在工業(yè)和研究領(lǐng)域至今仍有它很重要的地位，尤其是用于測(cè)定低粘牛頓流體，如人血漿，飲料，啤酒等.”但我目前還沒(méi)聽(tīng)說(shuō)中國(guó)哪個(gè)行業(yè)將它作為標(biāo)準(zhǔn)，因此也沒(méi)見(jiàn)誰(shuí)用過(guò)。
（5）其它：粘度的測(cè)定針對(duì)不同樣品，有著行業(yè)習(xí)慣和特點(diǎn)，我這里舉的只是一些通用的例子。
其實(shí)實(shí)際還有很多種,比如在廠里一次報(bào)告中提到測(cè)定焦?fàn)t里煤的流動(dòng)性，有一種特定的粘度計(jì)，在寫(xiě)這個(gè)貼子時(shí)我看到過(guò)GBX公司Viscodrop可以測(cè)量在加熱爐中熔化的玻璃或陶瓷液滴的粘度，可以進(jìn)行粘度、表面張力和接觸角測(cè)量，溫度范圍從室溫到1000 ℃或2100 ℃。由于僅是宣傳，其原理和使用效果還不清楚。
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