粘度計(Viscosimeter) 用于測量流體(液體和氣體)的粘度的儀器。粘度是表示流體在流動時,流體內(nèi)部發(fā)生內(nèi)摩擦的物理量,是流體反抗形變的能力,是用來鑒定某些成品或半成品的一項重要指標(biāo)。粘度隨流體不同而不同,隨溫度變化而變化。主要有毛細(xì)管粘度計,旋轉(zhuǎn)粘度計和落球粘度計三類。
液體在流動時,在其分子間產(chǎn)生內(nèi)摩擦的性質(zhì),稱為液體的粘性,粘性的大小用粘度表示,是用來表征液體性質(zhì)相關(guān)的阻力因子。絕緣油的粘度與一般液體的粘度概念相同,就是液體的內(nèi)摩擦,即表示絕緣油在外力作用下,作相對層流運(yùn)動時。絕緣油分子問產(chǎn)生內(nèi)摩擦阻力的性質(zhì)。絕緣油的內(nèi)摩擦力愈大,粘度也愈大,流動愈困難,散熱性能差。
粘度的表示方法較多,大體可分為兩類:按粘度定義直接測得的粘度稱為“絕對粘度",如動力粘度、運(yùn)動粘度等。若在一定條件下與已知粘度的液體比較所測得的粘度稱為“相對粘度"或“條件粘度",如恩氏粘度等。
根據(jù)測定方法,粘度一般分為三種:動力粘度、運(yùn)動粘度和恩氏粘度。
1、機(jī)器一定要保持水平狀態(tài)
2、轉(zhuǎn)子放入樣品中時要避免產(chǎn)生氣泡,否則測量出的粘度值會降低,避免的方法是將轉(zhuǎn)子傾斜的放入樣品中,然后再安裝轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子不能碰到杯壁和杯底,被測量的樣品必須沒過規(guī)定的刻度。
3、再測量不同的樣品時,必須保持轉(zhuǎn)子的清潔和干燥,如果轉(zhuǎn)子殘留有其它樣品或清潔后殘留的水,就會影響測 量的準(zhǔn)確度
4、酸性(PH)大不能超過2,如果酸性過大應(yīng)選用特殊轉(zhuǎn)子,使用ULA時要確定好樣品量(只需16ml)
5、根據(jù)測定的粘度范圍選擇粘度標(biāo)準(zhǔn)液,并在每次使用粘度計或流變儀前對儀器進(jìn)行驗證,或定期校驗,以保證測量的準(zhǔn)確性.可提供各粘度范圍的符合牛頓流體性質(zhì)的硅油或油類標(biāo)準(zhǔn)品,精度±1%,粘度標(biāo)準(zhǔn)液的建議使用期限為自開封起一年。
6、連接轉(zhuǎn)子時要用左手輕輕托起并捏住心軸(主機(jī)上),右手旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子,這樣操作是為了保護(hù)機(jī)身內(nèi)的心軸和游絲,這樣可以延長儀器的使用壽命
7、取值要在數(shù)值比較穩(wěn)定時,否則取得的數(shù)值會存在較大的誤差
8、選擇轉(zhuǎn)子時,要看被測量的樣品的粘度和幾號轉(zhuǎn)子的測量范圍接近,就選幾號。
1.按操作方式分:毛細(xì)管式、旋轉(zhuǎn)式和振動式3種。
毛細(xì)管式粘度計:毛細(xì)管式粘度計通常為賽氏粘度計,是一種常見的粘度計。其工作原理是:樣品容器(包括流出毛細(xì)管)內(nèi)充滿待測樣品,處于恒溫浴內(nèi),液柱高度為h。打開旋塞,樣品開始流向受液器,同時開始計算時間,到樣品液面達(dá)到刻度線為止。樣品粘度越大,這段時間越長。因此,這段時間直接反映出樣品的粘度。
旋轉(zhuǎn)式粘度計:常見的旋轉(zhuǎn)式粘度計是錐板式粘度計。它主要包括一塊平板和一塊錐板。電動機(jī)經(jīng)變速齒輪帶動平板恒速旋轉(zhuǎn),依靠毛細(xì)管作用使被測樣品保持在兩板之間,并借樣品分子間的摩擦力而帶動錐板旋轉(zhuǎn)。在扭矩檢測器內(nèi)的扭簧的作用下,錐板旋轉(zhuǎn)一定角度后不再轉(zhuǎn)動。此時,扭簧所施加的扭矩與被測樣品的分子內(nèi)部摩擦力(即粘度)有關(guān):樣品粘度越大,扭矩越大。扭矩檢測器內(nèi)設(shè)有一個可變電容器,其動片隨著錐板轉(zhuǎn)動,從而改變本身的電容數(shù)值。這一電容變化反映出的扭簧扭矩即為被測樣品的粘度,由儀表顯示出來。
振動式粘度計:這種粘度計的工作原理是:處于流體內(nèi)的物體振動時會受到流體的阻礙作用,此作用的大小與流體的粘度有關(guān)。常用的振動式粘度計有超聲波粘度計,其探測器內(nèi)有一個彈片。在受脈沖電流激勵時,彈片產(chǎn)生超聲波范圍的機(jī)械振動。當(dāng)彈片浸在被測樣品中時,彈片的振幅與樣品的粘度和密度有關(guān)。在已知密度的情況下,可從測出的振幅數(shù)據(jù)求得粘度數(shù)值。
2.按工作方式分:離線粘度計(取樣檢測)、在線粘度計(24小時連續(xù)測量)、便攜式粘度計
3.按測量產(chǎn)品的種類:
錫膏粘度計:錫膏粘度計采用了螺旋泵式傳感器的共軸雙重圓筒型回轉(zhuǎn)粘度計,主要用來測量錫膏、膜厚粘膏、粘合劑、錫膏抗焊漆、液狀抗焊漆、其他的油墨、粘膏類等。根據(jù)測定部密封性,具有溫度調(diào)整技能,能夠連接到個人電腦,自動測量,數(shù)據(jù)讀取做自動計算。
便攜式粘度計:便攜式粘度計是采用共軸二重圓筒式,螺形線滑法泵傳感器維持固定流,根據(jù)連接攪拌粘度變化正確能測量粘體的粘度。
粘度控制儀:粘度控制儀能夠很好地管理涂料、墨水、粘著劑、食品、藥品、油等各種各樣的流體的粘度;采用共軸二重圓筒式;螺形線滑法泵傳感器維持固定流,能得到穩(wěn)定了的數(shù)值;接連根據(jù)攪拌粘度變化的粘性體的粘度正確能測量。
斯托默粘度計:斯托默粘度計是用于測定油漆和其他用KU值表示涂料粘稠度的測試儀器。該儀器遵循的設(shè)計依據(jù)為ASTM標(biāo)準(zhǔn)及GB9269—88標(biāo)準(zhǔn)。天津市精科材料試驗機(jī)廠是專業(yè)生產(chǎn)油漆、涂料、油墨設(shè)備材料試驗機(jī)及涂料行業(yè)試驗室專用設(shè)備的大型企業(yè)。本粘度計采用單片微機(jī),操作者不用查表即可從本儀器上直接讀得測樣品的KU值。
實際工程和工業(yè)生產(chǎn)中,經(jīng)常需要在線檢測流體的粘度,以保證佳的過程運(yùn)行環(huán)境和產(chǎn)品質(zhì)量,從而提高生產(chǎn)效益。通過在線測量過程中的液體粘度,可以得到液體流變行為的數(shù)據(jù),對于預(yù)測產(chǎn)品工藝過程的工藝控制,輸送性以及產(chǎn)品在使用時的操作性有著重要的指導(dǎo)價值。液體的特性往往和產(chǎn)品的其他特性如顏色,密度,穩(wěn)定性,固體成分含量和分子量的改變有關(guān)系,而檢測這些特性的方便和靈敏的方法就是在線檢測液體的粘度.在生產(chǎn)過程中 根據(jù)工藝技術(shù)要求的范圍進(jìn)行在線粘度檢測,可以大限度的減少產(chǎn)品的報廢率和生產(chǎn)線的停工期.
根據(jù)其測量原理,為了獲得準(zhǔn)確可靠的測量數(shù)據(jù)必須注意以下幾點:
一、儀器的性能指標(biāo)必須滿足國家計量檢定規(guī)程度要求。使用中的儀器要進(jìn)行周期檢定,必要時(儀器使用頻繁或處于合格臨界狀態(tài))要進(jìn)行中間自查以確定其計量性能合格,系數(shù)誤差在允許范圍內(nèi),否則無法獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。
二、特別注意被測液體的溫度。許多用戶忽視這一點,認(rèn)為溫度差一點無所謂,我們的實驗證明:當(dāng)溫度偏差0.5℃ 時,有些液體粘度值偏差超過5%,溫度偏差對粘度影響很大,溫度升高,粘度下降。所以要特別注意將被測液體的溫度恒定在規(guī)定的溫度點附近,對精確測量好不要超過0.1℃。
三、測量容器(外筒)的選擇。對于雙筒旋轉(zhuǎn)粘度計要仔細(xì)閱讀儀器說明書,不同的轉(zhuǎn)子(內(nèi)筒)匹配相應(yīng)的外筒,否則測量結(jié)果會偏差巨大。對于單一圓筒旋轉(zhuǎn)粘度計,原理上要求外筒半徑無限大,實際測量時要求外筒即測量容器的內(nèi)徑不低于某一尺寸。例如上海天平儀器廠生產(chǎn)的NDJ-1型旋轉(zhuǎn)粘度計,要求測量用燒杯或直筒形容器直徑不小于70mm。實驗證明特別在使用一號轉(zhuǎn)子時,若容器內(nèi)徑過小引起較大的測量誤差。
四、正確選擇轉(zhuǎn)子或調(diào)整轉(zhuǎn)速,使示值在20~90格之間。該類儀器采用刻度盤加指針方式讀數(shù),其穩(wěn)定性及讀數(shù)偏差綜合在一起有0.5格,如果讀數(shù)偏小如5格附近,引起的相對誤差在10%以上,如果選擇合適的轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)速使讀數(shù)在50格,那么其相對誤差可降低到1%。如果示值在90格以上,使游絲產(chǎn)生的扭矩過大,容易產(chǎn)生蠕變,損傷游絲,所以一定要正確選擇轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速。
五、頻率修正。對于國產(chǎn)儀器名義頻率在50Hz,而中國的供電頻率也是50 Hz,用頻率計測試變動性小于0.5%,所以一般測量不需要頻率修正。但對于日本和歐美的有些儀器,名義頻率在60Hz,必須進(jìn)行頻率修正,否則會產(chǎn)生20%的誤差,修正公式為: 實際粘度=指示粘度×名義頻率÷實際頻率
六、轉(zhuǎn)子浸入液體的深度及氣泡的影響。旋轉(zhuǎn)粘度計對轉(zhuǎn)子浸入液體的深度有嚴(yán)格要求,必須按照說明書要求*作(有些雙筒儀器對測試的液體用量有嚴(yán)格要求,必須用量筒量取)。在轉(zhuǎn)子浸入液體的過程中往往帶有氣泡,在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后一段時間大部分會上浮消失,附在轉(zhuǎn)子下部的氣泡有時無法消除,氣泡的存在會給測量數(shù)據(jù)帶來較大的偏差,所以傾斜緩慢地浸入轉(zhuǎn)子是一個有效的辦法。
七、轉(zhuǎn)子的清洗。測量用的轉(zhuǎn)子(包括外筒)要清潔無污物,一般要在測量后及時清洗,特別在測油漆和膠粘劑之后。要注意清洗的方法,可用合適的有機(jī)溶劑浸泡,千萬不要用金屬刀具等硬刮,因為轉(zhuǎn)子表面有嚴(yán)重的刮痕時會帶來測量結(jié)果的偏差。
八、其他需注意的問題。
1.大部分儀器需要調(diào)整水平,在更換轉(zhuǎn)子和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子高度后以及在測量過程中隨時注意水平問題,否則會引起讀數(shù)偏差甚至無法讀數(shù)。
2.有些儀器需裝保護(hù)架,仔細(xì)閱讀說明書按規(guī)定安裝,否則會引起讀數(shù)偏差。
3.確定是否為近似牛頓流體,對于非牛頓流體應(yīng)經(jīng)過選擇后規(guī)定轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)時間,以免誤解為儀器不準(zhǔn)。綜上所述,旋轉(zhuǎn)粘度計雖然結(jié)構(gòu)簡單、使用方便,但如果不正確使用,一臺檢定合格的儀器卻不能得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果,影響產(chǎn)品質(zhì)量。
1、裝卸轉(zhuǎn)子時應(yīng)小心操作,裝卸時應(yīng)將連接螺桿微微抬起進(jìn)行操作,不要用力過大,不要使轉(zhuǎn)子橫向受力,以免轉(zhuǎn)子彎曲。
2、請不要把已裝上轉(zhuǎn)子的粘度計側(cè)放或倒放。
3、連接螺桿和轉(zhuǎn)子連接端面及螺紋處保持清潔,否則會影響轉(zhuǎn)子晃動度。
4、粘度計升降時應(yīng)用手托住,防止粘度計因自重而下落。
5、調(diào)換轉(zhuǎn)子后,請及時輸入新的轉(zhuǎn)子號。每次使用后對換下來的轉(zhuǎn)子應(yīng)及時清潔(擦干凈)并放回到轉(zhuǎn)子架中。請不要把轉(zhuǎn)子留在儀器上進(jìn)行清潔。
6、當(dāng)調(diào)換被測液體時,請及時清潔(擦干凈)轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子保護(hù)框架,避免由于被測液體相混淆而引起的測量誤差。
7、儀器和轉(zhuǎn)子為一對一匹配,請不要把數(shù)臺儀器及轉(zhuǎn)子相混淆。
8、請不要隨意拆卸和調(diào)整儀器零件。
9、搬動及運(yùn)輸儀器時,應(yīng)將黃色蓋帽裝在連接螺桿處,并把螺釘擰緊,放入包裝箱中。
10、裝上轉(zhuǎn)子后,請不要在無液體的情況下長期旋轉(zhuǎn),以免損壞軸尖。
11、懸濁液、乳濁液、高聚物及其它高粘度液體中有許多屬“非牛頓液體",其粘度值隨切變速度和時間等條件的變化而變化,故在不同轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)速和時間下測定的結(jié)果不一致屬正常情況,并非儀器誤差。對非牛頓液體的測定一般應(yīng)規(guī)定轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)速和時間。
12、做到下列各點將有助于測得更精確的數(shù)值:
精確地控制被測液體的溫度。
將轉(zhuǎn)子以足夠長的時間浸于被測液體中,使兩者溫度一致。
保持液體的均勻性。
測定時將轉(zhuǎn)子置于容器中心,并一定要裝上轉(zhuǎn)子保護(hù)框架。
保證轉(zhuǎn)子的清潔和晃動度。
當(dāng)高轉(zhuǎn)速測定立即變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速時,應(yīng)關(guān)機(jī)一下,或在低轉(zhuǎn)速的測定時間掌握稍長一點,以克服由于液體旋轉(zhuǎn)慣性造成的誤差。
測定低粘度時選用1號轉(zhuǎn)子,測定高粘度時選用4號轉(zhuǎn)子。
低速測定粘度時,測定時間相對要長些。
測定過程中由于調(diào)換轉(zhuǎn)子、被測液體等需要,通過旋動升降夾頭改變過粘度計的位置后,應(yīng)及時查看并調(diào)整粘度計的水平位置。