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粘度計分類與工作原理
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(xiàng)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。
粘度概念
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,。
粘度計是測量流體粘度的物性分析儀器,。粘度是流體物質(zhì)的一種物理特性，它反映流體受外力作用時分子間呈現(xiàn)的內(nèi)部摩擦力,，物質(zhì)的粘度與其化學(xué)成分密切相關(guān),。在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中，常通過測量粘度來監(jiān)控物質(zhì)的成分或品質(zhì),。如在高分子材料的生產(chǎn)過程中,，應(yīng)用粘度計可以監(jiān)測合成反應(yīng)生成物的粘度，自動控制反應(yīng)終點(diǎn),。其他如石油裂化,、潤滑油摻合、某些食品和藥物等的生產(chǎn)過程自動控制,，原油管道輸送過程監(jiān)測,，各種石油制品和油漆的品質(zhì)檢驗(yàn)等，都需要進(jìn)行粘度測量,。
主要分類
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)管式粘度計的工作原理是,，通過樣品流過容器內(nèi)的時間來判斷樣品的粘度,。測量數(shù)值的絕對值稱為動粘度，廣泛應(yīng)用于石油化工領(lǐng)域,。
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,。
旋轉(zhuǎn)式粘度計的測定原理：通過一個彈簧片帶動一個轉(zhuǎn)子在流體中持續(xù)旋轉(zhuǎn)，通過彈簧的扭變程度判斷粘度,。需注意,，旋轉(zhuǎn)式粘度計所需測量的粘度范圍與粘度計轉(zhuǎn)子的大小和形狀以及轉(zhuǎn)速有關(guān)。旋轉(zhuǎn)式粘度計是實(shí)驗(yàn)室中普遍使用的粘度計,。
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,。
振動式粘度計的振動傳感器發(fā)出一定的頻率，通過振動幅度的變化換算粘度或者通過改變驅(qū)動力量的變化保持傳感器振動幅度一致,，計算驅(qū)動力量的變化計算粘度,。由于振動傳感器的形狀，振動方式等的不一樣,，振動式粘度計又有好幾種,。
落球式落球粘度計是基于Hoeppler測量原理,，對透明牛頓流體進(jìn)行簡單而精確的動態(tài)粘度測量。核心理念就是測量落球在重力作用下,，經(jīng)傾斜成一個工作角度的樣品填充管降落所需要的時間,。
福特杯粘度計是按美國材料試驗(yàn)學(xué)會油漆及原材料標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定制作，用來測定油墨,、涂料,、油漆等粘性比較的粘度計。通過測定鋁杯中一定容量的試料由底部的小孔中流出所需的時間來測得試料的粘性,。在歐洲和北美洲一些國家使用比較廣泛,。福特杯是容量為100ml的優(yōu)質(zhì)鋁杯精制而成。
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(yàn)機(jī)廠是專業(yè)生產(chǎn)油漆、涂料,、油墨設(shè)備材料試驗(yàn)機(jī)及涂料行業(yè)試驗(yàn)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,。
主要應(yīng)用
實(shí)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,，以保證最佳的過程運(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,可以最大限度的減少產(chǎn)品的報廢率和生產(chǎn)線的停工期,。
旋轉(zhuǎn)式粘度計使用方法
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)最大不能超過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(yàn)證,，或定期校驗(yàn)，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。
注意事項(xiàng)
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(diǎn)：
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(diǎn),，認(rèn)為溫度差一點(diǎn)無所謂,，我們的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)附近,，對精確測量最好不要超過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(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)際粘度=指示粘度×名義頻率÷實(shí)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?。?。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?yàn)檗D(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。
安裝注意
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(diǎn)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(diǎn),，以克服由于液體旋轉(zhuǎn)慣性造成的誤差,。
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,。