快速了解旋转式粘度计基础知识和设计原理

2020.1.04

旋转式粘度计综述 A Review on Rotary Viscometer

摘要:

首先介绍了粘度的重要作用及测量粘度的四种主要方法:毛细管法旋转法、振动法和落球法,然后对旋转法的核心部件一旋转式粘度计进行了综述,分析了各种类型的旋转式粘度计的工作原理和应用特点,最后指出使用时要选择合适类型的旋转式粘度计。

关键词:粘度:旋转式粘度计;扭矩

1 引言

粘度是流体的重要物理性质之一,是食品业、油漆业聚合涂层业、石油工业及其它工业的一个重要的标准特征。测量流体的粘度和流动性在工业生产和基础学科研究中具有十分重要的意义。目前测量流体粘度的方法主要有毛细管法、旋转法、振动法及落球法等等。其中,旋转法是一种比较常用的方法,被广泛地应用于测量牛顿型流体和非牛顿型流体的粘度及流变特性中[1]。笔者在硏究用旋转法测量聚丙烯酰胺溶液的粘度的过程中,详细地了解了旋转法的核心部件一旋转式粘度计测量流体粘度的原理及其在大量不同的工业环境中的应用情况,特对其做一综述。

2 旋转式粘度计的基本原理

旋转式粘度计主要是由一台同步微型电动机带动转筒以定的速率在被测流体中旋转,由于受到流体粘滞力的作用,转筒会产生滞后,与转筒连接的弹性元件则会在旋转的反方向上产生一定的扭转,通过测量扭转应力的大小就可以计算得到流体的粘度值。

旋转式粘度计是一种比较精密的仪器。它适用于所有的流体,即牛顿型流体和非牛顿型流体;使用简单,测量快速方便,数据准确可靠;便于连续测量,通过调节转速可以测量不同剪切率下的流体粘度。但同时,旋转式粘度计也有一些缺点,如所需的硬件设备较多,结构复杂,价格昂贵等。因此,在使用时要根据工业生产要求及工业环境来选择合适类型的粘度计。

3 旋转式粘度计的分类

旋转式粘度计在工业中应用非常广泛。近几年来,随着工业生产要求越来越严格,研究人员对结构和功能单一的旋转式粘度计做了很多改进,推动了旋转式粘度计的快速发展。包括既可以进行流体粘度的离线测量,也可以进行在线测量,同时还加入了单片机控制,传感器以及数字化显示数据等等,优化了旋转式粘度计的功能,并在一定程度上克服了以前使用中的一些弊端。不仅扩大了旋转式粘度计的应用范围,还有利于在生产过程中对产品粘度进行实时监测和控制,给工业生产带来了极大的便利。

根据所阅读的大量的文献,笔者认为现在国内外常用的旋转式粘度计从结构上主要可以分为以下两种:单圆筒旋转式粘度计(如图1所示)和双圆筒旋转式粘度计(如图2所示)。