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粘度的测量方法

返回列表 来源:未知 发布日期:2019-04-17 23:33【
粘度是度量流体粘滞性大小的物理量,粘度的测量在许多领域都有着重要的作用。不同领域适用不同的粘度测量方法和仪器,选择合适的粘度测量方法和仪器对科学研究和工业生产至关重要。旋转法、毛细管法、落体法和振动法是几种常见的粘度测量方法,它们
的原理、优缺点、适用范围和改进方向都有所不同,而现在的研究热点是基于新技术的非接触式测量方法。
 
液体和固体的重要区别之一是液体具有流动性,给它很小的力就可以使其变形。以河流为例,可以发现河中心流速最快,越靠近岸边流速越慢,这是因为流体有抵抗变形的性质,也就是粘滞性,而粘度就是度量流体粘滞性大小的物理量。

如果在垂直于流速的方向上取一段无限小的距离dx,流速由v变为v+dv,则比值dv/dx表示在垂直于流速方向单位距离流速的增量,即剪切速率γ(或流速梯度)。因为内聚力的存在,流速不同的流层之间会有相互作用(剪切力),将单位面积上的剪切力称作剪切应力τ。根据牛顿内摩擦定律,可以得到τ=μγ,式中的μ即粘度,它在数值上等于剪切应力与剪切速率的比值,物理意义为产生单位剪切速率所需要的剪切应力。

水、醋类、油类等流体的粘度不受剪切速率变化的影响,被称之为牛顿流体。但有些流体的粘度会随剪切速率的变化而变化,它们被称为非牛顿流体,典型的非牛顿流体包括纸浆、油漆、血液、高聚物溶液等。非牛顿流体还可细分为塑性流体、假塑性流体、膨胀流体等几类。
 
粘度是表征流体性质的一项重要参数,在石油、化工、医学、轻工、食品、建材、冶金、航天等领域都需要精确地测量流体的粘度,以达到控制生产流程、保证安全生产、控制与评定产品质量、协助医学诊断及科学研究等目的。粘度的测量是研究和应用各种流体的必要手段。如在石油化工领域,准确测定石油的粘度,有助于选择合适的泵送和炼油参数,从而提高其产品的质量和产量;在医学领域,因为人体血液粘度异常会导致微循环和组织的新陈代谢出现障碍,因而血液粘度的准确测量将有助于病情的及时诊断和疾病的有效预防;在基础研究领域,粘度的测定也占有非常重要的地位,如研究胶体稀溶液的粘度可以帮助了解质点的大小与形状、质点与介质间的相互作用等。

由于粘度被定义为剪切应力与剪切速率的比值,故而测量粘度的思路有两种,其一是通过上海昌吉NDJ-8S旋转粘度计测量,其二是固定剪切速率测剪切应力。目前测量粘度的方法有许多,相应的仪器更是数不胜数,其中应用最广泛的主要有旋转法、毛细管法、落体法以及振动法等几种。这四种方法中,毛细管法和落体法采用了第一种思路,旋转法和振动法则采用了第二种思路。下面介绍这几种方法的原理、优缺点、适用范围以及应用情况。