上海昌吉地质仪器有限公司浅析,旋转粘度计的剪切速率与外筒转速的比值为 1.703,实际上这一关系只适用于牛顿流体。
使用旋转粘度计进行非牛顿流体测量时,二者关系将发生变化。从流体的动量平衡微分方程出发,
对旋转粘度计的工作原理进行了阐述。同时推导出了宾汉流体幂律 流体和卡森流体,三种流体测
量时剪切速率与外筒转速的关系式。 并以此计算出了各流变模式下流变参数的修正公式。
结果表明,具有屈服值的流体,其屈服值测量误差在 6%以上。
泥浆现场及实验室内测定泥浆流变性常用同轴圆筒旋转粘度计。其设计是基于牛顿流体在旋转库特流
(Couette)流场中的流动行为。测定牛顿流体时,在流动达到稳态条件下,粘度计内筒筒壁处的剪切
速率与外筒转速成正比。 其比值为 1.703。 而对于非牛顿流体,由于其流型的改变,内外筒间的环隙
处流场将随之发生改变。理论计算发现,此时内筒壁处的剪切速率与外筒转速的比值不再是固定值 1.703。
除水等大多数纯液体、油类、低分子化合物为牛顿流体外,一般泥浆都属于宾汉流体、幂律流体、卡森流体等非牛顿流体。
因此,有必要对旋转粘度计所测泥浆流变参数结果进行修正。
(1)使用同轴圆筒旋转粘度计测量非牛顿流体的流变参数时, 其测量结果与流体的实际流变参数存在一定偏差。
这是由于旋转粘度计是按照牛顿流体的流动行为设计的。
(2)对于宾汉流体,塑性粘度 μ 的测量值与实际值无偏差,动切力 τ0 的测量值比实际值偏高 6.35%;对于幂律流体,
稠度系数 K 和流型指数 n 的测量结果与实际值偏差不大,可以忽略;对于卡森流体,极高限剪切粘度的 μ∞ 的测量值无误差,
卡森屈服值 τc 的测量误差取决于所选取的外筒转速和对应的剪切应力值。
(3)实例计算表明,具有屈服值类型的流体,其屈服值测量误差较大,一般高于 6%,应进行修正。