转子转速和流体空间对旋转法测量黏度的影响

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1、第3O卷第8期物理实验V01．3ONO．82010年8月PHYSICSEXPERIMENTATIONAug．，2010转子转速和流体空间对旋转法测量黏度的影响罗玉祥，徐超，陈辉，于红，王殿生(中国石油大学(华东)物理科学与技术学院，山东东营257061)摘要：研究了测定流体的黏度实验中转子转速和流体空间对旋转法测量黏度的影响，推导出转子偏转角与黏度测量误差之间的关系式，并应用实验数据进行了验证；流体空间对黏度测量的影响随流体空间直径的增大而减小，当流体空间直径达到102．38mm后，测量的黏度值趋于稳定．关键词：黏

2、度；转速；流体空间；旋转法中图分类号：0351．2文献标识码：A文章编号：1005—4642(2010)08—0043—03BrookfieldDV—II黏度计具有计算机自动采1引言集数据的功能，利用该黏度计配套的DVL0AD—黏度是流体黏滞性的一种度量，是由流层间ER软件将如下测量黏度程序装载到黏度计中，存在的切向阻力引起的¨1]．黏度的测定在许多科自动采集黏度测量数据．学研究及工业领域中具有重要作用，特别是在医测量黏度程序：wT10060，为保证转子稳定药、食品和化工等工业流程中具有重要的指导意后测量，过60S

3、后自动测量黏度；SSN0080，转子义j．传统的黏度测量方法主要有旋转法、毛细管转速设为80r／min；SP10010，每间隔10S打印f法、振动法、落球法等口]，旋转法因具有测量范围1次数据；wT10120，经过120S后停止测量；宽、操作方便的特点而被广泛应用于一般的黏度测END，结束．量中【4]．本文通过实验并结合理论分析研究了转2．1转子转速对黏度测量的影响子转速和流体空间对旋转法测量黏度的影响．选用0号转子，利用黏度计的适配器(直径为30．14mil1)，在不同转子转速时测量28．5℃下蒸2实验测量馏水的

4、黏度．实验借助BrookfieldTC一200循环实验主要设备和器材有BrookfieldDV—II黏水浴器对适配器进行加热，保证了测量黏度时温度计、BrookfieldTC一200循环水浴器、适配器及度恒定口]．同一转速下测量的12组数据取平均直径在3O．15～107．65mm范围内的5种口径烧值，测量结果见表1，其中Tl标一O．83mPa／s．杯，被测流体有蒸馏水、进口原油和胜利原油3种样品．与奥氏黏度计]、智能型落针黏度计【]相表1不同转子转速下测量蒸馏水黏度数据比，BrookfieldDV—II黏度计是一种

5、可与超低黏度徊E／承接器、小量样品承接器、升降支架、螺旋承接器、／(rnPa·s)O．8O恒温水浴或加热器等一起使用的适应范围宽广的0．87黏度测量系统．在转子转速影响黏度测量实验O．89中，转速变化范围为8O～180r／min，测量了蒸馏1．O0水的黏度，分析了转子转速对黏度测量的影响．1．09在流体空间影响黏度测量实验中，用5种口径不1．13同的烧杯，分别测量了蒸馏水、进口原油和胜利原1．191．27油的黏度，分析了流体空间对黏度测量的影响．收稿日期：2009—10—20；修改日期：2010—03—04资金项目

6、：国家大学生创新性实验计划项目(No．091042547)作者简介：罗玉祥(1987一)，男，山东烟台人，中国石油大学(华东)物理科学与技术学院2006级本科生．指导教师：王殿生(1965一)，男，黑龙江依兰人，中国石油大学(华东)物理科学与技术学院教授，博士，从事物理教学和电磁理论及应用技术研究工作．44物理实验第30卷由BrookfieldDV—II黏度计使用说明可知，况F，dS=2d^，r=R，所以当测量扭矩M>1O％时，测量黏度较准确．实验M—ldM=：=l2R。dh一2nkwR。H，发现，当转速<80r／

7、min时，扭矩M<1O，所(5)以从72=8Or／min开始测量．当一80r／min时，式(5)中H为转子的高度．可测黏度最大值为7．5OmPa·s；当一180r／当转子看做是绕轴AA转动情况下，假设转min时，可测黏度最大值为3．33mPa·s．在8种子表面流体的流动仍看做是层流．在图1中取高不同转速下测量黏度时，采用一180r／rain时扭度h处的截面如图2所示，其中0为转子中心轴矩百分比最高，测量误差应最小，但从表1的实测线与横截面的交点，0为AA轴与横截面的交数据中发现当7l=8Or／min时，测量误差最小

8、．点；BD为过0的弦，则0O：hsin0．当0很小通过反复实验观察发现，当转速过大时，0号转子时，00≈^．设r为~~N-NN0的距的旋转轴线沿着圆锥的母线旋转，所以测量时存在较大的误差；相反，稍小时，这种旋转带来的离，则R一^≤r≤≈尺(1一警)≈R，误差可忽略，成为次要因素，测量误差相对较小．实验中发现，不同转速下转子具有不同程度为简化计算取r=R～，同