实验3变温法及旋转法测定液体粘滞系数5665.doc

《实验3变温法及旋转法测定液体粘滞系数5665.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、实验三变温法及旋转法测定液体粘滞系数-65-实验三变温法及旋转法测定液体粘滞系数仪器概述变温式落针粘度计是在智能型落针粘度计的基础上研制的，用以研究液体的粘度（粘滞系数）随温度变化的关系。中空长圆柱体（针）在待测液体中垂直下落，通过测量针的收尾速度确定粘度。采用霍尔传感器和多功能毫秒计（单片机计时器）测量落针的速度。并将粘度显示出来。对待测液体进行水浴加热，通过控温装置，达到预定的温度。巧妙的取针装置和投针装置，使测量过程极为简便。既适应于牛顿液体，又适应于非牛顿液体，还可测定液体密度。本仪器既可供大专院校

2、做教学实验，又可供厂矿测量液体的密度。仪器结构仪器外形示意图（如图1）所示。由本体、落针、霍尔传感器，单片机计时器和控温系统五部分组成。图11．粘度计本体本体结构如图2所示。用透明玻璃管制成的内外两个圆筒容器，竖直固定在水平机座上，机座底部有调水平的螺丝。内筒长550mm，内筒内直径（2R1）约40mm，外筒外直径约60mm。内筒盛放待测液体（蓖麻油），内外筒之间通过控温系统灌水，用以对内筒水浴加热。外筒的一侧上、下端各有一接口，用橡胶管与控温系统的水泵相连。机座上竖立一块铝合金支架，其上装有霍尔传感器和取

3、针装置。圆通容器顶部盒子上装有投针装置（发射器）它包括喇叭形的导环和带永久磁铁的拉杆。装此导环为便于取针和让针沿容器中轴线下落。用取针装置把针由容器底部提起，针沿导环到达盖子顶部，被拉杆的磁铁吸住。拉起拉杆，针因重力作用而沿容器中轴线下落。-65-实验三变温法及旋转法测定液体粘滞系数-65-2．针针如图3所示，它是有机玻璃制成的空细长圆柱体，总长为L（约185mm），其外半径为R2，直径为d，约5.7mm，有效密度为ρS，它的下端为半球形，上端为圆台形，便于拉杆相吸。内部两端装有永久磁铁，异名磁极相对。磁铁

4、的同名磁极间的距离为H（170mm），内部有配重的铅条，改变铅条的数量，可改变针的有效密度ρS。1．水泵2．待测液体3．水4．酒精温度计5．控杆6．落针7．单片机计时器磁铁564橡胶管L7321H铅条图2图33、霍尔传感器它是灵敏度极高的开关型霍尔传感器，做成圆柱状，外部有螺纹，可用螺母固定在仪器本体的铝板上。输出信号通过屏蔽电缆、航空插头接到单板机计时器上。其电路方框图如图4所示。传感器由5V直流电源供电（来自单片机计时器），外壳用非磁性金属材料（铜）封装，每当磁铁经过霍尔传感器前端时，传感器即输出一个矩

5、形脉冲，同时有LED（发光二极管）指示。这种磁传感器的使用，为透明液体的测量带来方便。霍尔传感器有常开、常闭两种类型，本仪器具有自动识别功能，两种霍尔传感器都适应本仪器。传感前置放大微分处量输出LED指示整形驱动补偿短路保护VAC稳压图4-65-实验三变温法及旋转法测定液体粘滞系数-65-4、单片机计时器以单片机为基础的毫秒计用以计时和处理数据，硬件采用MCS—51系列微机处理芯片，软件固化在EPROM中，霍尔传感器产生的脉冲经整形后，从航空插座输入单片机，由计时器完成两次脉冲之间的计时，可以接受参数输入，

6、并将结果计算和显示出来。其面板如图5所示。5、控温系统控温系统由水泵、加热装置及控温装置组成。微型水泵运转时，水流自粘度计本体的底部流入，自顶部流出，形成水循环，对待测液体进行水浴加热，加热功率为100W，并通过控温装置的调节，达到预定温度。待测液体的温度直接由数码显示。电源显示温控显示数码显示数码显示PH-III变温粘滞系数实验仪南京恒立达光电仪器厂控温开关按键电源开关图5仪器工作原理当针在待测液体中沿容器中轴垂直下落时，经过一段时间，针所受重力与粘滞阻力以及针上下端压力差达到平衡，针变为匀速运动，这时针

7、的速度称为收尾速度，此速度可通过测量针内两磁铁经过传感器的时间间隔T求得。对于牛顿液体，在恒温条件下，求动力粘度η的公式为：g*R22(ρs-ρt)1+2/3Lr1+3*(lnR1/R2-1)/(2CwLr)2*V∞η=**(LnR1/R2-1)(1)式中，R1—容器内筒半径，R2—落针外半径，V∞—针下落收尾速度，g—重力加速度，ρS—针的有效密度，ρt—液体密度，η—液体粘度，其中壁和针长的修正系数为：Cw=1-2.04K+2.09K3-0.95K5（2）其中K=R2/R1Lr=（L-2R2）/2R2（

8、3）-65-实验三变温法及旋转法测定液体粘滞系数-65-在实际情况下，上面（1）可作简化，并考虑到LT—两磁铁同名磁极的间距t—两磁铁经过传感器的时间间隔。则（1）式可改写为：R12-R22g*R22tR12+R222lη=*(pS-pt)(1+2/3LT)*（LnR1/R2-）(4)在变温条件下，还必须考虑到液体密度随温度的改变ρt=ρ0/[1+β（t+t0）]（5）β值可用实验方法确定，大约β=0.93×10