一種動力粘度測試裝置的製作方法
2023-06-01 06:04:41
本實用新型涉及流體物性測量技術領域，具體涉及一種動力粘度測試裝置。
背景技術：
粘度是表徵流體性質的一項重要參數，直接反映不同流體的特性，粘度測量被廣泛應用於多種社會生產領域。流體的流動是在重力或其他外力作用下的連續變形過程，如我們常見的當流體在管道中流動時，管中心軸處的流速最快，越靠近管壁流速越慢，這說明流體流動時內部各部分的速度是不相同的，流層間存在著速度差，而且流體的運動在逐層傳遞，這種速度差運動的傳遞就是由於流體具有粘性，這也是流體與固體的最重要區別---流體的粘性實質上是流體分子微觀作用的宏觀表現，是由於分子力所致，因此直接反映不同流體的特性，粘度是粘性的程度，也稱動力粘度、粘滯係數或為內摩擦係數，不同物質粘度不同。
近年來，隨著科學的進步發展及工業管理的現代化，粘度的測量日趨重要，流體粘度的測量在用於流體性質的界定和流體處理過程中間參數測定的需求正一步步提高，隨著今後工業的發展，粘度測定的應用範圍還將會逐漸擴大，工業上粘度測量的要求也越來越趨於多樣化，工業粘度測量正處於一個全面展開應用於社會實踐的階段。
粘度測量的方法很多，可分為旋轉法、振動法、落球法、毛細管法等，其測量原理各不相同。其中旋轉法只能測試靜態液體，不能測定流動液體的粘度；落球法是利用液體對球的阻力和重力的合力會對球造成向下的加速度，但是粘度太小的液體對球的阻力也很小，這時候阻力和重力之間的比例相差過大，造成結果誤差很大，球落速太快也使得計算非常不便；振動法常用於低粘度液體的粘度測量，多數熔體粘度測量採用這種方法。振動法具有振動周期和衰減測量方便、樣品用量少、控溫方便的優點，但沒有公認的理想粘度計算公式；毛細管法測量精度高，但測試對樣品要求高，在測試過程中容易堵在毛細管，且不易清洗。
因此，需要進行改進，找出普適性更好的粘度測量方法，準確度更高，操作更簡便的方法。
技術實現要素：
本實用新型的一個目的是針對上述問題，提供一種動力粘度測試裝置，本實用新型的裝置簡單，靈敏度高，操作簡單方便，本實用新型裝置測量可以通過更換測量器中不同孔徑多孔介質，測試各種範圍的粘度且由於孔隙多測量精度高，本實用新型裝置易清洗；
本實用新型的另一個目的還提供一種採用本實用新型裝置測試動力粘度的測試方法，本實用新型裝置的測試方法適用性強，能測試各種液體粘度，且方法簡單易操作。
本實用新型提供的技術方案為：
一種動力粘度測試裝置，包括：第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、測量器、計量泵、樣品池以及回收池；本實用新型通過測試測量器兩端的壓力差ΔP，其中，第一壓力傳感器測量的是測量器前端的壓力P1，第二壓力傳感器測量的是測量器末端的壓力P2，ΔP＝P1-P2；通過達西公式粘度μ＝k·A·ΔP/(L·Q)，其中令K＝k.A/(L·Q)，那麼μ＝K·ΔP，其中μ為粘度，ΔP為壓力差，k為多孔介質滲透率，A為多孔介質滲流橫截面面積，L為多孔介質兩個橫截面距離，Q為通過多孔介質的流量，多孔介質不變的情況下k、A、L為固定值，通過計量泵控制流量q和流速V為一定值，Q＝VA，使得Q為固定值，即K為常數，通過測試壓力差ΔP，則可計算粘度μ；
所述樣品池通過吸入管與計量泵連接，所述計量泵經過流出管連接測量器，通過計量泵將樣品池中的待測液體提升至測量器進行壓力差測量且能計量流量和控制流速以及流量，優選的是計量泵中設有控制模塊，使得計量泵可自動精確控制流量的大小以及輸出功率，具有記憶功能無需每次測試重新輸入，所述測量器前端設有第一壓力傳感器以及後端設有所述第二壓力傳感器，第一、二壓力傳感器測量測量器兩端的壓力，所述第二壓力傳感器連接排出管，所述回收池設置在排出管下端，其中排出管至少深入到回收池中，優選的是排出管接近回收池底部，通過液體的排出將排出管底部淹沒形成一個封閉的測試局域，經過測量器的流速和流量均固定，這樣測試的壓力差精度提高，從而提高測試粘度準確度；其中吸入管、計量泵、流出管、第一壓力傳感器、測量器、第一壓力傳感器、排出管可分別採用內螺旋連接，使本裝置連成一體，密封性好，且可拆卸，使得本實用新型裝置易清洗；
所述測量器內設有多孔介質且充滿所述測量器，其中所述多孔介質為一體成型的圓柱體且完全貼合測量器內壁；優選的是多孔介質設為可拆卸，從測量器的一端拆出，這樣更方便本實用新型裝置的清洗以及更換多孔介質測試不同粘度範圍的液體；本實用新型的多孔介質的種類沒有限定，多孔介質一般分為天然多孔介質和人造多孔介質，天然多孔介質包括巖石、土壤、人體和動物體內的微細血管網絡和組織間隙以及植物體的根、莖、枝、葉，人造多孔介質包括過濾設備內的濾器，鑄造砂型，陶瓷、磚瓦、木材，活性炭、催化劑、鞍形填料和玻璃纖維的堆積體；優選的是人造多孔介質，人造多孔介質可以控制多孔介質的孔隙度，形成一個相對規則的多孔結構，本實用新型可採用人造多孔介質通過燒結或壓製成型，使得多孔介質一體成型；
所述排出管外壁下端附近設有液體感應器、晶片以及連接聲音提示器，當液體感應器接觸到液體時將信號傳遞給晶片，通過晶片啟動聲音提示器，液體感應器用來感應回收池的液體有無沒過排出管埠，如沒過埠則形成封閉測試區間，就可進行記錄測試，採用自動感應縮短測試時間。
優選的是，所述裝置還包括保溫套，所述保溫套設置在測量器外部，包裹住測量器，使得樣品的測試溫度變化不大，減少由溫度引起的誤差。
優選的是，所述裝置還包括溫控裝置，所述溫控裝置包括溫度傳感器、溫度調節器以及溫度控制模塊，所述溫度傳感器測試樣品溫度傳遞給溫度控制模塊，溫度控制模塊設有溫度閾值，當實時溫度超過閾值時，則溫度控制模塊發起信號啟動溫度調節器對溫度進行調節；所述溫度調節器設置所述樣品池四周，所述溫度傳感器設置樣品池內壁上，所述溫度控制模塊設置在所述樣品池外部；所述溫度調節器採用循環熱水以及循環冷卻液來調節樣品池溫度。
優選的是，所述第一壓力傳感器與第二壓力傳感器還連接單片機，通過單片機計算壓力差，具體是將公式ΔP＝P1-P2輸入到單片機中進行自動計算壓力差，將結果通過顯示器顯示出來，通過單片機自動計算壓力差，減少人工記錄及計算，從而減少誤差。
優選的是，所述樣品池、吸入管、流出管、排出管以及回收池均採用透明材料製成。
本實用新型提供一種採用所述的動力粘度測試裝置的測試粘度的方法，包括：
步驟1、測定常數K：將標準粘度液加入到樣品池中，啟動計量泵，標準粘度液經過吸入管吸入，經過計量泵、流出管、測量器，再通過排出管排到回收池中，當所述聲音提示器響起時就可開始記錄第一壓力傳感器及第二壓力傳感器的壓力值，再計算出壓力差ΔP，通過計量泵計量流量q；其中所述標準粘度液為目前國際上通用的常溫標準粘度液中的一種，計量泵控制流速為V，流速穩定；
通過達西公式粘度μ＝k·A·ΔP/(L·Q)，其中令K＝k·A/(L·Q)，那麼μ＝K·ΔP，因此K＝μ/ΔP，其中μ為粘度，ΔP為壓力差，k為多孔介質滲透率，A為多孔介質滲流橫截面面積，L為多孔介質兩個橫截面距離，Q為通過多孔介質的流量，多孔介質不變的情況下k、A、L為固定值，通過計量泵控制q流量為一定值，使得Q為固定值，即K為常數，標準粘度液粘度已知，通過測試標準粘度液的壓力差ΔP，計算出K值；
步驟2、測量樣品粘度：將樣品加入到樣品池中，啟動計量泵，樣品經過吸入管吸入，經過計量泵、流出管、測量器，再通過排出管排到回收池中，計量泵控制流速與步驟1相同，當通過計量泵的流量為q時，回收池中的液體一定沒過排出管下端埠形成一個封閉區域，那麼經過測量器的流量Q逐漸穩定，即可開始測量，就可開始記錄第一壓力傳感器及第二壓力傳感器的壓力值，再計算出壓力差ΔP，那麼樣品的粘度通過μ＝K·ΔP公式，即可計算得到。
優選的是，其中溫度對於粘度測量有一定影響，穩定所述方法還包括：在進行步驟1前和步驟2前分別啟動溫控裝置11對測試樣品進行溫度調節，具體包括，一般設定測定溫度為25℃時，當溫度感應器111測量樣品的溫度25±0.2℃超過這個範圍時，啟動溫度調節器112對測試的樣品進行溫度調節，使得溫度在25±0.2℃，才開始測量。
本實用新型的有益效果如下：
1)、本實用新型的裝置原理簡單，結構簡單，製作成本低，測量器中安裝多孔介質，多孔介質孔隙多，顯著提高了測量精度，優選的是多孔介質可拆卸更換，更換不同孔隙的多孔介質可測量不同範圍的粘度，顯著擴大液體粘度的測試範圍，而且清洗方便，可拆卸清洗，也可通過計量泵抽取清洗液進行清洗；本實用新型還增加溫控裝置，穩定溫度，提高測試準確度和精度；
2)、本實用新型裝置測試方法簡單，測試範圍廣，測試時間短且測量精度高，清洗方便。
附圖說明
圖1為本實用新型動力粘度測試裝置圖；
圖中標識：1為樣品池，2為吸入管，3為計量泵，4為流出管，5為第一壓力傳感器，6為測量器，7為第二壓力傳感器，8為排出管，9為回收池，11為溫控裝置，111為溫度感應器，112為溫度調節器，113為溫度控制模塊，31為計量泵控制模塊，61為多孔介質，62為保溫套，81為液體感應器，82為聲音提示器。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。
如圖1所示，一種動力粘度測試裝置，包括：第一壓力傳感器5、第二壓力傳感器7、測量器6、計量泵3、樣品池1以及回收池9；本實用新型通過測試測量器兩端的壓力差ΔP，第一壓力傳感器測量的是測量器前端的壓力P1，第二壓力傳感器測量的是測量器末端的壓力P2，ΔP＝P1-P2；通過達西公式粘度μ＝k·A·ΔP/(L·Q)，其中令K＝k·A/(L·Q)，那麼μ＝K·ΔP，其中μ為粘度，ΔP為壓力差，k為多孔介質滲透率，A為多孔介質滲流橫截面面積，L為多孔介質兩個橫截面距離，Q為通過多孔介質的流量，多孔介質不變的情況下k、A、L為固定值，通過計量泵控制流量q和流速V為一定值，使得Q為固定值，即K為常數，通過測試壓力差ΔP，則可計算粘度μ；
所述樣品池用來盛裝測試的液體，樣品池不限定形狀，可以是任何形狀，優選可以為圓柱形或方體，所述樣品池1通過吸入管2與計量泵3連接，所述計量泵3經過流出管4連接測量器6，通過計量泵3將樣品池1中的待測液體提升至測量器6進行壓力差測量且能計量流量，所述測量器6前端設有第一壓力傳感器5以及後端設有所述第二壓力傳感器7，第一、二壓力傳感器測量測量器兩端的壓力，所述第二壓力傳感器7連接排出管8，所述回收池9設置在排出管8下端，其中排出管8至少深入到回收池9中，優選的是排出管8接近回收池底部，通過液體的排出將排出管底部淹沒形成一個封閉的測試局域，經過測量器的流速和流量均固定，這樣測試的壓力差精度提高，從而提高測試粘度準確度；其中吸入管2、計量泵3、流出管4、第一壓力傳感器5、測量器6、第二壓力傳感器7、排出管8可分別採用內螺旋連接，使本裝置連成一體，密封性好，且可拆卸，使得本實用新型裝置易清洗；
所述測量器6內設有多孔介質61且充滿所述測量器6，多孔介質的作用是增大測量器兩端的壓差，其中所述多孔介質61為一體成型的圓柱體且完全貼合測量器內壁；優選的是多孔介質61設為可拆卸，從測量器的一端拆出，這樣更方便本實用新型裝置的清洗以及更換多孔介質測試不同粘度範圍的液體；
所述排出管8外壁下端附近設有液體感應器81、晶片以及晶片設置在液體感應器81中連接聲音提示器82，當液體感應器81接觸到液體時將信號傳遞給晶片，通過晶片啟動聲音提示器82，液體感應器81用來感應回收池的液體有無沒過排出管埠，如沒過則形成封閉測試區間，就可進行記錄測試，採用自動感應縮短測試時間。
其中，優選的另一個實施方式，所述裝置還包括保溫套62，所述保溫套62設置在測量器6外部，包裹住測量器6，使得樣品的測試溫度變化不大，減少由溫度引起的誤差。
其中，優選的另一個實施方式，所述裝置還包括溫控裝置11，所述溫控裝置11包括溫度傳感器111、溫度調節器112以及溫度控制模塊113，所述溫度傳感器111將測試樣品溫度傳遞給溫度控制模塊113，溫度控制模塊113設有溫度閾值，當實時溫度超過閾值時，則溫度控制模塊113發起信號啟動溫度調節器112對溫度進行調節；所述溫度調節器112設置樣品池四周，所述溫度傳感器111設置樣品池內壁上，所述溫度控制模塊113設置在所述樣品池外部；所述溫度調節器112採用循環熱水以及循環冷卻液來調節樣品池溫度，當溫度高時溫度調節器中通入循環熱水，熱水可通過熱電偶加熱得到，當溫度低時溫度調節器通入循環冷卻液，可選擇乙二醇作為冷卻液，通過壓縮機將其冷卻。
其中，優選的另一個實施方式，所述第一壓力傳感器5與第二壓力傳感器7還連接單片機，通過單片機計算壓力差，單片機可設置在測量器外部。
其中，優選的另一個實施方式，所述樣品池1、吸入管2、流出管4、排出管8以及回收池9均採用透明材料製成。
採用所述的動力粘度測試裝置的測試粘度的方法，包括：
步驟1、測定常數K：選擇一種標準粘度液，已知其粘度，將標準粘度液加入到樣品池1中，啟動計量泵3，標準粘度液經過吸入管2吸入，經過計量泵3、流出管4、測量器5，再通過排出管8排到回收池9中，當所述聲音提示器82響起時就可開始記錄第一壓力傳感器5及第二壓力傳感器7的壓力值，再計算出壓力差ΔP，通過計量泵3計量流量q，計量泵的流速控制為V；
通過達西公式粘度μ＝k·A·ΔP/(L·Q)，其中令K＝k·A/(L·Q)，那麼μ＝K·ΔP，因此K＝μ/ΔP，其中μ為粘度，ΔP為壓力差，k為多孔介質滲透率，A為多孔介質滲流橫截面面積，L為多孔介質兩個橫截面距離，Q為通過多孔介質的流量，多孔介質不變的情況下k、A、L為固定值，通過計量泵控制q流量為一定值，使得Q為固定值，即K為常數，標準粘度液粘度已知，通過測試標準粘度液的壓力差ΔP，計算出K值；
步驟2、測量樣品粘度：將待測的樣品加入到樣品池中，啟動計量泵3，樣品經過吸入管2吸入，經過計量泵3、流出管4、測量器6，再通過排出管8排到回收池9中，通過步驟1確定了流量q，計量泵的流速控制為V與步驟1相同，當計量泵流量為q時，就可開始記錄第一壓力傳感器5及第二壓力傳感器7的壓力值，再計算出壓力差ΔP，那麼樣品的粘度通過μ＝K.ΔP公式，即可計算得到樣品粘度。
其中，所述方法還包括：在進行步驟1前和步驟2前分別啟動溫控裝置11對測試樣品進行溫度調節，具體包括，一般設定測定溫度為25℃時，溫度控制模塊設定溫度於閾值為25±0.2℃，當溫度感應器111測量樣品的溫度25±0.2℃超過這個範圍時，溫度控制模塊控制啟動溫度調節器112對測試的樣品進行溫度調節，使得溫度在25±0.2℃，才開始測量。
儘管本實用新型的實施方案已公開如上，但其並不僅僅限於說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用於各種適合本實用新型的領域，對於熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同範圍所限定的一般概念下，本實用新型並不限於特定的細節和這裡示出與描述的實施例。