粘度计是测量流体粘度的物性分析仪器。粘度是流体物质的一种物理特性,它反映流体受外界的力的作用时分子间呈现的内部摩擦力,物质的粘度与其化学成分紧密关联。在工业生产和科学研究中,常依经过测量粘度来监控物质的成分或品质。如在高分子材料的生产的全部过程中,应用粘度计可以监测合成反应生成物的粘度,自动控制反应终点。其他如石油裂化、润滑油掺合、某些食品和药物等的生产的全部过程自动控制,原油管道输送过程监测,各种石油制品和油漆的品质检验等,都有必要进行粘度测量。
粘度计的驱动是靠一个微型的同步电动机,它以750 r/min的恒速旋转,几乎不受荷载和电源电压变化的影响。电动机的壳体采用悬挂式安装,它通过转轴带动转筒旋转,当转筒在被测液体中旋转时收到粘滞阻力作用,由此产生反作用力使电动机壳体偏转,电动机壳体与两根一正一反安装的金属游丝相连,壳体的转动使游丝产生扭矩。当游丝的例句与粘滞阻力矩达到平衡时,与电动机壳体相连接的指针便在刻度盘上指出某一数值,此数值与转筒所受粘滞阻力成正比,于是刻度读数乘上转筒因子就表示动力粘度的量值。
实际工程和工业生产里,经常需要在线检测流体的粘度,以保证最佳的过程运行环境和产品质量,来提升生产效益。通过在线测量过程中的液体粘度,能够获得液体流变行为的数据,对于预测产品工艺过程的工艺控制,输送性和产品在使用时的操作性有着重要的指导价值。液体的特性往往和产品的其他特性如颜色,密度,稳定性,固体成分含量和分子量的改变有关系,而检测这些特性的最方便和灵敏的方法就是在线检测液体的粘度.在生产的全部过程中 根据工艺技术方面的要求的范围进行在线粘度检测,可以最大限度的减少产品的报废率和生产线的停工期。
1、毛细管式粘度计:毛细管式粘度计通常为赛氏粘度计,是一种常见的粘度计。其工作原理是:样品容器(包括流出毛细管)内充满待测样品,处于恒温浴内,液柱高度为h。打开旋塞,样品开始流向受液器,同时开始计算时间,到样品液面达到刻度线为止。样品粘度越大,最近一段时间越长。因此,最近一段时间直接反映出样品的粘度。
2、旋转式粘度计:常见的旋转式粘度计是锥板式粘度计。它最重要的包含一块平板和一块锥板。电动机经变速齿轮带动平板恒速旋转,依靠毛细管作用使被测样品保持在两板之间,并借样品分子间的摩擦力而带动锥板旋转。在扭矩检测器内的扭簧的作用下,锥板旋转一定角度后不再转动。此时,扭簧所施加的扭矩与被测样品的分子内部摩擦力(即粘度)有关:样品粘度越大,扭矩越大。扭矩检测器内设有一个可变电容器,其动片随着锥板转动,从而改变本身的电容数值。这一电容变化反映出的扭簧扭矩即为被测样品的粘度,由仪表显示出来。
旋转粘度计具有使用起来更便捷、稳定性很高、维护简单等优点,适用于测量各种油脂、油漆、油墨、涂料、塑料、浆料、橡胶、乳胶、洗涤剂、树脂、炼乳、奶油、药物、以及化妆品等各种流体的粘度,是纺织、化工、石油、机电、医药、食品、轻工、建筑等行业及大专院校、科研单位、军工部门的实验室、分析室必备仪器。
旋转粘度计开机后首先要检测零位,这一操作一般在不安装转子的情况下进行,然后在半径R1的外筒里同轴地安装半径R2的内筒,其间充满了粘性流体,同步电机以稳定的速度旋转,接连刻度圆盘,再通过游丝和转轴带动内筒(即转子)旋转,内筒(即转子)即受到基于流体的粘性力矩的作用,作用越大,则游丝与之相抗衡而产生的扭矩也越大,于是指针在刻度盘上指示的刻度也就越大。将读数乘以特定的系数即得到液体的动力粘度。
3、振动式粘度计:这种粘度计的工作原理是:处于流体内的物体振动时会受到流体的阻碍作用,此作用的大小与流体的粘度有关。常用的振动式粘度计有超声波粘度计,其探测器内有一个弹片。在受脉冲电流激励时,弹片产生超声波范围的机械振动。当弹片浸在被测样品中时,弹片的振幅与样品的粘度和密度有关。在已知密度的情况下,可从测出的振幅数据求得粘度数值。
3) 使用方式:便携式、台式、在线) 确认被测样品量:确认测试样品量和选配产品的配置有很大关系。测试样品越小测试时恒温越快,但需要用小样品的测试系统。
5) 确认测试样品温度和控温方式:样品的温度控制有恒温水浴控制和现代的珀尔帖原理温控器(无循环液体测试恒温更快使用更方便)。
6)确认粘度计的原理和优缺点:旋转粘度计传统有弹簧的原理和现代无弹簧的原理,有弹簧的测试时候稳定慢,对触变性的样品测试不如无弹簧的理想;有弹簧的弹簧有老化、转轴和底座损耗的问题,通常出现回零不好,测试值偏大等问题,无法自己校正,需要发回专业技术人员更换和校正,荒度时间浪费维修费;由于这样的一个问题这导致了很多厂都备2台以上的仪器备用。无形中加大了成本。现代无弹簧原理技术的很好的解决了这样的一个问题。同样传统有弹簧的原理的弹簧称也已被现代无弹簧原理技术的电子称所替代。
7) 确认粘度计的可扩展性:好的粘度计可扩展性强,一个主机可以适配多个执行标准的转子,一台机可以相当多台不一样的种类的粘度计使用,节约成本。
8) 确认粘度计的校正的方便性:你的粘度计能一键校正么?还发回工厂校正?现代无弹簧原理技术您可以无需反厂借助专用扭矩砝码等校正工具跟电子分析天平一样自己校正。
9) 确认粘度计的使用的方便性。转子的连接方式很重要,快速的卡口连接比较理想,解决了传统的螺丝连接带来的滑牙和安装拆卸不便等麻烦的问题。如日本RION的螺丝孔滑牙是一个普遍现象。
10)确认粘度计的保修和易耗品。好的产品通常厂家更有信心承诺更长的保修期限。
2、转子放入样品中时要避免产生气泡,否则测量出的粘度值会降低,避免的方法是将转子倾斜的放入样品中,然后再安装转子,转子不能碰到杯壁和杯底,被测量的样品必须没过规定的刻度。
3、再测量不同的样品时,一定要保持转子的清洁和干燥,如果转子残留有其它样品或清洁后残留的水,就会影响测 量的准确度
4、酸性(PH)最大不能超过2,如果酸性过大应选用特殊转子,使用ULA时要确定好样品量(只需16ml)
5、根据测定的粘度范围选择粘度标准液,并在每次使用粘度计或流变仪前对仪器做验证,或定期校验,以保证测量的准确性.可提供各粘度范围的符合牛顿流体性质的硅油或油类标准品,精度±1%,粘度标准液的建议有效期为自开封起一年。
6、连接转子时要用左手轻轻托起并捏住心轴(主机上),右手旋转转子,这样操作是为保护机身内的心轴和游丝,这样做才能够延长仪器的使用寿命
8、选择转子时,要看被测量的样品的粘度和几号转子的测量范围最接近,就选几号。
二、特别注意被测液体的温度。许多用户忽视这一点,认为温度差一点无所谓,我们的实验证明:当温度偏差0.5℃ 时,有些液体粘度值偏差超过5%,温度偏差对粘度影响很大,温度上升,粘度下降。所以要格外的注意将被测液体的温度恒定在规定的温度点附近,对精确测量建议还是不要超过0.1℃。
三、测量容器(外筒)的选择。对于双筒旋转粘度计要仔细阅读仪器说明书,不同的转子(内筒)匹配相应的外筒,否则测量结果会偏差巨大。对于单一圆筒旋转粘度计,原理上要求外筒半径无限大,实际测量时要求外筒即测量容器的内径不低于某一尺寸。例如上海天平仪器厂生产的NDJ-1型旋转粘度计,要求测量用烧杯或直筒形容器直径不小于70mm。实验证明特别在使用一号转子时,若容器内径过小引起较大的测量误差。
四、正确选择转子或调整转速,使示值在20~90格之间。该类仪器采用刻度盘加指针方式读数,其稳定性及读数偏差综合在一起有0.5格,如果读数偏小如5格附近,引起的相对误差在10%以上,若选择合适的转子或转速使读数在50格,那么其相对误差可降低到1%。如果示值在90格以上,使游丝产生的扭矩过大,易产生蠕变,损伤游丝,所以一定要正确选择转子和转速。
五、频率修正。对于国产仪器名义频率在50Hz,而中国的供电频率也是50 Hz,用频率计测试变动性小于0.5%,所以一般测量不需要频率修正。但对于日本和欧美的有些仪器,名义频率在60Hz,一定要进行频率修正,否则会产生20%的误差,修正公式为: 实际粘度=指示粘度×名义频率÷实际频率
六、转子浸入液体的深度及气泡的影响。旋转粘度计对转子浸入液体的深度有严格要求,一定要按照说明书要求*作(有些双筒仪器对测试的液体用量有严格要求,必须用量筒量取)。在转子浸入液体的过程中往往带有气泡,在转子旋转后一段时间大部分会上浮消失,附在转子下部的气泡有时无法消除,气泡的存在会给测量数据带来较大的偏差,所以倾斜缓慢地浸入转子是一个有效的办法。
七、转子的清洗。测量用的转子(包括外筒)要清洁无污物,一般要在测量后及时清洗,特别在测油漆和胶粘剂之后。要注意清洗的方法,可用合适的有机溶剂浸泡,绝对不能用金属刀具等硬刮,因为转子表面有严重的刮痕时会带来测量结果的偏差。
1.大部分仪器需要调整水平,在更换转子和调节转子高度后以及在测量过程中随时注意水平问题,否则会引起读数偏差甚至无法读数。
3.确定是否为近似牛顿流体,对于非牛顿流体应经过选择后规定转子、转速和旋转时间,以免误解为仪器不准。综上所述,旋转粘度计虽然结构相对比较简单、使用起来更便捷,但如果不正确使用,一台检定合格的仪器却不能得到准确的测量结果,影响产品质量。