由于黏度对于材料的物性研究有特别重要的意义,众多研究者设计了不同的黏度测量装置。常压下黏度测量的方法主要有转桶法、阻尼振动法、杯式黏度计法、毛细管法和落球法等。
常压下,在黏度的测定过程中主要有绝对法和相对法。绝对法可测定未知物质的绝对黏度,而相对法需要用已知黏度的物质进行标定后再测未知物质的黏度。
1.毛细管法
第一套毛细管黏度计是由Hagen在1839年建立的,从此便成为应用最为广泛的黏度测量方法之一。其基本原理是通过在一毛细管两端造成压差,使其里面的液体产生流动,测出毛细管里液体的流速,由Hagen-Pciseuille公式计算出黏度。毛细管法是基于黏度定义获得的,是一种绝对黏度测量方法,因此可用于液体的绝对黏度测量,但也常用于液体的相对黏度测量。毛细管黏度计可做到非常精密,其误差最小可在1%左右或更小,是液体黏度测量精确度最高的一种方法,所以其他类型的黏度计常用它来校验。
2.振动丝法
振动丝黏度计是在20世纪70年代出现的一种黏度计,其原理比较简单。金属丝在液体中做扭转运动时,受到液体黏滞阻尼的作用,其振幅会衰减,其振幅衰减与液体的黏度和密度有关,可根据振动丝衰减状况求得其黏度或密度。开始时由于振动丝黏度计工作方程的不准确性,它的应用受到了限制。后来,Retsina等经过严格的数学推导,在20世纪80年代末期,建立了可以精确计算的工作方程,促使人们对这种新型黏度计的研制产生了极大的兴趣。20世纪90年代,英国帝国大学研制成功了第一台振动丝黏度密度计,可同时测定密度和黏度。如果以测定密度为主时可称为振动丝密度计,其密度的测量精度高达0.1%,此时黏度的测量精度为2.0%;如果以准确测量黏度为目的,则可改造为振动丝黏度计,其测量精度也可高达0.5%。(www.daowen.com)
3.旋转法
旋转式黏度计的测量原理遵循牛顿黏性定律,是在两个同轴的圆柱体之间放入待测液体,使两圆柱发生相对旋转运动,因此会使两柱之间的液体形成一稳定的环流场,可以通过测定转速与扭矩来测定黏度。旋转法简单方便,并且对所有的液体都适用,特别适用于黏度比较大的流体或非牛顿流体。缺点是测量误差比较大。
4.落球法
落球法黏度计的基本原理是,球体在被测液体中下落,会受到液体的作用,通过测量球体在待测液体中的下落速度进而求得液体的黏度。如果下落的球体换为柱体,则被称为落柱式黏度计。落球法黏度计理论上可测定液体的绝对黏度,但往往也被作为一种间接法使用。落球法黏度计的测量精度一般低于毛细管黏度计。
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