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首頁(yè)-技術(shù)文章-為什么要做粘度的測(cè)量呢?

為什么要做粘度的測(cè)量呢?

更新時(shí)間:2023-06-01      點(diǎn)擊次數(shù):1694

粘度測(cè)量和在線粘度計(jì)的應(yīng)用

2020.2.02
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任何人在開(kāi)始研究有關(guān)流變的過(guò)程時(shí)一定會(huì)先問(wèn)一個(gè)問(wèn)題,那就是“為什么要做粘度的測(cè)量呢?從事相關(guān)實(shí)驗(yàn)的研究人員告訴我們,“它可以提供數(shù)據(jù),包括流程的影響、公式的改變以及對(duì)象對(duì)時(shí)間的變化狀況,以幫助我們更進(jìn)一步的了解實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的行為,并且做相當(dāng)程度的推測(cè)。"

  在流變特性的測(cè)量里,常見(jiàn)的是對(duì)于其品質(zhì)的控制,如一批批的原料必須有著一致的流變特性。也就是為了這個(gè)原因,對(duì)于產(chǎn)品的一致性與品質(zhì)的控制,大家相信流體的行為是一個(gè)最能夠直接測(cè)量的對(duì)象。

  研究流體行為的另外一個(gè)原因,是因?yàn)樗且粋€(gè)可直接得到用于實(shí)際的估計(jì)數(shù)據(jù)的研究。如一個(gè)高粘度的液體,在傳送時(shí)我們知道需要比較高功率的泵。因此了解流變行為對(duì)于管線設(shè)計(jì)與泵的裝配設(shè)計(jì)是非常有用的。

  另外在研究中也提出,物質(zhì)的特性在流變上的表現(xiàn)是敏感的,如物質(zhì)分子量的增加或是其分子量分布不一致,會(huì)直接反映在其流動(dòng)行為上。這在高分子的合成上是很重要的,我們可以藉由其流變行為來(lái)比較其分子量,而不需大費(fèi)周折地去測(cè)量其真正數(shù)值。它也是預(yù)測(cè)并控制產(chǎn)品特性、最終控制過(guò)程以保證原材料表現(xiàn)與行為的一種方法。

  讓我們思考一個(gè)問(wèn)題,“對(duì)一產(chǎn)品或流程,流變的某些參數(shù)是否對(duì)它們有著關(guān)聯(lián)性呢?"要知道問(wèn)題的答案,直覺(jué)上我們必須要在材料的化學(xué)及物理現(xiàn)象上下功夫,而原因是因?yàn)樗鼈儠?huì)反映出流變行為?,F(xiàn)在,我們先假設(shè)這些信息我們已經(jīng)知道并且也確定了幾種可能性。我們要做的下一步是去收集一些關(guān)于流變的初步數(shù)據(jù),并且思考決定此系統(tǒng)所表現(xiàn)出的流體行為特性屬于哪一范疇內(nèi)?;旧?,上述決定幫助我們選擇使用某一款粘度計(jì)做測(cè)量并且繪制其有關(guān)流體行為的結(jié)果。

  一旦流體的行為已經(jīng)確定,我們就能對(duì)于系統(tǒng)成分間的互相作用情形有更詳細(xì)的了解。在儀器內(nèi)亦建有不少的數(shù)學(xué)模式可拿來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)做仿真模擬。

  這些數(shù)學(xué)模式范圍可以從簡(jiǎn)單到復(fù)雜,有些僅是將數(shù)據(jù)繪制成圖表;其它則需要兩種變量比例的計(jì)算。有些是相當(dāng)復(fù)雜的,需要用到計(jì)算器或計(jì)算機(jī)的程序處理。這類的分析可以將我們的資料的利用,常常也能由這些程序得到一些對(duì)流程與產(chǎn)品來(lái)說(shuō)很重要的數(shù)字。

  一旦我們能得知流變數(shù)據(jù)和產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)系,這些流程就能夠被我們一再地反復(fù)使用并控制,而測(cè)得的數(shù)據(jù)也可以幫助我們預(yù)先評(píng)估和控制產(chǎn)品的品質(zhì)。

    粘度、粘力、流動(dòng)的阻力(與彈簧或傳感器的松緊有關(guān))與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子形狀有關(guān), 當(dāng)轉(zhuǎn)速增加或轉(zhuǎn)子增大時(shí)粘力會(huì)加大。因此,當(dāng)轉(zhuǎn)速增大或轉(zhuǎn)子變大時(shí),粘度可以由彈簧或傳感器的偏離讀出。最小范圍的粘度可以由表面積最大的轉(zhuǎn)子與最高轉(zhuǎn)速測(cè)得;而最大范圍的粘度可由表面積最小的轉(zhuǎn)子與最慢轉(zhuǎn)速測(cè)得。同一個(gè)轉(zhuǎn)子在不同的轉(zhuǎn)速下,可以測(cè)量流體的流變特性。

  粘度計(jì)主機(jī)包含了一個(gè)精確的鈹銅合金的彈簧或傳感器,在指針式的機(jī)型中,指針與軸承直接相連,一端接在軸承上,另一端直接接在指針上。這個(gè)指針是由變速箱所驅(qū)動(dòng)并且經(jīng)由彈簧控制軸承。在數(shù)字化儀表的機(jī)型中,一個(gè)變速度位移轉(zhuǎn)換器偵測(cè)軸承的轉(zhuǎn)角顯示在數(shù)字儀表板上。在線粘度計(jì)則可以輸出4~20mA的電信號(hào)、直流電壓信號(hào)或直接在儀表板上顯示。


  在線粘度計(jì)的應(yīng)用

  隨著對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)控制要求的提高,傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量或滯后的檢驗(yàn)已不能滿足要求,在線測(cè)量的應(yīng)用和需求日益廣泛。

  從在線粘度計(jì)的實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看,使用的效果和實(shí)際收益大致可分成以下三類:

  ■ 產(chǎn)品的品質(zhì)與直接粘度有關(guān)

  聚合物(化纖、樹(shù)脂等)合成的反應(yīng)終點(diǎn)判定、食品(巧克力)、陶瓷漿等的配料準(zhǔn)確性,這一大類的應(yīng)用都直接利用粘度測(cè)量確定最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

  ■ 產(chǎn)品主要質(zhì)量指標(biāo)與粘度有關(guān)

  膠囊的壁厚、印刷油墨的穩(wěn)定、瀝青的品質(zhì)分類、紙張的厚度等與粘度有關(guān),需要在工藝中控制。

  工程設(shè)計(jì)或控制需要粘度指標(biāo)

  管道的設(shè)計(jì)、燃料的燃燒效率、輸送過(guò)程的監(jiān)測(cè)和控制等,都需要測(cè)量粘度以達(dá)到最佳的效果。

  石化用戶采用在線粘度計(jì)測(cè)量和用實(shí)驗(yàn)室采樣分析所進(jìn)行的數(shù)據(jù)對(duì)比分析,從分析結(jié)果看,在線測(cè)量的數(shù)據(jù)離散性明顯小于實(shí)驗(yàn)室測(cè)量,同時(shí)經(jīng)擬合后的曲線相關(guān)系數(shù)明顯優(yōu)于實(shí)驗(yàn)室測(cè)量,其主要原因在于實(shí)驗(yàn)室采樣分析的條件與實(shí)際情況已有變化,因此測(cè)量誤差較大。

  在線控制的效果用簡(jiǎn)單的圖示可表證如上。

  采用在線控制后質(zhì)量的波動(dòng)小,且比較平滑,更有益于質(zhì)量控制和提高效率,降低質(zhì)量成本。



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