本發(fā)明涉及流體物性測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種動(dòng)力粘度測(cè)試裝置及其測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

粘度是表征流體性質(zhì)的一項(xiàng)重要參數(shù)，直接反映不同流體的特性，粘度測(cè)量被廣泛應(yīng)用于多種社會(huì)生產(chǎn)領(lǐng)域。流體的流動(dòng)是在重力或其他外力作用下的連續(xù)變形過程，如我們常見的當(dāng)流體在管道中流動(dòng)時(shí)，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(dòng)時(shí)內(nèi)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(yùn)動(dòng)在逐層傳遞，這種速度差運(yùn)動(dòng)的傳遞就是由于流體具有粘性，這也是流體與固體的最重要區(qū)別---流體的粘性實(shí)質(zhì)上是流體分子微觀作用的宏觀表現(xiàn)，是由于分子力所致，因此直接反映不同流體的特性，粘度是粘性的程度，也稱動(dòng)力粘度、粘滯系數(shù)或?yàn)閮?nèi)摩擦系數(shù)，不同物質(zhì)粘度不同。

近年來，隨著科學(xué)的進(jìn)步發(fā)展及工業(yè)管理的現(xiàn)代化，粘度的測(cè)量日趨重要，流體粘度的測(cè)量在用于流體性質(zhì)的界定和流體處理過程中間參數(shù)測(cè)定的需求正一步步提高，隨著今后工業(yè)的發(fā)展，粘度測(cè)定的應(yīng)用范圍還將會(huì)逐漸擴(kuò)大，工業(yè)上粘度測(cè)量的要求也越來越趨于多樣化，工業(yè)粘度測(cè)量正處于一個(gè)全面展開應(yīng)用于社會(huì)實(shí)踐的階段。

粘度測(cè)量的方法很多，可分為旋轉(zhuǎn)法、振動(dòng)法、落球法、毛細(xì)管法等，其測(cè)量原理各不相同。其中旋轉(zhuǎn)法只能測(cè)試靜態(tài)液體，不能測(cè)定流動(dòng)液體的粘度；落球法是利用液體對(duì)球的阻力和重力的合力會(huì)對(duì)球造成向下的加速度，但是粘度太小的液體對(duì)球的阻力也很小，這時(shí)候阻力和重力之間的比例相差過大，造成結(jié)果誤差很大，球落速太快也使得計(jì)算非常不便；振動(dòng)法常用于低粘度液體的粘度測(cè)量，多數(shù)熔體粘度測(cè)量采用這種方法。振動(dòng)法具有振動(dòng)周期和衰減測(cè)量方便、樣品用量少、控溫方便的優(yōu)點(diǎn)，但沒有公認(rèn)的理想粘度計(jì)算公式；毛細(xì)管法測(cè)量精度高，但測(cè)試對(duì)樣品要求高，在測(cè)試過程中容易堵在毛細(xì)管，且不易清洗。

因此，需要進(jìn)行改進(jìn)，找出普適性更好的粘度測(cè)量方法，準(zhǔn)確度更高，操作更簡(jiǎn)便的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是針對(duì)上述問題，提供一種動(dòng)力粘度測(cè)試裝置，本發(fā)明的裝置簡(jiǎn)單，靈敏度高，操作簡(jiǎn)單方便，本發(fā)明裝置測(cè)量可以通過更換測(cè)量器中不同孔徑多孔介質(zhì)，測(cè)試各種范圍的粘度且由于孔隙多測(cè)量精度高，本發(fā)明裝置易清洗；

本發(fā)明的另一個(gè)目的還提供一種采用本發(fā)明裝置測(cè)試動(dòng)力粘度的測(cè)試方法，本發(fā)明裝置的測(cè)試方法適用性強(qiáng)，能測(cè)試各種液體粘度，且方法簡(jiǎn)單易操作。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種動(dòng)力粘度測(cè)試裝置，包括：第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、測(cè)量器、計(jì)量泵、樣品池以及回收池；本發(fā)明通過測(cè)試測(cè)量器兩端的壓力差δp，其中，第一壓力傳感器測(cè)量的是測(cè)量器前端的壓力p1，第二壓力傳感器測(cè)量的是測(cè)量器末端的壓力p2，δp＝p1-p2；通過達(dá)西公式粘度μ＝k·a·δp/(l·q)，其中令k＝k·a/(l·q)，那么μ＝k·δp，其中μ為粘度，δp為壓力差，k為多孔介質(zhì)滲透率，a為多孔介質(zhì)滲流橫截面面積，l為多孔介質(zhì)兩個(gè)橫截面距離，q為通過多孔介質(zhì)的流量，多孔介質(zhì)不變的情況下k、a、l為固定值，通過計(jì)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(shù)，通過測(cè)試壓力差δp，則可計(jì)算粘度μ；

所述樣品池通過吸入管與計(jì)量泵連接，所述計(jì)量泵經(jīng)過流出管連接測(cè)量器，通過計(jì)量泵將樣品池中的待測(cè)液體提升至測(cè)量器進(jìn)行壓力差測(cè)量且能計(jì)量流量和控制流速以及流量，優(yōu)選的是計(jì)量泵中設(shè)有控制模塊，使得計(jì)量泵可自動(dòng)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(cè)試重新輸入，所述測(cè)量器前端設(shè)有第一壓力傳感器以及后端設(shè)有所述第二壓力傳感器，第一、二壓力傳感器測(cè)量測(cè)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(shè)置在排出管下端，其中排出管至少深入到回收池中，優(yōu)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(gè)封閉的測(cè)試局域，經(jīng)過測(cè)量器的流速和流量均固定，這樣測(cè)試的壓力差精度提高，從而提高測(cè)試粘度準(zhǔn)確度；其中吸入管、計(jì)量泵、流出管、第一壓力傳感器、測(cè)量器、第一壓力傳感器、排出管可分別采用內(nèi)螺旋連接，使本裝置連成一體，密封性好，且可拆卸，使得本發(fā)明裝置易清洗；

所述測(cè)量器內(nèi)設(shè)有多孔介質(zhì)且充滿所述測(cè)量器，其中所述多孔介質(zhì)為一體成型的圓柱體且完全貼合測(cè)量器內(nèi)壁；優(yōu)選的是多孔介質(zhì)設(shè)為可拆卸，從測(cè)量器的一端拆出，這樣更方便本發(fā)明裝置的清洗以及更換多孔介質(zhì)測(cè)試不同粘度范圍的液體；本發(fā)明的多孔介質(zhì)的種類沒有限定，多孔介質(zhì)一般分為天然多孔介質(zhì)和人造多孔介質(zhì)，天然多孔介質(zhì)包括巖石、土壤、人體和動(dòng)物體內(nèi)的微細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)和組織間隙以及植物體的根、莖、枝、葉，人造多孔介質(zhì)包括過濾設(shè)備內(nèi)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(yōu)選的是人造多孔介質(zhì)，人造多孔介質(zhì)可以控制多孔介質(zhì)的孔隙度，形成一個(gè)相對(duì)規(guī)則的多孔結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可采用人造多孔介質(zhì)通過燒結(jié)或壓制成型，使得多孔介質(zhì)一體成型；

所述排出管外壁下端附近設(shè)有液體感應(yīng)器、芯片以及連接聲音提示器，當(dāng)液體感應(yīng)器接觸到液體時(shí)將信號(hào)傳遞給芯片，通過芯片啟動(dòng)聲音提示器，液體感應(yīng)器用來感應(yīng)回收池的液體有無沒過排出管端口，如沒過端口則形成封閉測(cè)試區(qū)間，就可進(jìn)行記錄測(cè)試，采用自動(dòng)感應(yīng)縮短測(cè)試時(shí)間。

優(yōu)選的是，所述裝置還包括保溫套，所述保溫套設(shè)置在測(cè)量器外部，包裹住測(cè)量器，使得樣品的測(cè)試溫度變化不大，減少由溫度引起的誤差。

優(yōu)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(diào)節(jié)器以及溫度控制模塊，所述溫度傳感器測(cè)試樣品溫度傳遞給溫度控制模塊，溫度控制模塊設(shè)有溫度閾值，當(dāng)實(shí)時(shí)溫度超過閾值時(shí)，則溫度控制模塊發(fā)起信號(hào)啟動(dòng)溫度調(diào)節(jié)器對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)；所述溫度調(diào)節(jié)器設(shè)置所述樣品池四周，所述溫度傳感器設(shè)置樣品池內(nèi)壁上，所述溫度控制模塊設(shè)置在所述樣品池外部；所述溫度調(diào)節(jié)器采用循環(huán)熱水以及循環(huán)冷卻液來調(diào)節(jié)樣品池溫度。

優(yōu)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(jī)，通過單片機(jī)計(jì)算壓力差，具體是將公式δp＝p1-p2輸入到單片機(jī)中進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算壓力差，將結(jié)果通過顯示器顯示出來，通過單片機(jī)自動(dòng)計(jì)算壓力差，減少人工記錄及計(jì)算，從而減少誤差。

優(yōu)選的是，所述樣品池、吸入管、流出管、排出管以及回收池均采用透明材料制成。

本發(fā)明提供一種采用所述的動(dòng)力粘度測(cè)試裝置的測(cè)試粘度的方法，包括：

步驟1、測(cè)定常數(shù)k：將標(biāo)準(zhǔn)粘度液加入到樣品池中，啟動(dòng)計(jì)量泵，標(biāo)準(zhǔn)粘度液經(jīng)過吸入管吸入，經(jīng)過計(jì)量泵、流出管、測(cè)量器，再通過排出管排到回收池中，當(dāng)所述聲音提示器響起時(shí)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(jì)算出壓力差δp，通過計(jì)量泵計(jì)量流量q；其中所述標(biāo)準(zhǔn)粘度液為目前國(guó)際上通用的常溫標(biāo)準(zhǔn)粘度液中的一種，計(jì)量泵控制流速為v，流速穩(wěn)定；

通過達(dá)西公式粘度μ＝k·a·δp/(l·q)，其中令k＝k·a/(l·q)，那么μ＝k·ap，因此k＝μ/δp，其中μ為粘度，δp為壓力差，k為多孔介質(zhì)滲透率，a為多孔介質(zhì)滲流橫截面面積，l為多孔介質(zhì)兩個(gè)橫截面距離，q為通過多孔介質(zhì)的流量，多孔介質(zhì)不變的情況下k、a、l為固定值，通過計(jì)量泵控制q流量為一定值，使得q為固定值，即k為常數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)粘度液粘度已知，通過測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)粘度液的壓力差δp，計(jì)算出k值；

步驟2、測(cè)量樣品粘度：將樣品加入到樣品池中，啟動(dòng)計(jì)量泵，樣品經(jīng)過吸入管吸入，經(jīng)過計(jì)量泵、流出管、測(cè)量器，再通過排出管排到回收池中，計(jì)量泵控制流速與步驟1相同，當(dāng)通過計(jì)量泵的流量為q時(shí)，回收池中的液體一定沒過排出管下端端口形成一個(gè)封閉區(qū)域，那么經(jīng)過測(cè)量器的流量q逐漸穩(wěn)定，即可開始測(cè)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(jì)算出壓力差δp，那么樣品的粘度通過μ＝k·δp公式，即可計(jì)算得到。

優(yōu)選的是，其中溫度對(duì)于粘度測(cè)量有一定影響，穩(wěn)定所述方法還包括：在進(jìn)行步驟1前和步驟2前分別啟動(dòng)溫控裝置11對(duì)測(cè)試樣品進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，具體包括，一般設(shè)定測(cè)定溫度為25℃時(shí)，當(dāng)溫度感應(yīng)器111測(cè)量樣品的溫度25±0.2℃超過這個(gè)范圍時(shí)，啟動(dòng)溫度調(diào)節(jié)器112對(duì)測(cè)試的樣品進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，使得溫度在25±0.2℃，才開始測(cè)量。

本發(fā)明的有益效果如下：

1)、本發(fā)明的裝置原理簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作成本低，測(cè)量器中安裝多孔介質(zhì)，多孔介質(zhì)孔隙多，顯著提高了測(cè)量精度，優(yōu)選的是多孔介質(zhì)可拆卸更換，更換不同孔隙的多孔介質(zhì)可測(cè)量不同范圍的粘度，顯著擴(kuò)大液體粘度的測(cè)試范圍，而且清洗方便，可拆卸清洗，也可通過計(jì)量泵抽取清洗液進(jìn)行清洗；本發(fā)明還增加溫控裝置，穩(wěn)定溫度，提高測(cè)試準(zhǔn)確度和精度；

2)、本發(fā)明裝置測(cè)試方法簡(jiǎn)單，測(cè)試范圍廣，測(cè)試時(shí)間短且測(cè)量精度高，清洗方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明動(dòng)力粘度測(cè)試裝置圖；

圖中標(biāo)識(shí)：1為樣品池，2為吸入管，3為計(jì)量泵，4為流出管，5為第一壓力傳感器，6為測(cè)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(yīng)器，112為溫度調(diào)節(jié)器，113為溫度控制模塊，31為計(jì)量泵控制模塊，61為多孔介質(zhì)，62為保溫套，81為液體感應(yīng)器，82為聲音提示器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。

如圖1所示，一種動(dòng)力粘度測(cè)試裝置，包括：第一壓力傳感器5、第二壓力傳感器7、測(cè)量器6、計(jì)量泵3、樣品池1以及回收池9；本發(fā)明通過測(cè)試測(cè)量器兩端的壓力差δp，第一壓力傳感器測(cè)量的是測(cè)量器前端的壓力p1，第二壓力傳感器測(cè)量的是測(cè)量器末端的壓力p2，δp＝p1-p2；通過達(dá)西公式粘度μ＝k·a·δp/(l·q)，其中令k＝k·a/(l·q)，那么μ＝k·δp，其中μ為粘度，δp為壓力差，k為多孔介質(zhì)滲透率，a為多孔介質(zhì)滲流橫截面面積，l為多孔介質(zhì)兩個(gè)橫截面距離，q為通過多孔介質(zhì)的流量，多孔介質(zhì)不變的情況下k、a、l為固定值，通過計(jì)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(shù)，通過測(cè)試壓力差δp，則可計(jì)算粘度μ；

所述樣品池用來盛裝測(cè)試的液體，樣品池不限定形狀，可以是任何形狀，優(yōu)選可以為圓柱形或方體，所述樣品池1通過吸入管2與計(jì)量泵3連接，所述計(jì)量泵3經(jīng)過流出管4連接測(cè)量器6，通過計(jì)量泵3將樣品池1中的待測(cè)液體提升至測(cè)量器6進(jìn)行壓力差測(cè)量且能計(jì)量流量，所述測(cè)量器6前端設(shè)有第一壓力傳感器5以及后端設(shè)有所述第二壓力傳感器7，第一、二壓力傳感器測(cè)量測(cè)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(shè)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(yōu)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(gè)封閉的測(cè)試局域，經(jīng)過測(cè)量器的流速和流量均固定，這樣測(cè)試的壓力差精度提高，從而提高測(cè)試粘度準(zhǔn)確度；其中吸入管2、計(jì)量泵3、流出管4、第一壓力傳感器5、測(cè)量器6、第二壓力傳感器7、排出管8可分別采用內(nèi)螺旋連接，使本裝置連成一體，密封性好，且可拆卸，使得本發(fā)明裝置易清洗；

所述測(cè)量器6內(nèi)設(shè)有多孔介質(zhì)61且充滿所述測(cè)量器6，多孔介質(zhì)的作用是增大測(cè)量器兩端的壓差，其中所述多孔介質(zhì)61為一體成型的圓柱體且完全貼合測(cè)量器內(nèi)壁；優(yōu)選的是多孔介質(zhì)61設(shè)為可拆卸，從測(cè)量器的一端拆出，這樣更方便本發(fā)明裝置的清洗以及更換多孔介質(zhì)測(cè)試不同粘度范圍的液體；

所述排出管8外壁下端附近設(shè)有液體感應(yīng)器81、芯片以及芯片設(shè)置在液體感應(yīng)器81中連接聲音提示器82，當(dāng)液體感應(yīng)器81接觸到液體時(shí)將信號(hào)傳遞給芯片，通過芯片啟動(dòng)聲音提示器82，液體感應(yīng)器81用來感應(yīng)回收池的液體有無沒過排出管端口，如沒過則形成封閉測(cè)試區(qū)間，就可進(jìn)行記錄測(cè)試，采用自動(dòng)感應(yīng)縮短測(cè)試時(shí)間。

其中，優(yōu)選的另一個(gè)實(shí)施方式，所述裝置還包括保溫套62，所述保溫套62設(shè)置在測(cè)量器6外部，包裹住測(cè)量器6，使得樣品的測(cè)試溫度變化不大，減少由溫度引起的誤差。

其中，優(yōu)選的另一個(gè)實(shí)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(diào)節(jié)器112以及溫度控制模塊113，所述溫度傳感器111將測(cè)試樣品溫度傳遞給溫度控制模塊113，溫度控制模塊113設(shè)有溫度閾值，當(dāng)實(shí)時(shí)溫度超過閾值時(shí)，則溫度控制模塊113發(fā)起信號(hào)啟動(dòng)溫度調(diào)節(jié)器112對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)；所述溫度調(diào)節(jié)器112設(shè)置樣品池四周，所述溫度傳感器111設(shè)置樣品池內(nèi)壁上，所述溫度控制模塊113設(shè)置在所述樣品池外部；所述溫度調(diào)節(jié)器112采用循環(huán)熱水以及循環(huán)冷卻液來調(diào)節(jié)樣品池溫度，當(dāng)溫度高時(shí)溫度調(diào)節(jié)器中通入循環(huán)熱水，熱水可通過熱電偶加熱得到，當(dāng)溫度低時(shí)溫度調(diào)節(jié)器通入循環(huán)冷卻液，可選擇乙二醇作為冷卻液，通過壓縮機(jī)將其冷卻。

其中，優(yōu)選的另一個(gè)實(shí)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(jī)，通過單片機(jī)計(jì)算壓力差，單片機(jī)可設(shè)置在測(cè)量器外部。

其中，優(yōu)選的另一個(gè)實(shí)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均采用透明材料制成。

采用所述的動(dòng)力粘度測(cè)試裝置的測(cè)試粘度的方法，包括：

步驟1、測(cè)定常數(shù)k：選擇一種標(biāo)準(zhǔn)粘度液，已知其粘度，將標(biāo)準(zhǔn)粘度液加入到樣品池1中，啟動(dòng)計(jì)量泵3，標(biāo)準(zhǔn)粘度液經(jīng)過吸入管2吸入，經(jīng)過計(jì)量泵3、流出管4、測(cè)量器5，再通過排出管8排到回收池9中，當(dāng)所述聲音提示器82響起時(shí)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(jì)算出壓力差δp，通過計(jì)量泵3計(jì)量流量q，計(jì)量泵的流速控制為v；

通過達(dá)西公式粘度μ＝k·a·δp/(l·q)，其中令k＝k·a/(l·q)，那么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(zhì)滲透率，a為多孔介質(zhì)滲流橫截面面積，l為多孔介質(zhì)兩個(gè)橫截面距離，q為通過多孔介質(zhì)的流量，多孔介質(zhì)不變的情況下k、a、l為固定值，通過計(jì)量泵控制q流量為一定值，使得q為固定值，即k為常數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)粘度液粘度已知，通過測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)粘度液的壓力差δp，計(jì)算出k值；

步驟2、測(cè)量樣品粘度：將待測(cè)的樣品加入到樣品池中，啟動(dòng)計(jì)量泵3，樣品經(jīng)過吸入管2吸入，經(jīng)過計(jì)量泵3、流出管4、測(cè)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(jì)量泵的流速控制為v與步驟1相同，當(dāng)計(jì)量泵流量為q時(shí)，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(jì)算出壓力差δp，那么樣品的粘度通過μ＝k·δp公式，即可計(jì)算得到樣品粘度。

其中，所述方法還包括：在進(jìn)行步驟1前和步驟2前分別啟動(dòng)溫控裝置11對(duì)測(cè)試樣品進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，具體包括，一般設(shè)定測(cè)定溫度為25℃時(shí)，溫度控制模塊設(shè)定溫度于閾值為25±0.2℃，當(dāng)溫度感應(yīng)器111測(cè)量樣品的溫度25±0.2℃超過這個(gè)范圍時(shí)，溫度控制模塊控制啟動(dòng)溫度調(diào)節(jié)器112對(duì)測(cè)試的樣品進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，使得溫度在25±0.2℃，才開始測(cè)量。

盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的實(shí)施例。