旋转粘度计实验指导

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1、实验1用旋转粘度计测量液体的粘度在工业技术和科研应用技术领域中，液体粘度的测量具有很重耍的实用价值。本实验作为仪器应用型的物理实验，用NDJ—5S型旋转粘度计来测量液体的粘度。NDJ—5S型旋转粘度计是液体粘度测量的专用仪器，它可以对树脂、油漆、涂料、乳胶、胶粘剂、石油、洗涤剂等物质的绝对粘度或表观粘度进行测量。仪器操作简便，灵敏度高，可靠性强，测量过程用电脑控制，测量结果可直接用数字显示粘度值。【预习重点】(1)用旋转粘度计测量粘度的工作原理和方法。(2)旋转粘度计的构造和调节使用方法。>•••I¥♦■图1_1旋转粘度

2、计【仪器】NDJ—5S型旋转粘度计（图1—1）,烧杯、天平等。图1—2（a）为旋转粘度计的原理图。A为转子，它由电动机主轴通过游丝带动缓慢旋转，B为内径大于7cm的烧杯。把待测液体置于烧杯中（液面与转子细颈下沿对齐），当电动机主轴以一定转速Wo旋转时，转子A通过游丝带动跟着旋转。稳立时，转子A受到的粘性力矩与游丝恢复力矩平衡，此时转了A也以转速wo旋转，ifij转子A与电动机主轴相对错移了一个角度9（即游丝旋紧了0角）。在转子A转速不太高（不引起湍流）的条件下，液体保持很好的分层转动，转速以转子表面附着层的w。向外逐层降

3、低，直到烧杯内壁的附着层转速为零。如果在转子A附近任取一半径为r的同心圆柱面，如图1—2（b）所示，在这个柱面液层上相互作用的力矩(1式中：几为粘度；1为转子高度。由于液体处于稳定旋转状态，各层都以各自稳定的角速度旋转，液层间相互作用的力矩都相等，而且都等于转子A所受的游丝弹性恢复力矩DO（D为游丝的扭转系数），于是有do=oe(1对上式积分，并利用r=a吋w=Wo,r->b时w=0的条件（a为转子半径，b为烧杯半径）得伽=rfl^b»a,所以9旳°0t(1—3)考虑到转了A的上下两端面也必定有粘性力矩作用，所以对k‘应

4、作一定的修正，于是被测液体粘度n=k0（1一4）式中：k为仪器系数，由游丝扭转系数、转子结构及转速等决定。仪器电路部分采用了微处理器，能自动转换量程，用数码管直接显示被测粘度值（Pa・s）,还可以设定或检查转了编号。(a)(b)图1-2旋转粘度计原理【实验要求】(1)调节仪器实验架底座上的3个螺钉使仪器后而水平仪的气泡处于圈屮央。表1—1转子转速组合表转子转透No.1No2No3Ho.4f/min)满呈程值mPa•s)601003)020001000030200100040002000012500250010000500

5、00610005000200001000003200010000400002000001.5400020000800004000000.6100005000020000010000000.3200001000004000002000000转子编号所对应的转子规格见图1-3o(2)将被测液体倒入烧杯里，为保持液体测量时温度恒定，应用恒温浴槽控制温度，测不同温度条件下的液体粘度值。（3）估计被测流体粘度范围，按表1—1选择转子编号与转子转速,欲测的粘度值尽可能处于所选量程上限的30%〜90%之内，此为最佳测量范围，如果难以达

6、到，则必须使欲测粘度值大于所选量程上限的10%以上。占「1T11冉i■T11Rf1i1i1T-4T1<:>111屮fiNo.l.No.2No.3No.4图1—3转了规格（4）徐徐下降仪器，将转子浸入烧杯内液体中，调整转子浸入深度（短距离可用升降螺母调节），使液面达到转子细颈下沿。此时应检查水平仪气泡是否在圈屮央。（5）启动“电源”开关，接通“电机”开关，转子以预选的转速开始旋转。注意：在首次使用时应先选择转子编号，否则仪器默认为一号转子，以后使用仪器将保持上次关机时的状态。（6）设定转子编号，将面板上“转子选择”按钮按下

7、，暂不松开，此时仪器LED将从数字“1”开始，依次显示到“4”，当LED显示到预选好的转子编号时，即松开转子选择按钮，此后仪器就开始测量，LED显示数字。(7)待仪器显示稳定以后，即可开始读取显示值，显示方式选择开关弹起时，显示值为粘度值(Pa・s),开关按下时显示值为该量程的百分刻度值；若被测试材料粘度值超过所选量程满度吋，仪器将显示4位“UUUU”的超量程符号，此时应另选转速或转子组合，使用中如需更换转子，必须停机后进行。将仪器升起，让转子完全离开液体表面，然后才更换转子。【数据处理】测定不同浓度的聚乙二醇水溶液的粘

8、度，将测量数据记入口行设计的数据表格中。【问题】如何选择合适型号的转子?