粘度测量和在线粘度计的应用

发布于：2006/8/28 9:20:40 | 1756 次阅读

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任何人在开始研究有关流变的过程时一定会先问一个问题，那就是“为什么要做粘度的测量呢？从事相关实验的研究人员告诉我们，“它可以提供数据，包括流程的影响、公式的改变以及对象对时间的变化状况，以帮助我们更进一步的了解实验系统的行为，并且做相当程度的推测。”

在流变特性的测量里，常见的是对于其品质的控制，如一批批的原料必须有着一致的流变特性。也就是为了这个原因，对于产品的一致性与品质的控制，大家相信流体的行为是一个最能够直接测量的对象。

研究流体行为的另外一个原因，是因为它是一个可直接得到用于实际的估计数据的研究。如一个高粘度的液体，在传送时我们知道需要比较高功率的泵。因此了解流变行为对于管线设计与泵的装配设计是非常有用的。

另外在研究中也提出，物质的特性在流变上的表现是敏感的，如物质分子量的增加或是其分子量分布不一致，会直接反映在其流动行为上。这在高分子的合成上是很重要的，我们可以藉由其流变行为来比较其分子量，而不需大费周折地去测量其真正数值。它也是预测并控制产品特性、最终控制过程以保证原材料表现与行为的一种方法。

让我们思考一个问题，“对一产品或流程，流变的某些参数是否对它们有着关联性呢？”要知道问题的答案，直觉上我们必须要在材料的化学及物理现象上下功夫，而原因是因为它们会反映出流变行为。现在，我们先假设这些信息我们已经知道并且也确定了几种可能性。我们要做的下一步是去收集一些关于流变的初步数据，并且思考决定此系统所表现出的流体行为特性属于哪一范畴内。基本上，上述决定帮助我们选择使用某一款粘度计做测量并且绘制其有关流体行为的结果。

一旦流体的行为已经确定，我们就能对于系统成分间的互相作用情形有更详细的了解。在仪器内亦建有不少的数学模式可拿来对数据做最适当的仿真模拟。

这些数学模式范围可以从简单到复杂，有些仅是将数据绘制成图表；其它则需要两种变量比例的计算。有些是相当复杂的，需要用到计算器或计算机的程序处理。这类的分析可以将我们的资料作最有效的利用，常常也能由这些程序得到一些对流程与产品来说很重要的数字。

一旦我们能得知流变数据和产品品质的关系，这些流程就能够被我们一再地反复使用并控制，而测得的数据也可以帮助我们预先评估和控制产品的品质。

在线粘度计产品

目前，Brookfield公司的在线粘度计产品主要有：VTA、VTE、TT-100、TT-200、TT220、AST-100等主要系列，各系列产品的测量范围和适用范围也不尽相同，在测量原理上，除了AST-100是采用振动式之外，其余均采用旋转式的测量。
Brookfield经典的实验室旋转粘度计可以调整不同的转速，由一个浸入样品中的转子可以测得扭力。此转子由一个马达弹簧或传感器带动，弹簧或传感器的偏离由指针显示(或者经由数字化仪表显示)。通过变速箱调整不同速度与使用不同转子可以测得不同范围的粘度。

粘度、粘力、流动的阻力(与弹簧或传感器的松紧有关)与转子的转速、转子形状有关，当转速增加或转子增大时粘力会加大。因此，当转速增大或转子变大时，粘度可以由弹簧或传感器的偏离读出。最小范围的粘度可以由表面积的转子与转速测得；而范围的粘度可由表面积最小的转子与最慢转速测得。同一个转子在不同的转速下，可以测量流体的流变特性。

粘度计主机包含了一个的铍铜合金的弹簧或传感器，在指针式的机型中，指针与轴承直接相连，一端接在轴承上，另一端直接接在指针上。这个指针是由变速箱所驱动并且经由弹簧控制轴承。在数字化仪表的机型中，一个变速度位移转换器侦测轴承的转角显示在数字仪表板上。在线粘度计则可以输出4～20mA的电信号、直流电压信号或直接在仪表板上显示。

在线粘度计的应用

随着对产品品质控制要求的提高，传统的实验室测量或滞后的检验已不能满足要求，在线测量的应用和需求日益广泛。

从在线粘度计的实际应用情况来看，使用的效果和实际收益大致可分成以下三类：

■　产品的品质与直接粘度有关
聚合物（化纤、树脂等）合成的反应终点判定、食品（巧克力）、陶瓷浆等的配料准确性，这一大类的应用都直接利用粘度测量确定最终产品的质量。

■　产品主要质量指标与粘度有关
胶囊的壁厚、印刷油墨的稳定、沥青的品质分类、纸张的厚度等与粘度有关，需要在工艺中控制。

■　工程设计或控制需要粘度指标
管道的设计、燃料的燃烧效率、输送过程的监测和控制等，都需要测量粘度以达到或最经济的效果。

图3是一石化用户采用在线粘度计测量和用实验室采样分析所进行的数据对比分析，从分析结果看，在线测量的数据离散性明显小于实验室测量，同时经拟合后的曲线相关系数明显优于实验室测量，其主要原因在于实验室采样分析的条件与实际情况已有变化，因此测量误差较大。

在线控制的效果用简单的图示可表证如上。

采用在线控制后质量的波动小，且比较平滑，更有益于质量控制和提高效率，降低质量成本。www.dzsc.com

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