[发明专利]一种液体粘度测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种液体粘度测量方法及装置，适用于对透明液体进行粘度测量。该方法具有原理简单、操作简便和测量准确等特点。其装置核心部分是在透明管道内用细线悬吊一个小球。当液体以层流方式流经透明管道时，悬吊小球的悬线将产生一定的偏转角度θ，此时小球将受到液体作用于小球的粘滞力、液体作用于小球的浮力、小球自身的重力和悬线作用于小球的拉力等四个力作用。通过调节液体的流速和小球悬线的长度，使小球在上述四个力作用下处于管道的中轴线上，并达到平衡状态。利用小球所受四力平衡关系，建立液体粘度η_液与流速及悬线偏转角度θ关系，通过测量液体流速和悬线偏转角度θ，便能计算得到液体运动粘度η_液。

技术领域

本发明涉及液体粘度测量技术领域，特别是指一种液体粘度测量方法及装置。

背景技术

目前，液体粘度测量方法有落球法、旋转法、振动法和毛细管法等方法。其中，落球法、旋转法和振动法均采用液体相对运动方式(即：液体不流动，小球/转子/振子产生运动，液体相对于小球/转子/振子做相对运动)，上述方法不能反映流动液体的真实粘度；虽然毛细管法采用了液体绝对运动方式，能够反映流动液体粘度，但因毛细管的管径远小于实际管道的管径，因此由毛细管法测得的液体粘度不能反映实际管道中流动液体的真实粘度。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种液体粘度测量方法及装置，解决了现有技术中实际管径中的流动液体真实粘度不便于测量的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种液体粘度测量装置，包括液体存储机构，液体存储机构上设有出水口和进水口，出水口与进水口之间连接有管道测量组件；所述管道测量组件包括测量管和延长管，测量管的两端均与延长管连接，延长管分别与出水口、进水口连接，且延长管与出水口之间设有流量计，所述测量管与延长管之间设有整流管道，测量管内连接有悬线，悬线上连接有小球。

进一步的，所述液体存储机构包括蓄水池，蓄水池上设有水箱，所述蓄水池与水箱之间设置有液体调节组件，所述出水口设置在水箱上，进水口设置在蓄水池上。

进一步的，所述液体调节组件包括抽水泵和调节管，抽水泵设置在蓄水池内，且抽水泵上设有与水箱连接的进水管；调节管设置在水箱的下部并与蓄水池连通；所述水箱的内部设有若干除气泡隔板。

进一步的，所述出水口与延长管之间设有调节阀，所述调节阀和流量计均与管道连接，管道上设有与延长管连接的转接头；所述出水口与进水口上均设有阀门。所述悬线为轻质细线；测量管为透明测量管道。

一种液体粘度测量装置的测量方法，包括以下步骤：

S1：当测量管内的液体进行层流运动，且液体的流速稳定时，悬挂在测量管内的小球位于测量管的中轴线上，通过流量计得到测量管内液体的平均流速为

S2：当液体做层流运动时，测量管中轴线上的液体流速等于液体平均流速的两倍即时，小球相对于初始状态时的偏转角度为θ，步骤S1中的小球在水平方向上受到液体施加的粘滞力f粘和悬线施加的拉力F拉的水平分力，小球在竖直方向上受到浮力F浮、悬线施加的拉力F拉的竖向分力和小球自身的重力G球；

S3：小球位于中轴线上且在水平方向及竖直方向上受力平衡，小球达到平衡状态，根据受力平衡公式，计算得到液体的运动粘度。

步骤S2中，根据斯托克斯定律，测量管内小球受到液体施加的粘滞力f粘：

f_粘＝6πη_液v_液r_球 ①

其中，r球为小球的半径，η液为液体的运动粘度；

小球受到液体施加的浮力F浮：