PDF《在线粘度测量中的流变学问题》

在线粘度测量中的流变学问题 丁晓炯 广州市博勒飞粘度计质构仪技术服务有限公司 广州

510075 摘要:在线粘度测量是目前很多石油、化工、食品、电子、造纸等行业中应用越来越广泛的技术,在线粘度的测量方 法很多,主要有毛细管式、旋转式、振动式、注塞式等,而测量的对象也各不相同,流体的流变特性也各不相同,应用面也 各不相同.

本文从流变学的角度出发,对在线粘度测量的方法、流体的流变学类型进行分析,讨论不同在线粘度测量方法的 特点和应用,对一些常见行业应用进行归纳,并对在线粘度测量中的一些常见问题进行流变学分析,并相应提出在线测量中 的处理方法. 关键词:在线粘度;

在线粘度及;

流变学;

牛顿流体;

非牛顿流体;

剪切变稀;

剪切变稠 目前,随着工艺控制要求的不断提高和测量技术的不断发展,在石油、化工、食品、电子、造纸等行 业中在线粘度测量技术应用的越来越广泛,不同品牌和不同测量原理的在线粘度计都有使用.在实际应用 过程中,有使用效果良好的,也有使用效果不理想的,为何会有不同的效果?除了产品本身的品质问题, 如何根据测量物料的流变特性来选择相应的在线粘度计,如何解释在线粘度测量数据和实验室测量数据的 差异,如何获得稳定一致的测量结果,这些都可以从流变学的角度来进行分析并获得解决方案.

1 在线粘度测量技术 1.1 在线粘度测量的应用 在线粘度计的测量技术和应用已有几十年的历史,许多工业生产过程中都需要进行粘度的连续自动测 量与控制. 在石油工业中,在减压蒸馏过程,在柴油、润滑油、燃料油等的在线自动调合和过程,石油的脱蜡脱 沥青过程等,需要进行在线粘度监测来检查原料质量,监视与控制生产、提高产品合格率,实现自动调合 和及自动切换产品等. 在用重油作燃料的交通、电力、玻璃等工业中,燃料油的粘度在线测量可以提高雾化效率,维持最好 的燃烧效果,节约燃料. 在各种聚合工程中,通过粘度的在线监测来控制反应终点.在化纤抽丝前的熔体粘度在线监测可以保 证纤维的粗细适当、均匀,较少废品率及能耗. 造纸和纺织工业中的粘度在线测量可以改进淀粉的转换过程,提高上胶操作和自动涂料过程的质量和 效率. 此外,在油墨生产、印刷、油漆喷涂、洗涤剂与化妆品生产,胶囊生产以及浇涂、浸渍、滚涂等各类 材料的涂布过程也都要进行在线粘度测量. 1.2 在线粘度计的类型 目前,在线粘度计的类型很多,根据测量原理不同,主要有以下几种类型: 1.2.1 毛细管式 毛细管式在线粘度计是基于泊氏定律,仪器的主体是一段细管,细管与定量泵连接,由定量泵控制流 体以恒定的流量进入细管,有压力监测器测量细管两端的压力差,根据泊氏公司计算流体的粘度. 这类在线粘度计目前一般使用在石化炼油行业,用来测量成品油的粘度,测量范围一般都不高,在几 上海人和科仪版权所有 严禁翻印 百cP 以下,但有些特殊的在线粘度计对细管进行特殊设计后也可以用来测量高粘度的流体,但应用相对 较少. 1.2.2 旋转式 在线粘度测量中,旋转法的应用比其他方法广些 [1] ,在线旋转粘度计的测量原理与实验室粘度计相同, 根据转子和传感器的连接方式,可分为外旋式和内旋式两种,主要是利用转子在流体中以恒定转速旋转, 直接测量流体的粘性力大小,计算出粘度. 这类在线粘度计是从粘度的物理定义出发,测量范围可以很宽,测量时的剪切率也不高,除了测量牛 顿流体外,尤其适合于非牛顿流体的测量. 1.2.3 振动式 振动式的在线粘度测量起步相对较晚,但发展较快. 振动法的传感头为一圆柱体, 以恒定的振幅振动, 当它剪切流体时,流体的粘度对传感头振动振幅有影响,测量维持恒定振幅所输入的功率,计算得到粘度 和密度的乘积. 这类在线粘度计的理论测量范围也很宽,适合于不同的流体测量,但测量时的剪切率不能精确计算, 一般剪切率约在