毛细管粘度计的工作原理
毛细管粘度计的工作原理
毛细管粘度计的工作原理设不可压缩的粘性流体在水平管中作稳态层流流动，并设所考察的部位远离管道进、出口，且流动为沿轴向(z 方向)的一维流动，如下图所示:物理模型：1. 稳态、层流、不可压缩牛顿型流体2. 沿ｚ方向的一维流动，0==θu u r ，0≠z u3. 远离进出口柱坐标下的连续性方程：0)()(1)(1'=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂z r u zu r ru r r ρρθρθρθ （1）式中，z r u u u z r 和、为方位角；为轴向坐标；为径向坐标；为时间；θθθ.' 分别是流速在柱坐标（r,θ,z ）方向上的分量。
可简化为：0=∂∂zu z（２） 柱坐标的奈维-斯托克斯方程： r 分量()⎭⎬⎫⎩⎨⎧∂∂+∂∂-∂∂+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂∂∂+∂∂-=∂∂+-∂∂+∂∂+∂∂22222222111'z u u r u r ru r r r v r p zuu r u u r u r u u u r rr d r z r r r r θθρθθθθθ（３）θ分量()⎭⎬⎫⎩⎨⎧∂∂+∂∂+∂∂+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂∂∂+∂∂-=∂∂++∂∂+∂∂+∂∂2222222111'z u u r u r ru r r r v r p r zuu r u u u r u r u u u r d z r r θθθθθθθθθθθρθθ（４）z 分量⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂+∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂+∂∂-=∂∂+∂+∂∂+∂∂+∂∂2222111'z u u r r u r r r v z p zuu r u u u r u r u u u z z z d z z z z z r z θρθθθθ （５）现在先考察z 方向的奈维-斯托克斯方程。
对于一维稳态流动，式（5）中的0,0'==∂∂r zu u θ，;0=θu 由于流动对于管轴对称，0=∂∂θzu ，022=∂∂θzu 。
测粘度的实验报告
一、实验目的1. 了解粘度的概念和测量方法。
2. 掌握使用粘度计进行粘度测量的原理和操作步骤。
3. 通过实验，掌握粘度测量结果的记录、计算和分析方法。
二、实验原理粘度是描述流体内部摩擦力的物理量，是流体动力学和流体力学研究中的重要参数。
粘度的大小取决于流体的性质和温度。
本实验采用毛细管粘度计测量液体的粘度，利用泊肃叶公式进行计算。
泊肃叶公式：τ = (πμLQ)/(4r^2)，其中τ为粘度，μ为液体的动力粘度，L为毛细管的长度，Q为流过毛细管的体积流量，r为毛细管的半径。
三、实验仪器与试剂1. 实验仪器：毛细管粘度计、恒温水浴、温度计、量筒、秒表、滴定管、计时器等。
2. 实验试剂：待测液体、标准液体。
四、实验步骤1. 准备实验仪器，检查仪器是否完好。
2. 将待测液体倒入量筒中，测量其体积。
3. 将毛细管粘度计插入恒温水浴中，调整温度至待测液体的温度。
4. 将待测液体注入毛细管粘度计中，确保液体充满毛细管。
5. 打开计时器，记录液体的流出时间。
6. 重复步骤4和5，至少测量3次，求平均值。
7. 将标准液体倒入毛细管粘度计中，重复步骤4和5，求出标准液体的粘度值。
8. 根据泊肃叶公式，计算待测液体的粘度值。
五、实验数据与结果1. 待测液体体积：50.0 mL2. 待测液体流出时间：30.0 s、32.0 s、31.0 s3. 平均流出时间：31.3 s4. 标准液体粘度值：0.85 Pa·s5. 待测液体粘度值：0.86 Pa·s六、实验结果分析通过本次实验，我们掌握了使用毛细管粘度计测量液体粘度的原理和操作步骤。
实验结果表明，待测液体的粘度值为0.86 Pa·s，与标准液体的粘度值0.85 Pa·s 相近，说明实验结果较为准确。
七、实验总结本次实验成功完成了液体粘度的测量，加深了我们对粘度概念的理解，提高了实验操作技能。
在实验过程中，需要注意以下几点：1. 确保实验仪器的完好，避免误差的产生。
毛细管法测粘度
毛细管法测粘度 Prepared on 22 November 2020毛细管法测定粘度测定原理：在一定温度下，当液体在直立的毛细管中，以完全湿润管壁的状态流动时，其运动粘度与流动时间成正比。
测定时，用已知运动粘度的液体作标准，测量其从毛细管粘度计流出的时间，再测量试样自同一粘度计流出的时间，则可计算出试样的粘度。
测定仪器：毛细管粘度计仪器、试剂与试样1、仪器毛细管粘度计、恒温浴、温度计、秒表2、试剂恒温浴液、乙醇、铬酸洗液、石油醚3、试样机油或其他石油产品实验步骤1）选取毛细管粘度计并洗净取一支适当内径的毛细管粘度计，用轻质汽油或石油醚洗涤干净。
2）装标准试样在支管6处接一橡皮管，用软木塞塞住管身7的管口，倒转粘度计，将管身4的管口插入盛有标准试样（20℃蒸馏水）的小烧杯中，通过连接支管的橡皮管用洗耳球将标准样吸至标线b处，然后捏紧橡皮管，取出粘度计，倒转过来，擦干管壁，并取下橡皮管。
3）将橡皮管移至管身4的管口，使粘度计直立于恒温浴中，使其管身下部浸入浴液。
在粘度计旁边放一支温度计，使其水银泡怀毛细管的中心在同一水平线上。
恒温浴内温度调至20℃，在此温度保持10min以上。
4）用洗耳球将标准样吸至标线a以上少许，停止抽吸，使液体自由流下，注意观察液面，当液面至标线a，启动秒表；当液面至标线b，按停秒表。
记下由a至b的时间，重复测定4次，各次偏差不得超过%，取不少于三次的流动时间的平均值作为标准样的流出时间τ20标。
5）倾出粘度计中的标准样，洗净并干燥粘度计，用同粘度计按上述同样的操作测量试样的流出时间τ20样。
五、数据记录与处理t t t t计算过程：六、注意事项1）测定过程中必须调整恒温浴的温度为规定的测定温度；2）测定前试液和毛细管粘度计均应准确恒温，并保持一定的时间。
在恒温器中粘度计放置的时间为：在20℃时，放置10min；在50℃时，放置15min；在100℃时，放置20min；3）试液中不能有气泡。
毛细管粘度计使用说明书
毛细管粘度计使用说明书
一、产品简介
毛细管粘度计是一种用来测量液体粘度的仪器。
其原理基于液体通过毛细管的流动速度与液体粘度之间的关系。
本使用说明将详细介绍毛细管粘度计的使用方法和注意事项。
二、使用前准备
1. 安装：将毛细管粘度计放在平稳的台面上，并插入电源。
2. 校准：在使用之前，需要校准毛细管粘度计以确保精确度。
请参考附带的校准手册进行操作。
3. 准备样品：根据需要测量的液体类型和粘度范围，准备好相应的样品。
三、测量步骤
1. 调整流速：根据需要测量的液体粘度，调整仪器的流速。
通常情况下，液体粘度较低时需要加快流速，而液体粘度较高时则需要减慢流速。
使用仪器上的控制按钮进行调整。
2. 样品装填：将待测样品注入仪器中的装填槽中。
确保样品不会溢出或溅出。
3. 开始测量：根据仪器的说明，启动测量程序。
仪器将自动计算和显示液体的粘度值。
4. 记录结果：在测量完成后，记录下所得的粘度值。
可根据需要将结果保存至仪器的存储器中。
四、注意事项
1. 清洁保养：使用完毕后，请按照使用说明进行清洁保养。
避免污染下一次测量。
2. 避免反复测量同一样品：由于样品的温度和测量条件可能会影响测量结果，建议避免反复测量同一样品，以确保准确性。
3. 使用安全：在操作过程中，应注意防范液体外溢和溅出，以免对操作者造成伤害。
4. 仪器存放：仪器应保存在干燥、清洁、通风的环境中。
避免阳光直射和潮湿。
五、故障排除。
NY―1型高压毛细管式粘度计的工作原理与测试结果的数据处理
NY―1型高压毛细管式粘度计的工作原理与测试结果的数据
处理的报告，600字
NY―1型高压毛细管式粘度计是通常用于测量粘度的一种受
控的高压装置。
它的基本原理是当流体以一定的速度运行时，它就会在流体中施加一定的压力，从而影响流体的粘度，从而计算出流体的粘度值。
特别需要说明的是，粘度测量必须在高压下进行，否则结果将会不准确。
NY-1型高压毛细管式粘度计的工作原理如下：使用一根毛细
管和一个高压源（如气泵或水泵），在毛细管中以恒定的流速流动过，源以恒定的压力对流体进行加压，以达到规定的压力值后，将流体的粘度值读取出来。
从而可以计算出流体的粘度值。
测量结果的数据处理包括：首先，通过测量粘度值，定义一个统一的测量单位；其次，根据测量结果，分析流体的粘度变化规律；最后，根据测试结果和实际情况，对流体的粘度进行合理的控制，以保证其稳定性。
总之，NY－1型高压毛细管式粘度计是常用的粘度测量仪器，它能够满足实际的粘度测量要求，其工作原理和数据处理都非常简单、准确。
因此，NY－1型高压毛细管式粘度计是非常
有用的粘度测量仪器。
毛细管法测液体黏度实验原理
毛细管法测液体黏度实验原理实际液体都具有不同程度的黏性。
当液体流动时，平行于流动方向的各层液体的速度都不相同，即存在着相对滑动。
于是，在各流层之间存在内摩檫力，这一内摩檫力亦称为黏性力。
黏性力的方向沿相邻两流层接触面的切向，其大小与该流层处的速度梯度及接触面积成正比。
比例系数η称为黏度，它表征了液体黏性的大小，与液体的性质和温度有关。
实际液体在水平细圆管中流动时，因黏性而呈分层流动状态，各流层均为同轴圆管。
若细圆管半径为r ，长度为L ，细管两端的压强差为∆P ，液体黏度为η，则细圆管的流量LP r Q ηπ84∆= 上式即泊肃叶定律。
本实验采用的方法是，通过测量一定体积的液体流过毛细管的时间来计算η。
即L P r t V Q ηπ84∆== （3.2-1）式中V 即为t 时间内流过毛细管的液体体积。
当毛细管沿竖直位置放置时，应考虑液体本身的重力作用。
因此，式（3.2-1）可表示为： t L gL P r V ⋅+∆=ηρπ8)(4 （3.2-2）本实验所用的毛细管黏度计如图3.2-1所示，它是一个U 型玻璃管，A 与B 之间为一毛细管，左边上部的管泡两端各有一刻痕C和A ，右边为一粗玻璃管且也有一管泡。
实验时将一定量的液体注入右管，用吸球将液体吸至左管。
保持黏度计竖直，然后让液体经毛细管流回右管。
设左管液面在C 处时，右管中液面在D 处，两液面高度差为H ，CA 间高度差为h 1，BD 间高度差为h 2。
因为液面在CA 及BD 两部分中下降及上升的极其缓慢（管泡半径远大于毛细管半径），液体内摩檫损耗极小，故可近似作为理想液体，且流速近似为零。
设毛细管内液体的流速为v ，由伯努利方程可知流管中各处的压强、流速与位置之间的关系为： 常量=++P gh v ρρ221 对于图3.2-1中所示的C 处和A 处，若取0=A h ，则有A c P v P v gh +=++20212121ρρρ 其中C 处流速0≈c v ，P 0为大气压强，P A 为A 处压强。
血液流变学检测仪器的测试原理介绍
1．毛细管式粘度计（即压力传感式）原理：利用一标准毛细管在相同的条件下，液体粘度不同，流过一定体积的液体所需时间不同，粘度越大所需时间越长，粘度与时间成正比，其测量结果是同水的比粘度。
优点：①适用于测量粘度较低的“牛顿流体”，如血浆、血清；②制造成本低廉。
缺点：不适于测量“非牛顿流体”，如全血，精度及重复性难以保证，现国际、国内的全血测试中已被淘汰。
原因：血液是非牛顿流体，血液的粘度随切变率的变化而改变，血流在毛细管中流动，距轴心不同半径处切变率不同，故管中各处粘度也就不同。
用毛细管粘度计测量全血粘度，所得结果只是某种意义上的平均，得不出在某一特定切变率下的粘度。
故用毛细管粘度计测全血粘度是有其原则的局限性，或者可以这样理解：对牛顿流体来说，切应力与切变率之比是个常数，是个线性问题，而作为非牛顿流体的血液，粘度随切变率改变，是非线性问题，用只能解决线性问题的仪器去解决非线性问题，必然影响测试精度，产生误差。
2．圆筒式粘度计（即悬丝式）原理：由两个同轴圆筒组成，圆筒间隙内放入待测液体，内筒与一个弹簧游丝（悬丝）相连，一般固定内筒不动，外筒以已知角度旋转，通过测量液体加在内筒壁上的扭力矩，换算成液体的粘度。
优点：适合测量各种流体在低切变率下的粘度。
缺点：①各切变率下的测量结果不稳定；②检测效率低。
原因：①由于两筒间隙流层中切变率不均匀，导致测量结果失准；②此种仪器的特长是用来研究与时间相关的流变特性及低切变率下的粘度指标。
而恰恰低切变率下粘度的测量时间较长，因此，该仪器不适应大批量的临检工作。
3．锥/板式粘度计原理：由一个圆板和一个同轴圆锥组成，待测量的液体放在圆锥和圆板间隙内，一般固定圆板，圆锥旋转，通过测量液体加在圆锥上的扭力距换算成液体的粘度。
优点：①即适合测量牛顿流体，更适合测量非牛顿流体。
如：全血、血浆；②测量精度及重复性较高；③检测效率高。
原因：由于间隙高度与半径成正比，速度也与半径成正比，而切变率为速度与高度之比，从而使切变率与半径无关，处处相等，使得对应于确定的转速就得到确定的切变率。
毛细管黏度分析原理
毛细管黏度分析原理
毛细管黏度分析是一种常用的测定液体黏度的方法。
其原理基于毛细管现象和流体力学的基本理论。
毛细管现象是指液体在毛细管内流动时，由于毛细管壁与液体间的相互作用，液体在毛细管内形成一种净上升或净下降的现象。
这一现象的起因是表面张力和毛细管内外液体间的黏性作用力之间的平衡。
当液体在毛细管内流动时，由于液体分子间的黏性作用力，液体在毛细管内形成一种净上升或净下降的现象。
而液体黏度可以用来描述这种形成净上升或净下降的能力。
在毛细管黏度分析中，一般选用玻璃毛细管，通过浸入被测液体中，使液体在毛细管内上升。
通过测量液体在毛细管内上升的高度和时间，可以计算得到液体的黏度。
根据流体力学的基本理论，毛细管内液体上升的高度与时间呈一定的关系。
常用的计算方法有洛伦兹-洛伦兹方程、修正的斯托克斯方程等。
毛细管黏度分析具有简单、快速、经济等优点，适用于测定各种液体的黏度，尤其在低黏度液体的测定中更为常用。
然而，由于毛细管黏度分析对实验条件要求较高，容易受到温度、环境湿度等因素的影响，在实际应用中需要进行一定的控制和修正。
综上所述，毛细管黏度分析是一种基于毛细管现象和流体力学理论的测定液体黏度的方法，在实践中能够得到较为准确的结果。
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毛细管粘度计的工作原理及创新设计
姓名：王根华
学号：1411081569
学院：机械工程与力学学院
班级：14机械研究生2班
1.工作原理
设不可压缩的粘性流体在水平管中作稳态层流流动，并设所考察的部位远离管道进、出口，且流动为沿轴向(z 方向)的一维流动，如下图所示:
物理模型：
1. 稳态、层流、不可压缩牛顿型流体
2. 沿ｚ方向的一维流动，0==θu u r ，0≠z u
3. 远离进出口
柱坐标下的连续性方程：
0)()(1)(1'=∂∂
+∂∂+∂∂+∂∂z r u z
u r ru r r ρρθρθρθ （1） 式中，z r u u u z r 和、为方位角；为轴向坐标；为径向坐标；为时间；θθθ.' 分别是流速在柱坐标（r,θ,z ）方向上的分量。
可简化为：
0=∂∂z
u z
（２） 柱坐标的奈维-斯托克斯方程： r 分量
()⎭
⎬⎫⎩⎨⎧∂∂+∂∂-∂∂+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂∂∂+∂∂-=∂∂+-∂∂+∂∂+∂∂22222
222111'z u u r u r ru r r r v r p z
u
u r u u r u r u u u r r
r d r z r r r r θθρθθθθθ（３）
θ分量
()⎭
⎬⎫⎩⎨⎧∂∂+∂∂+∂∂+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂∂∂+∂∂-=∂∂++∂∂+∂∂+∂∂22222
22111'z u u r u r ru r r r v r p r z
u
u r u u u r u r u u u r d z r r θθ
θθθθθθθθθρθθ（４）
z 分量
⎥⎦
⎤⎢⎣⎡∂∂+∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂+∂∂-=∂∂+∂+∂∂+∂∂+∂∂2222111'z u u r r u r r r v z p z
u
u r u u u r u r u u u z z z d z z z z z r z θρθθθθ （５）
现在先考察z 方向的奈维-斯托克斯方程。
对于一维稳态流动，式（5）中的
0,0'
==∂∂r z
u u θ，;0=θu 由于流动对于管轴对称，0=∂∂θ
z
u ，02
2=∂∂θz
u 。
将以上条件及（2）得到
)](1[r
u r r r z p z
d ∂∂∂∂=∂∂μ （6） 同理，对θ、r 方向的奈维-斯托克斯方程化简，可得
0=∂∂θ
d
p （7） 0=∂∂r
p d
（8） 从式（6）、（7）、（8）可以看出，该式左侧的d p 仅是z 的函数；而右侧z u 仅是r 的函数。
因此，式（6）可写成常微分方程，即
dz dp dr du r dr d r d
z μ1)(1= （9）
上式为右侧仅为z 的函数，左侧仅为r 的函数，而r 、z 又为独立变量，故两边应等于同一
常数才成立，即
常数
==dz
dp dr du r dr d r d z μ1)(1 （10） 边界条件：
BC1：i r r =时，0=z u BC2：0=r 时，0=dr
du z
对（10）式积分得
12
21C r dz
dp dr du r
d z +=μ （C 1 为常数）
（11） 由边界条件BC1得，01=C
r dz
dp dr du d
z μ21= 对此式积分得
22
41C r dz dp u d z +=
μ （C 2 为常数）
（12） 由边界条件BC2得，2
241i d r dz
dp C μ-=
把上式代入（12）得，
)(412
2i d z r r dz
dp u -=
μ （13）
2
max 41i d r dz
dp u μ-
= （14）
2
max )](1[(i
z r r u u -= （15） 再求平均流速b u 。
体积流率微元
rdr u dV z s π2= ⎰
⨯=i
r z s rdr u V 0
2π
把（15）式代入此式得， max 2
2
u r V i s π
=
2
2max
2max
2
u r u r A V u i
i s
b =
==
ππ
（16） 再求单位长度的压降
L
p f ∆∆
b i d u r dz
dp 2412
=-
μ
2
8i
b f r u L
p μ=
∆ （17）
L
u p r b f i 82
∆=
μ （18）
对于一支毛细管粘度计其流体流过的长度是确定的，直径是确定的，再测定其流过的压
降和体积流率，即可由式（18）求得粘度。
值得注意的是流体在毛细管的流动应是层流。
2.创新设计
有上述的推理我们得出了毛细管测粘仪的工作原理，有公式我们可以发现，液体黏度是有很多的链进行控制盒影响的，我们知道一个任务的解的物理效应或者说决定着他的物理方程如果是已知的，特别是当参与的物理的量有若干个时，可以导出不同的解，这些解释通过保持其余的影响链不变，而只分析其中的一各自变量和一个因变量之间的相互关系而得到的，基于此，我们做了如下改进：
一个运用压力差来衡量粘度的解，保持Q,R,L 不变，则压力差∆P 正比于η，通过仪表显示的压力差的大小即可推算出液体粘度的大小。
如下图：
在量筒筒壁两侧安装超声波收/发器,超声波束与落球运动速度的夹角为。
, 超声波在被测液体中的传播速度为c,落球落速为“。
在此前提下,推导多普勒 频移与落球落速之间的关系式。
如图2.7所示,当超声波束在量筒轴线上遇到一颗刚性落球,且该落球以速
度“沿着量筒轴线运动。
对超声波发射器而言,该落球以速度“cos 。
离去,所以落球收到的超声波频率介应低于发射的超声波频率fl,根据多普勒公式推导可
知,这种情况可以看作是声源不动,而观察者在运动,故由公式(2.25)得到落球 所接收到的超声波频率为
人一发射超声波的频率;
a一超声波束与量筒轴线夹角;
c一流体中声速;
落球又将超声波束散射给接收器,由于它以“cosa的速度离开接收器,所以
接收器收到的超声波频率又一次降低,这种情况可看作是声源运动而观察者静止的情况,依据式(2.17),几可表示为:
将几的表达式带入(2.35)式,可得到:
接收器收到的超声波频率与发射超声波频率之间的频率差,即多普勒频移
琴可由上式计算。
由于超声波的速度远大于落球落速,所以上式可写成式
由上式可得落球速度为
由以上方程可知,当超声收/发器、量筒条件及被测介质等参数确定以后,
多普勒频移与液体粘度成反比,所以由测量频移量梦就可以根据式(2.40)得到
液体粘度值。
根据方案二的测速方程可知,落速测量受到液体中声速c的影响。
一般来说,
液体中声速与介质温度、介质组分有关,难以保持常数。
为避免这一影响,这里采用桶外声楔结构,使超声波束先通过声楔及桶壁再进入液体l1v】。
设声楔材料中的声速为。
1,流体中声速为。
,声波由声楔进入液体的入射角为刀,在被测液体中的折射角为中,超声波束与落球落速夹角为a,如图2.8所示,根据折射原理, 存在:
所以有
代入式子可得
由此可见,采用声楔结构以后,粘度与频移关系式中仅含有声楔材料中的声
速。
l,而与被测液体介质中的声速无关。
由于固体声速的温度系数至少比液体声速的温度系数小一个数量级,所以该粘度方程式基本上不受温度的影响.。