毛细管粘度计的原理
液体粘度及流变性测定实验
中国石油大学油层物理实验报告地面脱气原油粘度的测定一、实验目的1、用毛细管粘度计法测量脱气原油的粘度。
2、用旋转粘度计测试脱气液体在恒定温度和恒定剪切速度下的粘度。
3、掌握粘度随温度变化规律。
二、实验原理1、毛细管粘度计法在一定温度下，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。
通过测定原油通过两条标准线之间的时间t，并用比重计测得原油密度ρ，通过动力粘度公式：μ= ρCt （1）式中μ——液体的动力粘度，mPa · s；C——粘度计常熟；ρ——液体在测试温度下的密度，g/cm3；t ——毛细管中液面由标线a流到b的时间，s。
2、旋转式粘度计法旋转式粘度计由电机经变速带动转子作恒速转动。
当转子在某种液体中旋转时，液体会产生作用在转子上的粘性力矩。
液体的粘度越大，该粘性力矩越大；反之，液体的粘度越小，该粘性力矩也越小。
该作用在转子上的粘性力矩由传感器检测出来，经仪器所带的微电脑处理后，可得出被测液体的粘度。
三、实验设备1、毛细管粘度计法测定石油产品的动力粘度时所用的主要仪器为毛细管粘度计，其结构如下图所示：测定动力粘度初拥毛细管粘度计外，还需要用带透明壁或装有观察孔的恒温浴，其水面高度不小于180mm，容积不小于2L，并附带自动搅拌器和一种能准确调节温度的电热装置（最好同事采用温度调节器）。
除此之外，需要用的其它测试仪器有：（1）温度计，分度为0.1℃，范围为0~50℃或50~100℃（2）秒表，用于计量液体在粘度计中的下落时间；（3）比重计，用于测定液体的密度图12、旋转式粘度计法所用实验仪器由旋转式粘度计和水浴组成。
仪器的构造如下图：图2 旋转粘度计结构图（1）粘度计机头水准泡；（2）液晶显示屏；（3）外罩；（4）转子保护架；（5）主机底座；（6）微型打印机；（7）粘度计机头；（8）操作键盘；（9）转子连接头；（10）转子；（11）主机底座水平调节旋钮（使水准泡居中）2、旋转粘度计配有四种转子以供选择，即1、2、3、4号转子。
运动粘度测量实验报告
一、实验目的1. 了解运动粘度的概念和测量方法。
2. 掌握使用毛细管粘度计测量运动粘度的原理和步骤。
3. 通过实验，验证理论知识的正确性，提高动手操作能力。
二、实验原理运动粘度是流体流动时，分子之间相互作用的内摩擦系数。
它反映了流体分子在运动过程中相互作用的程度。
运动粘度的单位是m²/s。
根据流体力学原理，当流体通过毛细管时，其流量与毛细管的直径、长度、流体密度和运动粘度有关。
毛细管粘度计正是基于这一原理来测量流体运动粘度的。
实验原理公式如下：Q = (πd^4ρμL) / 8η其中：Q ——流量d ——毛细管直径ρ ——流体密度μ ——流体运动粘度L ——毛细管长度η ——流体动力粘度通过测量流量Q、毛细管直径d、长度L和流体密度ρ，可以计算出流体的运动粘度μ。
三、实验仪器与材料1. 毛细管粘度计2. 阿贝折射仪3. 温度计4. 秒表5. 流体样品6. 标准玻璃毛细管7. 量筒四、实验步骤1. 将毛细管粘度计安装好，调整好水平状态。
2. 使用阿贝折射仪测量流体样品的折射率，计算流体密度。
3. 使用温度计测量流体样品的温度，确保与毛细管粘度计的温度一致。
4. 将流体样品倒入量筒中，使用毛细管粘度计测量流量Q。
5. 记录实验数据，包括毛细管直径d、长度L、流体密度ρ、流量Q、温度等。
6. 根据实验原理公式计算流体运动粘度μ。
7. 对比实验数据与理论值，分析误差原因。
五、实验结果与分析1. 实验数据毛细管直径：d = 0.5mm毛细管长度：L = 50mm流体密度：ρ = 0.8g/cm³流量Q：Q = 0.05cm³/s温度：T = 20℃运动粘度μ：μ = 0.001m²/s2. 结果分析实验结果显示，测得的运动粘度与理论值基本吻合。
实验误差主要来源于以下几个方面：（1）毛细管粘度计的精度：毛细管粘度计的精度较高，但仍有微小的误差。
（2）流体样品的密度：实验中使用的流体样品密度与理论值存在微小差异。
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。
乌氏粘度计
乌氏粘度计1概述在前面的第三章中，介绍了压力型毛细管粘度计。
本章将要介绍的乌氏粘度计（UbbeloHde Viscometer ），是一种重力型的毛细管粘度计，是基于相对测量法的原理而设计的。
也即依据液体在毛细管中的流出速度来测量液体的特性粘度（也称为极限粘度）。
与其他重力型粘度计相比，它是属于悬挂液柱型粘度计。
图1为一个普通的三支管玻璃乌氏粘度计。
它具有一根内径为R ，长度为L 的毛细管，毛细管上端有一个体积为V 的小球，小球上下有刻线a 和b 。
它是由奥氏粘度计改进而来的。
为了便于说明乌氏粘度计的特点，我们将它与奥氏粘度计作一个比较。
图2所示为奥氏粘度计。
从图中可以看出，乌氏粘度计与奥氏粘度计最大的区别是它多了一根支管C ，而这就使两者的测试性能完全不同。
在实验中由A 管向B 管抽溶液时，C 管密闭；随后将C 管通大气，这样毛细管下端的液面下降。
毛细管内流下的液体形成了一个气承悬液柱，出毛细管下端时，将沿管壁流下。
这样可以避免出口处产生湍流的可能，而且等效平均液柱高h （即为悬液柱的高度）同A 管内液面的高低无关。
而对于奥氏粘度计，其等效平均液柱高h 则是A 、B 两管的液面差，显然在液体从毛细管流出的过程中，h 的值是不断变化的。
这样测试的结果就还受到A 管液面的影响。
因此在稀释法测定特性粘数的实验中，乌氏粘度计特别方便。
图1 乌氏粘度计 图2 奥氏粘度计随着技术的改进，目前世界上已有不少国家可以生产自动乌氏粘度计。
图3是自动乌氏粘度计的示意图。
在a 和b 之间的测试架的一侧装有一对红外发光管，另一侧装有一对光电接收管，当毛细管的流体由于运动遮挡红外光束时即会产生一电信号， 从而实现了自动分析，图4为其工作的原理示意图。
BCABAa b a bLD D图4 自动乌氏粘度计工作原理示意图2 测试原理与方法2.1基本原理高分子溶液的粘度有以下几种定义： （1） 粘度比（相对粘度）粘度比用r η来表示。
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。
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。
发酵液粘度的测定(精)
洗耳球 。
8
四、实验步骤
（一）培养基灭菌 ➢ 取250ml三角瓶1只，加入配好的液体培养基， 121℃、0.103MP、15min灭菌冷却。 （二）种子活化和接种 ➢ 将酵母菌接入培养基，25℃培养活化。取活化 后的酵母菌接入已灭菌冷却的三角瓶培养瓶中，振荡 混匀。
微生物发酵工程实验
中南民族大学工商学院 环境与生物工程实验教学中心
1
实验三、发酵液粘度的测定
一、实验目的 二、实验原理 三、实验材料 四、实验步骤 五、实验结果 六、注意事项 七、思考题
2
一、实验目的
1、掌握毛细管黏度计测量黏度的方法； 2、了解发酵液的流变学性质。
3
二、实验原理
黏度代表流体流动时内摩擦阻力的大小，为克服内摩 擦阻力，必须消耗一定能量，并转化为热。粘度就是这种 能量消耗速率的度量。本实验采用毛细管粘度计法测定发 酵液的粘度。
9
四、实验步骤
（三）培养 ➢ 将已接种的三角瓶培养液置于振荡培养箱， 200r/min，28℃培养48h后取出。 （四）测定发酵液通过毛细管的时间t1 ➢ 调节恒温槽温度，在洗净烘干的奥式黏度计中用 量筒移入10ml培养液，然后垂直浸入恒温槽中。恒温后， 用洗耳球将液体吸到高于刻度线a，再让液体由于自身 重力下降用秒表记下液面从a流到b的时间t1，重复三次， 误差不得超过0.2秒，取平均值。
8LV
P=ρgh
式中 h—推动液体流动的液位差；ρ—液体密度；
g—重力加速度。
6
二、实验原理
如果每次取样的体积一定，则可保持h在实验中情况 相同。
1 1t1 2 2t2
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℃。
+10ml 甲苯 +10ml 甲苯
甲苯
t0(s) 1 2
3
平均值
t1(s)
t2(s) t3(s) t4(s) t5(s)
六、数据处理
1.计算 ； ln ~ C、 ~C 2.作 C 图； C 3.确定 [ ] 值； 4.计算聚苯乙烯-甲苯体系相对分子 质量；
、 sp、
r
ln r sp 、 C C
二实验原理
分子量是表征聚合物特征的重要参数 之一，高聚物的相对分子质量大小不一， 其摩尔质量常在103~107之间，黏度法测定 分子量是最常用的测定聚合物分子量的技 术。也是高分子物理实验中较为经典的实 验之一，以其设备简单，操作方便，实验 精度高受到了人们的欢迎。
2.1分子量测定原理
当高聚物、溶剂、温度等确定以后， 特性粘度值只与高聚物的相对分子质量M有 关。目前常用半经验的麦克非线性方程来求 得：
3.毛细管粘度计的选择，即毛细管的直 径、长度以及Ｅ球体积的选择，应根 据所用溶剂的粘度而定，使溶剂流出 时间在100s以上； 4. 在特性粘度测定过程中，有时并非操 作不慎才出现各种异常现象，而是高 聚物本身的结构及其在溶液中的形态 所致，目前尚不能清楚地解释产生这 些反常现象的原因。因此出现异常现 象时，以η sp/C~C曲线且由截距求[η ] 值；
用移液管分别由A管加入5ml、5ml、10ml、10ml的 30℃的甲苯，使溶液的浓度分别为C2、C3、C4、C5，每次稀 释，均要封闭Ｃ管，并用洗耳球从Ｂ管口多次吸溶液至１球， 以洗涤Ｂ管并使溶液均匀混合。恒温10分钟后，分别测量溶 液的流出时间t2、t3、t4、t5。
3. 溶剂流出时间t0的测定 移取10ml同温度下的甲苯，由Ａ管注入粘度计中内，恒温 15min。用橡胶管封闭Ｃ管口，用洗耳球从Ｂ管吸溶剂使溶剂 上升至球１。然后同时松开Ｃ管和Ｂ管，使Ｂ管溶剂在重力 作用下流经毛细管。记录溶剂液面通过a标线到b标线所用时 间，重复三次，任意两次时间相关小于0.3s。
[ ] KM
式中：M----高聚物相对分子质量的平均值； K----比例常数； α----与高聚物在溶液中的形态有关的经验参数。
K，α通过查阅高分子物理书 册可以 查处文献值
高聚物在稀溶液中的粘度是它在流 动过程所存在的内摩擦的反映，这种 流动过程中的内摩擦主要有：溶剂分 子之间的内摩擦；高聚物分子与溶剂 分子间的内摩擦；以及高聚物分子间 的内摩擦。 其中溶剂分子之间的内摩擦又称 为纯溶剂的粘度，以 0 表示；三种内 摩擦的总和称为高聚物分子间的内摩 擦，以 表示。
粘度法测定聚苯乙烯分子量
一、实验目的 三、 仪器药品 五、实验记录 二、实验原理 四、实验步骤 六、数据处理
七、注意事项 八、思考题 九、重点难点
指导教师：方建波
一实验目的
1.掌握黏度法测定聚合物分子量 的 基本原理和 实验技术。 2.掌握测量原理和使用乌氏粘度 计测定聚苯乙烯-甲苯体系的 特性粘 数的方法并计算粘均分子量。 3.了解聚合物分子量的控制方法。
式中：ρ为液体的密度；l为毛细管长度；r为毛细管半径； t为流出时间；h为流经毛细管液体的平均液柱高度； g为重力加速度；v为流经毛细管的液体体积； m为与仪器的几何形状有关的常数，r/l<<1时，可取m=1。
对某一指定的粘度计而言， 令 ， ，则上式可写为：
ghr4
8lv
同浓度下的 ηsp 和ηr ，分别 用 ηsp/c和㏑ηr /c对浓度c作图得到 两条 直线，这两条直线相交的一点，就是特 性 粘数。
2.3黏度的 测试原理
当液体在毛细管粘度计内因重力作 用而流出时遵守泊塞勒（Poiseuille)
定律：
ghr4t
8lv mv 8lt
2.2特性粘数的测定原理
lim
C 0
SP
C
[ ]
0 sp r 1 0
根据实验，在足够稀的溶液中 有：
sp
C [ ] k[ ]2 C
ln r [ ] [ ]2 C C
sp
ln r 或 C C
sp
C
~C
[ ]
ln r ~C C
的原理与方法。 难点：乌氏粘度计的使用方法。
t t
式中β<1，当t>100s时，等式右 边第二项可以忽略。溶液很稀时 ρ≈ρ0。这样，通过测定溶液和 溶剂的流出时间t和t0，就可求
r t 0 t0
三仪器药品
1. 2. 3. 4. 5. 乌氏黏度计； 玻璃恒温水浴一套； 秒表； 移液管、吸耳球、容量瓶等； 不同分子量的聚苯乙烯-甲苯体系溶液；
sp
r
正常状态
sp
C 或 ln r C
sp
C
~C
[ ]
ln r ~C C
0
sp
C ~C
C g/100ml
、
ln r ~C C
关系 图
[ ] KM
[ ] M K
其中： 30 ℃时，K=7.2×10-3，α =0.72
七注意事项：
1.随着溶液浓度增加，高聚物分子之间 的距离逐渐缩短，因而分子间作用力 增大。当溶液浓度超过一定限度时， 高聚物溶液的η sp/C~C、lnη r/C~C的 关系不成线性。因此测定时要求最浓 溶液和最稀溶液与溶剂的相对粘度η r 在2.0~1.2之间； 2.温度波动直接影响溶液粘度的测定， 国家规定用粘度计测定相对分子质量 的恒温槽的温度波动为±0.05℃；
5.温度计和秒表的读数要注意其有效数字 6.甲苯废液要倒回回收瓶中，禁止倒进水 槽中。 7.粘度计要垂直浸入恒温槽中，实验中不 要振动粘度计
八、思考题
1.试举例说明影响粘度测定的因素？粘度 计毛细管的粗细有何影响？ 2.如果资料上查阅不到K ,α的值，如何测 定K,α？
九、重点难点
重点：粘度法测量高聚物分子量
乌 氏 粘 度 计
（实物图片）
C B A
G
a
E b
D
F
四实验步骤
1.恒温水浴的调节 调节恒温槽温度至(30.0±0.1)℃，在粘度计的B 管和C管上都套上橡皮管，然后将其垂直放入恒温槽， 使水面完全浸没１球。 2. 溶液流出时间t的测定 用移液管从Ａ管加入已知浓度的聚苯乙烯-甲苯溶 液10ml。恒温15分钟，用弹簧夹夹住C管上的橡皮管， 用洗耳球从B管将溶液缓慢吸至1球，放开C管，让溶液 自由下落，当液面通过刻度线a时，打开秒表开始计时； 当液面通过刻度线b时，按停秒表。这就是溶液1的流 出时间t1。重复三次，三次的最大偏差应小于0.3s。
五、实验记录
实验数据记录 室温： ℃ 1.将所测的实验数据及计算结果填入下 表中。 原始溶液浓度C0(g/ml) ； 恒温温度 ℃ ； t0 = s 黏度计型号______ k=____ α=_____ 聚苯乙烯的合成配方________
实验日期：
；恒温槽恒温温度：
聚苯乙烯-甲苯溶 液（C0） +5ml 甲苯 +5ml 甲苯