[发明专利]一种利用微通道压力降测量牛顿流体粘度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及牛顿流体粘度的获得方法，具体涉及通过测定已知粘度和未知粘度牛顿流体流过微通道两定点间的压力降值，采取比值算法推算牛顿流体粘度的方法。

背景技术

目前测定牛顿流体粘度的商品化仪器，包括旋转粘度计、毛细管粘度计、落球粘度计等。旋转粘度计应用广泛，其基本原理为当圆柱、圆盘等轴对称物体在液体中转动时，液体作用于其表面的剪切力将形成摩擦力矩，根据力矩的大小即可测量出液体的粘度。旋转粘度计法测量精度高、重复性好、操作简单，然而，此方法在测量粘度较高的液体时通常耗时很长，以达到稳定的温度状态。

毛细管粘度计的基本原理基于泊肃叶定理：用已知运动粘度的某种流体作为标准流体，流过已知内径和长度的毛细管(通常采用L型检测管)，以金属丝为电开关检测标准流体流经毛细管所需的时间，从而求得粘度计常数(即标准流体运动粘度与测得时间的比值)，再在相同的温度和压力条件下测得待测流体通过毛细管所需的时间，则被测流体的运动粘度即为测得时间与粘度计常数的乘积，日本生产的VMS系列和德国LAU-DA公司生产的PVS系列，都是根据这一原理设计制作的自动毛细管粘度计。此类仪器金属丝与液面接触部分不易立即断开，时间测量误差较大。

中国专利88217310.3公开了一种红外毛细管粘度计，采用红外传感器替代水银压差部件，并用电子秒表替代计时电路，干电池供电，此仪器结构简单、耗电量小。

Guillot等(Langmuir，2006(22)：6438-6445)利用高速摄像系统确定T-型微通道内油-水两相形成稳定并流时两相界面的位置，然后根据流体连续性方程推导出两相粘度与界面位置的关系，通过其中一相的已知粘度即可计算出另一相的粘度，与文献值相比，粘度测量的相对偏差在1～10％之间。Lan等(Microfluid Nanofluid，2010(8)：687-693)采用同心共轴式微通道，利用类似的方法确定待测体系的粘度，粘度的测量值在0.6～40mPa·s，相对偏差±10％。微通道油-水两相界面法能够实现粘度的快速测量，待测样品用量少。此方法采用可视材料为基体，微通道内流体温度控制受限，较难测量流体粘度随温度的变化，公知的是，当温度偏差为0.5℃时，有些液体的粘度偏差超过5％，所以被测流体的温度控制精度一般不超过0.1℃。

发明内容

本发明的目的是提供一种牛顿流体粘度的简约、精确测算方法，为此，基于层流流动的泊肃叶(Poiseuille)定律，利用传感器测量流体流过微通道内两定点间的压力降，来测算流体的粘度值，实现流体粘度的快速测量。

本发明技术方案如下：

一种利用微通道压力降测量牛顿流体粘度的方法，将已知粘度流体A及待测流体B分别独立先后流过一恒温毛细管盘管、和一直微通道，测量流过该直微通道内两定点间的已知粘度流体A及待测流体B的压力降，相应的流速由计量泵读出，按比值算法公式：