[发明专利]变剪切率液体导热系数测量仪及测量方法

权利要求书

1.一种变剪切率液体导热系数测量仪，其特征在于：它包括同轴双桶旋转装置(1)、循环冷却系统(2)、步进电机(3)、加热棒(4)、数据采集系统(5)、计算机(6)和水浴桶(7)，

所述同轴双桶旋转装置(1)包括同轴设置的内桶(1-1)和外桶(1-2)，内桶(1-1)和外桶(1-2)之间具有容纳待测液体的空间，外桶(1-2)的内径与内桶(1-1)的外径比值大于1.0小于1.1，加热棒(4)插入内桶(1-1)的腔体内给待测液体加热，加热棒(4)与内桶(1-1)的桶壁间填充氧化镁，同轴双桶旋转装置(1)居中放置于水浴桶(7)内，内桶(1-1)通过顶针与水浴桶(7)的桶盖固定，步进电机(3)通过动力输出轴带动外桶(1-2)旋转，循环冷却系统(2)用来对水浴桶(7)内的液体进行冷却，

内桶(1-1)内壁上设置有第一热电偶，外桶(1-2)的外壁上设置第二热电偶，水浴桶(7)内设置温度计，

第一热电偶的温度信号输出端连接数据采集系统(5)的内桶温度信号输入端，第二热电偶的温度信号输出端连接数据采集系统(5)的外桶温度信号输入端，温度计的温度信号输出端连接数据采集系统(5)的水浴温度信号输入端，数据采集系统(5)的温度信号输出端连接计算机(6)的温度信号输入端，计算机(6)的温度采集控制信号输出端连接数据采集系统(5)的控制信号输入端，计算机(6)的电机控制信号输出端连接步进电机(3)的控制信号输入端。

2.根据权利要求1所述的变剪切率液体导热系数测量仪，其特征在于：它还包括可调功率加热电源(8)，可调功率加热电源(8)用来给加热棒(4)提供工作电源。

3.根据权利要求1或2所述的变剪切率液体导热系数测量仪，其特征在于：所述内桶(1-1)的轴向长度与其外径的比值大于5并且小于10，

内桶(1-1)的端口处的侧壁上分别设置注液口(1-11)和排气口，外桶(1-2)的桶底上设置排液口(1-21)，

内桶(1-1)的端口处和桶底处均设置有绝热环(1-12)。

4.根据权利要求3所述的变剪切率液体导热系数测量仪，其特征在于：所述水浴桶(7)的桶盖及桶壁上均包裹保温层。

5.根据权利要求4所述的变剪切率液体导热系数测量仪，其特征在于：所述内桶(1-1)和外桶(1-2)之间容纳待测液体的空间的端口处由尼龙套环密封。

6.根据权利要求4或5所述的变剪切率液体导热系数测量仪，其特征在于：内桶(1-1)底部中心与外桶(1-2)底部中心通过聚四氟乙烯轴套定位，内桶(1-1)与外桶(1-2)的端口之间通过不锈钢轴承定位。

7.根据权利要求6所述的变剪切率液体导热系数测量仪，其特征在于：所述水浴桶(7)的侧壁上分别设置进水口、出水口及溢流口。

8.根据权利要求7所述的变剪切率液体导热系数测量仪，其特征在于：所述内桶(1-1)、外桶(1-2)及水浴桶(7)均由不锈钢制成。

9.根据权利要求4、5、7或8所述的变剪切率液体导热系数测量仪，其特征在于：所述绝热环由聚四氟乙烯制成。

10.一种基于权利要求1所述变剪切率液体导热系数测量仪的导热系数测量方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤一：设定水浴桶(7)内的水浴温度和步进电机(3)的转速ω，开启循环冷却系统(2)和步进电机(3)；同时，设置好可调功率加热电源(8)的加热功率，给加热棒(4)加热；

步进电机(3)的转速ω为：

ω=DΔr3,]]>

D表示待测液体的预设置剪切率，

Δ为容纳待测液体的空间的径向厚度，

r₃表示外桶(1-2)的内径；

步骤二：通过数据采集系统(5)采集温度计的温度信号以及第一热电偶的温度信号，待水浴温度达到预设值并且第一热电偶采集的的温度信号稳定后，将该温度信号作为第一热电偶的温度信号t₁；

步骤三：关闭步进电机(3)，同时采集第二热电偶的温度信号t₄；

步骤四：计算机(6)通过下述公式计算获得待测液体的导热系数k₂：

k2=lnr3r22πq(t1-t4)-(1k1lnr2r1+1k3lnr4r3),]]>

式中r₁表示内桶(1-1)的内径，

r₂表示内桶(1-1)的外径，

r₄表示外桶(1-2)的外径，

t₁表示第一热电偶输出的温度信号，

t₄表示第二热电偶输出的温度信号，

k₁表示内桶(1-1)内壁面的导热系数，

k₃表示外桶(1-2)外壁面的导热系数，

q表示加热棒(4)的单位长度加热功率，

Q为可调功率加热电源(8)的总加热功率，l为加热棒(4)长度。