[发明专利]结合密度测量获取低温浆体表观粘度物性的测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种结合密度测量获取低温浆体表观粘度物性的测量装置及方法。它包括低温浆体供给单元、低温浆体密度测量单元、低温浆体粘度测量单元。低温浆体供给单元通过管路依次与低温浆体密度测量单元和低温浆体粘度测量单元相连，使低温浆体依次流经两个单元。低温浆体密度测量单元中设有密度测量电极及LCR测量仪，可测定低温浆体密度。粘度测量单元通过扭矩传感器测量旋转圆筒的扭矩来计算搅拌对象流体的粘度。本发明所述的低温测量装置适用于低温下固液浆体或单相流体的密度和粘度测量，工作流程简单。测量装置所获低温浆体的密度测量值与粘度测量数据一一对应，因此测量结果更加全面，可广泛应用于空分、航天、超导等涉及深低温技术的领域。

技术领域

本发明属于低温测量领域，具体涉及一种结合密度测量获取低温浆体表观粘度物性的测量装置及方法。

背景技术

低温浆体是一种低温固体颗粒悬浮于低温液体中形成的固液两相低温流体。目前低温浆体的研究重点对象主要包括氮浆及氢浆。

过去30多年来，超导体的临界温度已从传统低温超导体的液氦(4.2K)、液氢(20K)温区跃升至液氮(77K)温区，甚至超过100K，高温超导体成为学术界和工业界的热点之一。高温超导体目标应用领域主要包括超导电缆、超导变压器、超导限流器和超导蓄电装置等强电领域，冷量要求大，且对冷却的均匀性和稳定性要求高。目前，高温超导电缆主要考虑采用过冷液氮作为冷却剂。然而，过冷液氮由于其较小的气化潜热，在作为超导体冷却剂时，可能存在局部易过热气化引起失超、液氮需求量大带来的储存和运输成本较高等问题。氮浆作为氮的固液两相混合流体，温度更低、密度更大，而且因含固液相变潜热而使热容量更高，若被用于高温超导体的冷却，可大大减少冷却剂的消耗量，降低储存和输运成本，并提高高温超导体冷却的均匀性和稳定性。因此，氮浆在高温超导冷却方面的应用正受到越来越多的关注。同样，由于氢浆在密度和热容量方面优于液氢，采用氢浆代替液氢作为新型运载火箭的推进剂，可将火箭起飞重量降低15％～32％，节省发射成本。因此，研究氢浆在航天航空领域的应用具有重要意义。

为了更好地促进低温浆体的实际应用，需要对其制备及流动传热性能等进行系统的研究。国内外对氮浆和氢浆的流动与传热都已开展不少研究工作，并获得了一些相关的经验关联式。但是，针对低温浆体基础物性的研究内容目前还比较匮乏，尤其是表观粘度等输送特性缺少定量、可靠的测量和分析，从而限制了低温浆体在工业和航天等领域潜在应用的评估和论证工作。鉴于此，有必要首先通过测量获取低温浆体的物性数据。

旋转法粘度计是利用特定转子在被测流体中作恒速旋转运动，使流体接受转子和容器壁面之间发生的切应力，维持这种运动所需的扭矩由指针显示读数，进而用它来计算表观粘度。目前市面上的旋转粘度计缺少可在低温下使用的产品，低温浆体的表观粘度测量也鲜有研究。氮浆密度的测量即为氮浆的固相分数的测量，低温系统的漏热等影响易于引起氮浆密度的变化，从而导致对氮浆表观粘度等特性进行精确测量的难度较大。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，并针对低温浆体粘度数据的缺乏，提出一种结合密度测量获取低温浆体表观粘度物性的测量方法及系统。其具体技术方案如下：

一种结合密度测量获取低温浆体表观粘度物性的测量装置，包括：低温浆体供给单元、低温浆体密度测量单元和低温浆体粘度测量单元；低温浆体供给单元通过管路依次与低温浆体密度测量单元和低温浆体粘度测量单元相连，使低温浆体依次流经两个单元并分别测定浆体的密度和粘度。

作为优选，所述的低温浆体供给单元包括用于存储低温浆体的供给杜瓦、搅拌装置和低温氦气增压系统，低温氦气增压系统与供给杜瓦相连，用于控制供给杜瓦内的浆体压力和输送，搅拌装置用于搅拌供给杜瓦内的低温浆体，保证测量对象的均匀度。