[发明专利]一种连续可变内径单管落球测量的粘滞系数测量装置及其方法

说明书

本发明公开了一种连续可变内径单管落球测量的粘滞系数测量装置及其方法，包括筒壁(1)，筒壁(1)上设有紧箍带(2)，筒壁(1)底部设有橡胶套(3)；所述筒壁(1)为卷制的矩形塑料片，筒壁(1)卷制重合处形成内层(13)和外层(14)，内层(13)上设有一组直角梯形状内突起(15)，外层(14)上设有一组与内突起(15)等大反向的外突起(16)；所述筒壁(1)上设有圆周刻度(11)和高度刻度(12)。本发明装置具有占用空间小、成本低和数据采集丰富特点。采用本发明装置的测量方法测量效率高，测量也更加精确。

技术领域

本发明涉及一种粘滞系数测量装置及其方法，特别是一种连续可变内径单管落球测量的粘滞系数测量装置及其方法。

背景技术

粘滞性是流体特有的物理性质，粘滞系数是流体层流间的重要力学参数，与流流体的性质、温度和流速有关。当液体流动时，平行于流动方向的各层流体速度都不相同，于是在各层之间就有摩擦力产生，这一摩擦力称为粘滞力，它的方向平行于接触面，其大小与速度梯度及接触面积成正比，比例系数η称为粘度，它是表征液体粘滞性强弱的重要参数。

液体的粘滞性的测量不仅有其物理意义，而且在物理学、化学化工、生物工程、医疗、航空航天、水利、机械润滑和液压传动等领域有广泛的应用。

现有的测量液体粘度方法主要包括：泊肃叶法、转筒法、阻尼法和落球法。落球测量法多指多管落球法，是将一组不同直径的管子安装在同一水平底板上,每个管子上均设有距离为某一定值的两跟刻度线，管子内装有同种待测液体并且液体没过上刻线适当距离。通过测量小球下落经过不同管子刻线所需时间，反推出理论上小球在无限广阔的液体中经过相同距离所需时间，求得收尾速度，进而计算粘滞系数。

由以上内容可知，现有的落球测量装置需要多个实验管，占用空间大，并且较大直径的实验管需要定做，成本更高。然而由于实验管为固定直径，可以采集的数据仍然有限。

在采用普通测量装置的测量方法中，每测一次数据便要更换一个实验筒，因此这种方法比较耗时，效率较低。由于普通装置的实验筒数量较少，可以测得的实验数据也较少，导致实验结果不精确。

因此，找到一种低成本、占用空间小和数据采集丰富的测量方式是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种连续可变内径单管落球测量的粘滞系数测量装置及其方法。本发明装置具有占用空间小、成本低和数据采集丰富特点。采用本发明装置的测量方法测量效率高，测量也更加精确。

本发明的技术方案：一种连续可变内径单管落球测量的粘滞系数测量装置，包括筒壁，筒壁上设有紧箍带，筒壁底部设有橡胶套；所述筒壁为卷制的矩形塑料片，筒壁卷制重合处形成内层和外层，内层上设有一组直角梯形状内突起，外层上设有一组与内突起等大反向的外突起；所述筒壁上设有圆周刻度和高度刻度。

前述的连续可变内径单管落球测量的粘滞系数测量装置，所述内突起的斜边角度为30度。

前述的连续可变内径单管落球测量的粘滞系数测量装置的测量方法，包括以下步骤：

1)在内径为D的单管内倒入液体，液体没过距离为S的两条刻线中的上刻线；

2)使直径为d的小球在上述单管内的液体中自由下落，记录小球经过两条刻线所用时间t；

3)连接改变单管内径D，倒入或吸出液体使其始终没过所述上刻线，并重复步骤2，记录相关数据；

4)以t为纵坐标，d/D为横坐标拟出直线，画出该直线与纵轴交点，求得t₀；

5)根据公式求得首尾速度v₀，又根据公式已知小球密度ρ，液体密度ρ₀，小球直径d，求得液体粘滞系数η。