[发明专利]一种液体粘滞系数测定系统及测定方法

权利要求书

1.一种液体粘滞系数测定方法，其特征在于，该方法采用的系统包括双层实验桶(1)、圆环隔板(2)、刻度尺(3)、马达(4)、扭力表(5)、弹簧(6)和温度测量装置，双层实验桶(1)包括外筒和内筒，外筒和内筒之间设置粘滞性液体；圆环隔板(2)设置在于双层实验桶的外筒和内筒之间，用于封闭外筒和内筒之间的粘滞性液体；刻度尺(3)竖直设置在双层实验桶(1)外侧壁上，用于测量外筒和内筒之间粘滞性液体的高度；马达(4)设置于双层实验桶底部，用于控制外桶旋转；双层实验桶通过弹簧(6)固定在固定架上，扭力表(5)设置于弹簧底部，用于测量弹簧的扭力；温度测量装置用于测量和控制外筒和内筒之间的粘滞性液体的温度，并测定不同温度下的液体粘滞系数；温度测量装置包括温度传感器(7)、温度记录仪(8)、温度控制仪(9)、加热仪表(10)、制冷仪表(11)和计算机(12)，其中，温度控制仪(9)设定目标温度，温度传感器(7)将测量的外筒和内筒之间粘滞性液体的温度信号实时传送至温度记录仪(8)进行实时显示和记录，温度记录仪(8)将收到的温度信号再实时反馈到温度控制仪(9)上，同时温度记录仪(8)还将温度信号输出至计算机(12)，温度控制仪(9)通过加热仪表(10)或制冷仪表(11)自动将外筒和内筒之间粘滞性液体的温度调节至设定的目标温度；

方法包括以下步骤：

S1、测定液体粘滞系数随压强变化；包括以下步骤：

S11、向外筒和内筒之间注入少量粘滞性液体，随后将圆环隔板(2)覆盖在液体表面，利用刻度尺(3)读出液面距离外筒底面距离h；

S12、随后打开马达(4)带动外筒开始转动，待示数稳定后读出扭力表(5)上的扭力F₁，记录实验数据；

S13、改变粘滞性液体液面高度h，重复步骤S1-S2共N₁次；

S14、将实验数据代入液体粘滞性系数计算公式，计算得出液体粘滞性系数与液体压强的变化关系曲线；液体粘滞性系数计算方法为：

设双层实验桶(1)的内半径为r，双层桶间距离为δ，马达(4)转速为ω，扭力表(5)读数为F₁；

由于液体压强随深度增加呈正比例增大，根据三角形公式，取三角形形心处的相对压强为准，即：

其中，ρ为液体密度，g为重力加速度；

内摩擦力与流层间接触的面积为：

A＝2π(r+δ)h；

流层移动速度u与马达转速ω之间的关系为：

将以上各式代入牛顿内摩擦定律公式可得：

S2、测定液体粘滞性系数随温度变化；包括以下步骤：

S21、保持粘滞性液体液面高度h不变，给外筒和内筒之间的粘滞性液体设定目标温度T₁，打开马达(4)带动外筒开始转动，待示数稳定后读出扭力表(5)上的扭力F₂，记录实验数据；

S22、改变目标温度，重复步骤S5共N₂次；

S23、将实验数据代入公式其中，r为双层实验桶(1)的内半径，δ为双层桶间距离，ω为马达(4)转速，计算得出液体粘滞性系数μ，以横坐标轴为温度，纵坐标轴为液体粘滞性系数，画出液体粘滞性系数随液体温度的变化关系曲线。

2.根据权利要求1所述的一种液体粘滞系数测定方法，其特征在于，当温度记录仪(8)输出的温度值高于预设温度值时，温度控制仪(9)输出与制冷仪表(11)的输入连接，并控制制冷仪表制冷外筒和内筒之间粘滞性液体的温度，直至温度达到预设温度值；当温度记录仪(8)输出的温度值低于预设温度值时，温度控制仪(9)输出与加热仪表(10)的输入连接，并控制加热仪表(10)加热外筒和内筒之间粘滞性液体的温度，直至温度达到预设温度值；当温度记录仪(8)输出的温度值等于预设温度值时，加热仪表(10)和制冷仪表(11)均不工作。