粘度测定实验
液体动力粘度的测定1. 实验目的：学会书上测定液体动力粘度的方法，了解掌握旋转粘度计的使用操作方法。2. 实验仪器：油、水等待测液体，烧杯，旋转式粘度计3. 实验原理：旋转粘度计是由数个机械装置所组成，马达与变速箱是装置在仪器顶端的机壳内。主机包含了一个精确的铍铜合金的弹簧，一端接在轴承上，另一端直接接在指示装置上。在主机下方，下端轴承进入轴杯与粘度计的转子直接相连。转子是由马达弹簧所带动，此弹簧的偏离由指针所显示（或者经由数字化仪表显示）。藉由变速箱调整不同速度与使用不同转子可以测得不同范围的粘度。粘度、粘力、流动的阻力与转子的转速与转子形状有关，当转速增加或转子增大时粘力会加大。因此，当转速增大或转子变大时，可以由弹簧的偏离所读出。最小范围的粘度可以由表面积最大的转子与最高转速测得；而最大范围的粘度可由表面积最小的转子与最慢转速测得。4 .实验内容：水的粘度的测定植物油的粘度的测定5. 实验步骤：1. 清理粘度计，调节两个水平调节脚，直至粘度计顶部的水泡在中央位置。（调水平）2. 将转子保护框架装在粘度计上（向右旋入装上，向左旋出卸下）3. 将选用的转子旋入连接螺杆（向左旋入装上，向右旋出卸下）4. 插入电源，打开粘度计后面开关按钮。5. 输入选用的转子号：每按转子键一次，屏幕显示的转子号相应改变，直至屏幕显示 为所选转子号。6. 选择转速：按“转速”键设置转速，并通过按TAB键可逐位移向当前显示转速的十 位、个位及百分位，待选定后，通过按数字增加键或减来设置十位、个位及十分位等的转速 大小。转速设置完毕后，按转速键确认。7. 旋动升降架旋钮，使粘度计缓慢的下降，转子逐渐浸入被测液体当中，直至转子上 的标记与液面相平为止。调整粘度计位置至水平。8. 按下“测量”键，步进电机开始旋转，适当时间（读数大致稳定）后即可同时测得 当前转子、该转速下的粘度值和百分计标度。9. 在测量过程中，如果需要转换转子，可直接按“复位”键。（此时电机停止转动， 而粘度计不断电）。当转子更换完毕后，重复以上6-8项即可继续进行测量。尤其要注意的 是：更换转子后一定要调整仪器上对应的转子号SP。10. 测量完毕后，按“复位”键，同时关闭电源开关。旋动升降架旋钮，使粘度计缓 慢的上升，取出测量样品。卸下转子，并将转子、仪器及试验台清理干净。6. 实验过程及数据记录我们使用的是NDJ-8S旋转粘度计，选择2#转子，转速分别为12、30、60r/min。(1)水的粘度测定1、我们进行试验时仪器已正确安装，我们可以直接进行试验。2、开机后，仪器显示如图1所示；我们使光标停在中文处，选择中文显示。3、按“OK”键后，屏幕显示如图2所示：图1图24、再按“OK”键，仪器开始进行测量。当右边的竖条方块显示光标由下向上 升至满刻度时，屏幕显示的粘度值基本稳定，即为该转速下的测量值。我们 记录下在12r/min下的粘度值和百分计标度，数据如下表所示：5、然后我们将转速改为30r/min和60r/min，再按上述方法进行测量分别得 到在30r/min和60r/min下的粘度值和百分计标度，数据如下表所示； 改变转速的操作步骤具体如下：按“转速”键设置转速，并通过按TAB键可 逐位移向当前显示转速的十位、个位及百分位，待选定后，通过按数字增加 键或减少键来设置十位、个位及百分位等的转速大小。转速设置完毕后，按 转速键确认。(2)油的粘度测定我们将水改为油，适当调整粘度计位置，具体操作方法如下：旋动升降架旋 钮，使粘度计缓慢的下降，转子逐渐浸入被测液体当中，直至转子上的标记 与液面相平为止。调整粘度计位置至水平。然后我们按相同的步骤和方法测得油在30、60r/min下的粘度值和百分计标 度，实验数据如下表所示：注：当转速为12r/min时，粘度示数突然下降为0。实验数据记录表水的粘度测定转速（r/min）粘度(MPa/s)百分比121606.4%30777.8%6068.513.7%油的粘度测定转速（r/min）粘度(MPa/s)百分比12003014013.9%6011222.4%七、实验误差分析我们用NDJ-8S旋转粘度计所测得的粘度误差较大，主要的误差来源我们认为有 以下几点：1、实验仪器本身存在问题。从粘度计测速的原理进行分析：同步电机以稳定的速度旋转，连接刻度圆 盘，再通过游丝和转轴带动转子旋转。如果转子未受到液体的阻力，则游丝、 指针与刻度圆盘同速旋转，指针在刻度盘上指出的读数为“0”。反之，如果 转子受到液体的粘滞阻力，则游丝产生扭矩，与粘滞阻力抗衡最后达平衡， 这时与游丝连接的指针在刻度圆盘上指示一定的读数（即游丝的扭转角）。将 读数乘上特定的系数即得液体的粘度。所以，“同步电机以稳定的速度旋转” 是保证粘度计准确度的关键之一。而我们实验室使用的粘度计本身电机质量 不高，导致粘度计精度较低。尤其在低速旋转时，电机控制速度稳定的能力 更差，甚至出现“时转时停”的现象，这也是导致我们在测定油在12r/min 转速下的粘度时，出现示数为0的重要原因。2、转子没有严格放在容器中心位置，以及盛放液体的容器大小对测量结果的影 响。旋转粘度计对转子浸入液体的深度有严格要求，转子必须放在容器中心。 如果不在中间，会产生边界效应，使测量结果有误差。另外，容器需足够大 才能忽略容器的边界效应，若容器直径不够大，由于容器的边界效应使得转 子所受扭矩增加，这样测得的液体粘度必然偏大。一般使用直径不小于70mm 的烧杯，才能忽略容器的边界效应。3、测量用的转子表面不洁，或转子表面不够光滑，有刮痕或裂纹。测量用的转子表面要清洁无污物，一般要在测量后及时清洗，特别在测油漆 和胶粘剂之后。要注意清洗的方法，可用合适的有机溶剂浸泡，千万不要用金 属刀具等硬刮，因为粘度计的转子表面有严重的刮痕时会带来测量结果的偏差。4、读数误差我们在进行读数时有时未等指针稳定就开始测量，这会使读数偏小，因此 要经过多次旋转，使指针趋于稳定后再读数。5、按下控制杆时，有时读数会发生变化，这是仪器产生的系统误差。为了减少误差，我们应该多次测量，取平均值，以减小或消除系统误差6、我们实验所用的清水或植物油可能混有杂质，成为“非牛顿液体”悬浊液、乳浊液、高聚物及其它高粘度液体中，很多都是“非牛顿液体”， 其表观粘度随切变速度和时间变化而变化，故在不同的转子、转速和时间下测定， 其结果不一致属正常情况，并非仪器不准（一般非牛顿液体的测定应规定转子、 转速和时间）
