
【化】 coaxial cylinder viscometer
同轴圆筒式粘度计(Coaxial Cylinder Viscometer)是旋转流变仪的核心构型之一,主要用于测量牛顿流体和非牛顿流体的粘度特性。其结构由两个精密加工的同轴圆筒组成,外筒固定,内筒通过电机驱动旋转,两筒间隙内填充被测流体,通过测量内筒旋转时产生的扭矩与角速度,依据剪切应力与剪切速率的关系计算粘度值。
该仪器遵循纳维-斯托克斯方程和库埃特流动模型,其基础公式可表示为: $$ tau = frac{M}{2pi R_i L} $$ $$ dot{gamma} = frac{Omega R_i}{R_o - R_i} $$ 其中$tau$为剪切应力,$M$为扭矩,$R_i$和$R_o$分别为内外筒半径,$L$为浸入深度,$Omega$为角速度,$dot{gamma}$为剪切速率。
实际应用涵盖石油化工(如润滑油特性分析)、食品工业(巧克力涂层粘度控制)及生物医药(血浆流变特性检测)等领域。国际标准组织ASTM在D2196标准中明确规定了该类仪器的操作规范,中国国家计量院JJG 1002规程则制定了详细的计量检定要求。该测量方法因具有明确的边界条件、可精确控制剪切场等优势,被《流变学测量手册》(ISBN 978-0-444-53769-2)列为基准测量方法之一。
同轴圆筒式粘度计是一种基于旋转原理设计的粘度测量仪器,主要用于测定液体或半固态物质的粘度特性。以下是其核心要点:
该粘度计由两个同轴圆柱形容器组成:外筒固定,内筒可旋转(或外筒旋转,内筒固定)。两筒之间的环形间隙填充被测流体。结构类型分为两种:
根据泊肃叶方程(适用于毛细管型)和旋转粘度计的转矩关系,推导公式为: $$ eta = frac{M cdot (r_2 - r_1)}{4pi h r_1 r_2 Omega} $$ 其中,$eta$为粘度系数,$M$为转矩,$r_1$、$r_2$为内外筒半径,$h$为浸入深度,$Omega$为角速度。
总结来看,同轴圆筒式粘度计凭借其稳定的结构设计和广泛的适用性,成为实验室和工业现场中测量流体粘度的核心工具之一。如需更详细的技术参数,可参考化工仪器网等权威来源。
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