
【化】 coaxial cylinder viscometer
同軸圓筒式粘度計(Coaxial Cylinder Viscometer)是旋轉流變儀的核心構型之一,主要用于測量牛頓流體和非牛頓流體的粘度特性。其結構由兩個精密加工的同軸圓筒組成,外筒固定,内筒通過電機驅動旋轉,兩筒間隙内填充被測流體,通過測量内筒旋轉時産生的扭矩與角速度,依據剪切應力與剪切速率的關系計算粘度值。
該儀器遵循納維-斯托克斯方程和庫埃特流動模型,其基礎公式可表示為: $$ tau = frac{M}{2pi R_i L} $$ $$ dot{gamma} = frac{Omega R_i}{R_o - R_i} $$ 其中$tau$為剪切應力,$M$為扭矩,$R_i$和$R_o$分别為内外筒半徑,$L$為浸入深度,$Omega$為角速度,$dot{gamma}$為剪切速率。
實際應用涵蓋石油化工(如潤滑油特性分析)、食品工業(巧克力塗層粘度控制)及生物醫藥(血漿流變特性檢測)等領域。國際标準組織ASTM在D2196标準中明确規定了該類儀器的操作規範,中國國家計量院JJG 1002規程則制定了詳細的計量檢定要求。該測量方法因具有明确的邊界條件、可精确控制剪切場等優勢,被《流變學測量手冊》(ISBN 978-0-444-53769-2)列為基準測量方法之一。
同軸圓筒式粘度計是一種基于旋轉原理設計的粘度測量儀器,主要用于測定液體或半固态物質的粘度特性。以下是其核心要點:
該粘度計由兩個同軸圓柱形容器組成:外筒固定,内筒可旋轉(或外筒旋轉,内筒固定)。兩筒之間的環形間隙填充被測流體。結構類型分為兩種:
根據泊肅葉方程(適用于毛細管型)和旋轉粘度計的轉矩關系,推導公式為: $$ eta = frac{M cdot (r_2 - r_1)}{4pi h r_1 r_2 Omega} $$ 其中,$eta$為粘度系數,$M$為轉矩,$r_1$、$r_2$為内外筒半徑,$h$為浸入深度,$Omega$為角速度。
總結來看,同軸圓筒式粘度計憑借其穩定的結構設計和廣泛的適用性,成為實驗室和工業現場中測量流體粘度的核心工具之一。如需更詳細的技術參數,可參考化工儀器網等權威來源。
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