蓖麻油粘滯系數(shù)與溫度關(guān)系試驗的研究--試驗十八液體變溫粘滯系數(shù)

1、實驗十八液體變溫粘滯系數(shù)【實驗?zāi)康摹?學(xué)會使用變溫粘滯系數(shù)實驗儀。2 通過測量收尾速度確定粘滯系數(shù)?！緦嶒瀮x器】一體化PH-IV型變溫粘滯系數(shù)實驗儀?！緝x器介紹】變溫式落針粘度計（如圖18-1所示）采用霍爾傳感器和多功能毫秒計（單板機計時器）測量落針的速度，并將粘度顯示出來，對待測液體水浴加熱，通過控溫裝置，達到預(yù)定的 溫度。儀器由本體、落針、霍爾傳感器、控溫計時系統(tǒng)等組成。圖18-1變溫式落針粘度計1 粘度計本體圖佃-2圖佃-3本體結(jié)構(gòu)如圖18-2所示。用透明玻璃管制成的內(nèi)外兩個圓筒容器，豎直固定在水平機 座上機座底部有調(diào)水平的螺絲。內(nèi)筒長550mm，內(nèi)筒內(nèi)直徑約 40mm，外筒外直徑約60

2、mm。內(nèi)筒盛放待測液體（如蓖麻油），內(nèi)外筒之間通過控溫系統(tǒng)灌水，用以對內(nèi)筒水浴加熱。外筒 的一側(cè)上、下端各有一接口，用橡膠管與控溫系統(tǒng)的水泵相連，機座上樹立一塊鋁合金支 架，其上裝有霍爾傳感器和取針裝置。圓筒容器頂部盒子上裝有投針裝置（發(fā)射器），它包括喇叭形的導(dǎo)環(huán)和帶永久磁鐵的拉桿。裝此導(dǎo)環(huán)為便于取針和讓針沿容器中軸線下落。用取 針裝置把針由容器底部提起，針沿導(dǎo)環(huán)到達蓋子頂部被拉桿的磁鐵吸住。拉起拉桿，針因 重力作用而沿容器中軸線下落。2.針針如圖18-3所示，它是有機玻璃制成的空細長圓柱體，總長為（約185mm），其外半徑為R2，直徑為d,約5.7mm，有效密度為，它的下端為半球形，上端為端

3、圓臺狀，便于拉 桿相吸。內(nèi)部兩端裝有永久磁鐵，異名磁極相對。磁鐵的同名磁極間的距離為l（170mm）,內(nèi)部有配重的鉛條，改變鉛條的數(shù)量，可改變針的有效密度。3霍爾傳感器它是靈敏度極高的開關(guān)型霍爾傳感器，做成圓柱狀，外部有螺紋，用螺母固定在儀器 本體的鋁板上。輸出信號通過屏蔽電纜、航空插頭接到單板機計時器上。其電路方框圖如 圖18-4所示。傳感器由5V直流電源供電，外殼用非磁性金屬材料（銅）封裝，每當(dāng)磁鐵經(jīng)過霍爾傳感器前端時，傳感器即輸出一個矩形脈沖，同時有LCD（發(fā)光二極管）指示。4.單板機計時器以單板機為基礎(chǔ)的 SD A型多功能毫秒計用以計時和處理數(shù)據(jù)，硬件采用MCS 51系列微處理芯片，配

4、有并行接口，驅(qū)動電路，輸入由4X 4鍵盤實現(xiàn)。顯示為 6個數(shù)碼管，軟件固化在2764EPROM 中，霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖經(jīng)整形后，從航空插座輸入單板機， 由計時器完成兩次脈脈沖之間的計時，接受參數(shù)輸入，并將結(jié)果計算和顯示出來。它由220V交流電供電，經(jīng)整流穩(wěn)壓變?yōu)?V直流電圖 18-4圖中3個LED數(shù)碼管顯示油的溫度。將溫 度編碼開關(guān)調(diào)到某一溫度（例如高于室溫5o C, 圖中為33.0oC）,啟動水泵對待測液體水浴加 熱，此時OUT燈亮。當(dāng)待測液體的溫度達到設(shè)定的溫度后，OUT 燈滅，需待一段時間后方可進行實驗。圖 18-55.控溫系統(tǒng)控溫系統(tǒng)由水泵、加熱裝置及控溫裝置組成。微型水泵運轉(zhuǎn)時，水

5、流自粘度計本體的底 部流入，自頂部流出，形成水循環(huán)，對待測液體進行水浴加熱，加熱功率為100W，并通過控溫裝置的調(diào)節(jié)，達到預(yù)定溫度。待側(cè)液體的溫度則用置于其中的酒精溫度計測量?！緦嶒炘怼慨?dāng)針在待測液體中沿容器中垂線下落時。經(jīng)過一段時間，針?biāo)艿闹亓?；浮力和粘?力達到平衡，針變?yōu)閯蛩龠\動。這時針的速度稱為收尾速度，此速度可通過兩磁鐵經(jīng)過傳 感器的時間間隔T求得。圖 18-6對于牛頓液體，在恒溫條件下，求動力粘度的公式為:2 V:-213Lr31(In 邑-1)2CwLr R2E1)(18-1)式中：R!、容器內(nèi)筒半徑,R2；落針外半徑。V廠針下落收尾速度,密度，；液體密度，J 液體粘度，gr

6、重力加速度，其中壁和針長的修正系數(shù)為:(18-3)(18-2)Cw =1 -2.04k2.09k3 -0.95k5LrWj在實際情況下，上面（18-1 ）式可簡化，考慮到 V =-TL 兩磁鐵同名磁極的間距。T 兩磁鐵經(jīng)過傳感器的時間間隔。則（18-1）式可改寫為2 2 2RiqR2t2R1R1 -R2(18-4)(18-5)J Cl -讓)(1)(1 n-21 為2L3LrR2R2 + R；在變溫條件下，還必須考慮液體密度隨溫度的改變°Lt。）值可用實驗方法確定，大約為2=0.93 1O/C30 = ;?20oC = 963 kg/m ,t0 = 20 °C這樣，將（18

7、-5）式代入（18-1 ）式，就可算得粘度。因為將計算n的程序已固化在 EPROM中，所以，利用單板機可將粘度 n計算并顯示， 實現(xiàn)了智能化?！緦嶒瀮?nèi)容】測定粘滯系數(shù)與溫度的曲線關(guān)系?！緦嶒灢襟E】1.接通電源，按下控溫按鈕，設(shè)定溫度，將溫度控制器編碼開關(guān)調(diào)到某一定溫度，（一般高于室溫5C）對待測液體水浴加熱，到達設(shè)定溫度后，紅色指示燈熄滅進行保溫，由于 熱慣性，需要一段時間后，才能達到平衡，記錄容器中酒精溫度記的讀數(shù)（液體溫度）。2 用取針裝置將針拉起懸掛在容器上端3按 復(fù)位”鍵，數(shù)顯表顯示 “ PH2”。4按“ 2鍵，“ H或 “ L；表示毫秒計進入記時待命狀態(tài).5將投針裝置的磁鐵拉起，讓針

8、沿圓筒中心軸線下落，稍待片刻，數(shù)顯表顯示時間（單位：毫秒），按A鍵提示修改參數(shù)，第一次顯示落針的有效密度 （2260kg/m 3），第二次顯示蓖麻 油的有效密度（見表18-1），第三次按A鍵顯示該設(shè)定溫度下的液體粘度。記錄液體粘度n表 18-1編碼溫度t （C）酒精溫度記t （C）蓖麻油的有效密度PL3 （kg/m ）粘度系數(shù)P a Sa以上的溫度以實驗室要求為準。6 設(shè)定其它溫度，繼續(xù)加熱液體，用取針裝置將拉起懸掛在容器上端，測定該溫度下液體的粘度。【數(shù)據(jù)處理】作粘度n和溫度t （C）的關(guān)系曲線。【注意事項】1實驗時，首先接通電源，按下控溫按鈕，將溫度編碼開關(guān)調(diào)到某一溫度（例如高于室溫5C），啟動水泵對待測液體水浴加熱，此時OUT燈亮。當(dāng)待測液體的溫度達到設(shè)定的溫度后， OUT 燈滅，進行保溫。由于熱慣性，需待一段時間后方可進行實驗。2落針過程中，針應(yīng)保持豎直狀態(tài)。若針頭部偏向霍爾探頭，數(shù)據(jù)偏大；若針尾部偏向霍爾探頭，數(shù)據(jù)偏小。數(shù)字顯示結(jié)果為時間（單位：毫秒）。按“A鍵，第一次顯示落針的有效密度， 第二次顯示蓖麻油的有效密度， 第三次顯示該設(shè)定溫度下的液體粘度。3用取針裝置將拉起懸掛在容器上端后，應(yīng)將取針裝置上的磁鐵旋轉(zhuǎn)，離開容器，以 免