旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

實(shí)驗(yàn)1用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測量液體的粘度在工業(yè)技術(shù)和科研應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域中，液體粘度的測量具有很重要的實(shí)用價(jià)值。本實(shí)驗(yàn)作為儀器應(yīng)用型的物理實(shí)驗(yàn)，用NDJ—5S型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)來測量液體的粘度°NDJ—5S型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)是液體粘度測量的專用儀器，它可以對樹脂、油漆、涂料、乳膠、膠粘劑、石油、洗滌劑等物質(zhì)的絕對粘度或表觀粘度進(jìn)行測量。儀器操作簡便，靈敏度高，可靠性強(qiáng)，測量過程用電腦控制，測量結(jié)果可直接用數(shù)字顯示粘度值?！绢A(yù)習(xí)重點(diǎn)】（1）用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測量粘度的工作原理和方法。（2）旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)的構(gòu)造和調(diào)節(jié)使用方法。圖1—1旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)儀器】NDJ—5S型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)（圖1—1）,燒杯、天平等。【原理】圖1—2（8）為旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)的原理圖。A為轉(zhuǎn)子，它由電動(dòng)機(jī)主軸通過游絲帶動(dòng)緩慢旋轉(zhuǎn)，B為內(nèi)徑大于7cm的燒杯。把待測液體置于燒杯中（液面與轉(zhuǎn)子細(xì)頸下沿對齊），當(dāng)電動(dòng)機(jī)主軸以一定轉(zhuǎn)速w旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子A通過游絲帶動(dòng)跟著旋轉(zhuǎn)。穩(wěn)定時(shí)，轉(zhuǎn)子A受到0的粘性力矩與游絲恢復(fù)力矩平衡，此時(shí)轉(zhuǎn)子A也以轉(zhuǎn)速w旋轉(zhuǎn)，而0轉(zhuǎn)子A與電動(dòng)機(jī)主軸相對錯(cuò)移了一個(gè)角度0（即游絲旋緊了0角）。在轉(zhuǎn)子A轉(zhuǎn)速不太高（不引起湍流）的條件下，液體保持很好的分層轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速以轉(zhuǎn)子表面附著層的w向外逐層降低，直到燒杯內(nèi)0壁的附著層轉(zhuǎn)速為零。如果在轉(zhuǎn)子A附近任取一半徑為r的同心圓柱面，如圖1—2（b）所示，在這個(gè)柱面液層上相互作用的力矩11式中：n為粘度；1為轉(zhuǎn)子高度。由于液體處于穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，各層都以各自穩(wěn)定的角速度旋轉(zhuǎn)液層間相互作用的力矩都相等，而且都等于轉(zhuǎn)子A所受的游絲彈性恢復(fù)力矩D0（D為游絲的扭轉(zhuǎn)系數(shù)），于是有呼?2處丁罟=DO（1—2）對上式積分，并利用r=a時(shí)⑷二⑷‘匸一匕時(shí)w=0的條件（a0為轉(zhuǎn)子半徑，b為燒杯半徑）得 由于b〉〉a，所以恥(1—3)4曲％/令護(hù)考慮到轉(zhuǎn)子A的上下兩端面也必定有粘性力矩作用，所以對k，應(yīng)作一定的修正，于是被測液體粘度n=k0 （1—4）式中：k為儀器系數(shù)，由游絲扭轉(zhuǎn)系數(shù)、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)速等決定。儀器電路部分采用了微處理器，能自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程，用數(shù)碼管直接顯示被測粘度值（Pa?s），還可以設(shè)定或檢查轉(zhuǎn)子編號。

圖1—2旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)原理實(shí)驗(yàn)要求】(1)調(diào)節(jié)儀器實(shí)驗(yàn)架底座上的3個(gè)螺釘使儀器后面水平儀的氣泡處于圈中央。表1—1轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速組合表輯干轉(zhuǎn)速f/min)No.1No2No3No,4満呈程値mF1a￡)601005D02000100003020010004000200001250D2500IDODO50ODD610005000200001000003200010000400002000001.54ODD20ODO80ODO4000000.610■50.20000010000000.3200001000004000002000000轉(zhuǎn)子編號所對應(yīng)的轉(zhuǎn)子規(guī)格見圖1—3。(2)將被測液體倒入燒杯里，為保持液體測量時(shí)溫度恒定，應(yīng)用恒溫浴槽控制溫度，測不同溫度條件下的液體粘度值。（3）估計(jì)被測流體粘度范圍，按表1—1選擇轉(zhuǎn)子編號與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,欲測的粘度值盡可能處于所選量程上限的30%?90%之內(nèi)，此為最佳測量范圍，如果難以達(dá)到，則必須使欲測粘度值大于所選量程上限的10%以上。圖1—3轉(zhuǎn)子規(guī)格（4） 徐徐下降儀器，將轉(zhuǎn)子浸入燒杯內(nèi)液體中，調(diào)整轉(zhuǎn)子浸入深度（短距離可用升降螺母調(diào)節(jié)），使液面達(dá)到轉(zhuǎn)子細(xì)頸下沿。此時(shí)應(yīng)檢查水平儀氣泡是否在圈中央。（5） 啟動(dòng)“電源”開關(guān)，接通“電機(jī)”開關(guān)，轉(zhuǎn)子以預(yù)選的轉(zhuǎn)速開始旋轉(zhuǎn)。注意：在首次使用時(shí)應(yīng)先選擇轉(zhuǎn)子編號，否則儀器默認(rèn)為一號轉(zhuǎn)子，以后使用儀器將保持上次關(guān)機(jī)時(shí)的狀態(tài)。（6）設(shè)定轉(zhuǎn)子編號，將面板上“轉(zhuǎn)子選擇”按鈕按下，暫不松開，此時(shí)儀器LED將從數(shù)字“1”開始，依次顯示到“4”，當(dāng)LED顯示到預(yù)選好的轉(zhuǎn)子編號時(shí)，即松開轉(zhuǎn)子選擇按鈕，此后儀器就開始測量，LED顯示數(shù)字。（7）待儀器顯示穩(wěn)定以后，即可開始讀取顯示值，顯示方式選擇開關(guān)彈起時(shí)，顯示值為粘度值（Pa?s）,開關(guān)按下時(shí)顯示值為該量程的百分刻度值；若被測試材料粘度值超過所選量程滿度時(shí)，儀器將顯示4位“UUUU”的超量程符號，此時(shí)應(yīng)另選轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)子組合，使用中如需更換轉(zhuǎn)子，必