液体粘度的测定

实验报告课程名称：过程工程原理实验（甲）指导老师：叶向群成绩：__________________实验名称：液体粘度的测定实验类型：同组学生姓名：一、实验目的和内容二、实验装置与流程示意图三、实验的理论依据（实验原理）四、实验步骤及注意事项五、实验数据记录及处理六、实验结果及分析七、思考题一、实验目的和内容1、掌握旋转式黏度计测量液体粘度的基本原理。2、学会使用旋转式黏度计测定液体粘度的方法。二、实验装置与流程示意图整个旋转式黏度计的装箱图主要包括电机、刻度盘机构和从大到小排列的0~4号五个转子，电机有调速机构，可产生6、12、30、60转/分四种转速，刻度盘机构和测量方法见图1。测定过程中指针在刻度盘上指示的读数乘以系数表上的特定系数即为被测液体的粘度（以厘泊表示）。不同转子、不同转速对应的测量系数不同，其量程也不一样。本实验配备的转子黏度计系数表和量程表如表1和表2。图1旋转式黏度计示意图装订线专业：化学工程与工艺姓名：马中柱学号：3110103529日期：2013.9.18地点：教十3203表1系数表转/分转子603012600.10.20.51112510251025503204010020041002005001000表2量程表转/分量程cP转子6030126010205010011002005001000250010002500500032000400010000200004100002000050000100000三、实验的理论依据（实验原理）图2旋转黏度计工作原理图如图2.半径R长L的圆柱体转子浸没于盛有液体的圆筒形容器中心，并以角速度作匀速转动。假设容器是半径为kR的圆柱形，液体是牛顿流体，忽略端效应的影响，则再两圆柱形成的缝隙中，速度分布为：//()()1/kRrrkRuRkk这时转子所受的扭矩M：222r|2()4/(1)rRMRLRLRkk一般容器比转子大得多，可认为k∞，从而24MLR式中r——半径，m;r——剪应力，N/m2;——粘度，kg/(m·s)。转子选定后，M，在一定的转速下，M与被测液体的粘度成正比，藉此原理可以测定液体的粘度。当同步电机以恒定速度旋转时，连接的刻度圆盘、游丝和转轴将带动转子旋转。若转子未受到任何液体阻力，则游丝、指针和刻度盘将同速转动，指针刻度盘读数为0；反之若转子受到液体的粘滞阻力，则游丝产生扭矩，与粘滞阻力达到平衡，这时与游丝连接的指针在刻度盘上指示出一定的读数。该读数表示游丝的扭转角，与扭矩相对应，乘以某一系数后即能得出液体的粘度值。四、实验步骤及注意事项（一）实验步骤1.准备被测液体（如硅油），置于直径不小于70㎜的烧杯或圆筒形容器中，控制被测液体温度，并记录下来；2.旋松连接螺杆下端的黄色螺钉，取下黄色包装套圈；3.将选好的转子旋入连接螺杆，旋转升降旋钮，使仪器缓慢的下降，转子逐渐浸入容器中心的被测液体中，直至转子液面标志和液面相平；4.调整仪器水平，然后按下指针控制杆，转动变速旋钮，使所需转速数向上，对转速度指示点；5.开启电机开关，使转子在液体中旋转，并放松指针控制杆，经过多次旋转（大约20—30秒），待指针趋于稳定，按下指针控制杆，使读数固定，再关闭电机，使指针停在读数窗内，读取读数，若电机关闭后指针不在读数窗内，可继续按住控制杆，反复开启和关闭电机，使指针落在读数窗内；6.重复测定3—5次，如数据波动不大，取平均值作为测定结果，否则重复步骤5、6；7.当指针所指的数值过高或过低时，可变换转速和转子，务使读数在30—70格之间；8.实验结束后应及时清洗转子，清洁后要妥善安放于转子架上，指针控制杆应用橡皮筋圈住，连接螺杆上应套入黄色包装套圈，然后用螺钉拧紧。（二）注意事项1、被测液体温度需要控制；2、将转子旋入连接螺杆时注意逆时针方向为旋入装上，顺时针为旋出卸下，以免损坏仪器；3、旋转升降旋钮时，用手托住仪器，防止自重坠落；4、在按下指针控制杆时，不能用力过猛，转速慢时也可不用控制杆，直接读数。5、实验结束后应清洗转子，但不得在仪器上进行。五、实验数据记录及处理当时室温29.8℃，分别做四组转子的数据，得下表：表3实验数据记录表序号1234转速（转/分）6123060612306061230606123060系数10521502510520010040201000500200100读数85///18.537.394/59.825503.541020由表中数据可见，3号转子的数据最符合书中的区间要求。故选取3号转子的数据作为计算数据，得下表：表43号转子数据处理表转速(转/分）6123060系数2001004020读数59.82550粘度/cP100098010001000平均粘度/cP995六、实验结果及分析实验测得测得的黏度分别为：1000cP、980cP、1000cP和1000cP,取平均值得μ平均=995cP由于无法查得硅油在该温度的标准粘度，故无法测得相对误差。误差分析：1、仪器自身存在的系统误差；2、由于转速过大引起的读数误差；3、转子浸没液体深度过高或者过低导致的误差；4、转子的实际转速与显示转速有偏差；5、转子表面没有清洁干净，残留杂质。七、思考题：1、转子是否必须放在容器中心？容器的大小对测量结果有何影响？答：转子若半径足够大可以略微偏离中心而不会引起较大误差。容器太小会使待测液在转动时受容器壁摩擦力较大，使转速有变化。2、转子和转速的选择应遵循什么原则？答：应使读数维持在30~90格之间。出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也。臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。臣不胜受恩感激。今当远离，临表涕零，不知所言。