XL系列黏度計在非牛頓流體領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng) 用 高剪切給各種工藝條件下的剪切相關(guān)性流體帶 來可信度很高的重復性和靈敏性. 本篇文章將介紹面對非牛頓特性及苛刻的工藝 條件, Hydramotion的XL系列工藝黏度計如何保 持過程流體黏度測量的高準確度及重復性. Hydramotion過程黏度計大多數(shù)被用在那些屬于 非牛頓性或剪切相關(guān)性程度很高的流體的連續(xù) 在線測量. 欲解釋設(shè)備如何在這些應(yīng)用中執(zhí)行 它出色的性能,那么**先討論一下流體的特 性. 1.剪切稀化及剪切增稠 牛頓流體粘度顯示不出隨測量剪切率的變化而 變化,相反的,非牛頓流體的黏度卻取決于 剪切率,這些流體被分類為剪切稀化及剪切增 稠. 剪切稀化是指隨著剪切率升高,黏度減少.也被 稱做假塑性體,當與時間有關(guān)時,叫觸變性. 剪切增稠是指當剪切率升高時,粘度增加, 也叫 膨脹性,當與時間有關(guān)時,叫震凝現(xiàn)象. 這兩種現(xiàn)象特性的流體都叫做非牛頓體. 總的 說來,絕大多數(shù)非牛頓流體是剪切稀化的.因此 本篇將把ZD放在這些流體上. 剪切稀化的流體實際上被認為有兩種牛頓區(qū),第 一,低牛頓區(qū),就是剪切率在低區(qū),同時第二牛頓 區(qū)或高牛頓區(qū)是在高剪切率區(qū),請參見圖1,這些 分別寫作0和. 2.剪切率 很明顯的可以看出, 在高,低牛頓區(qū),剪切率有 很大的不同. 旋轉(zhuǎn)黏度計的剪切率可以很簡單 的從黏度計轉(zhuǎn)錘尺寸計算得出.它和容器壁的相 關(guān)位置,以及轉(zhuǎn)動速度可以簡單的描述如下: =V/d 這里：=剪切率 V=轉(zhuǎn)錘表面速度 d=轉(zhuǎn)錘表面和容器壁的距離 許多實驗室用的黏度計是旋轉(zhuǎn)式的，在高的轉(zhuǎn) 錘轉(zhuǎn)速情況下，可以獲得1000S-1的剪切率，但 通常是在這個區(qū)下來進行某些方面的試驗 振動的設(shè)備并不取決于間隙大小d，即轉(zhuǎn)錘和容 器壁間的距離，而且被表面深度所取代，也就 是剪切波進入流體的距離，并且通常是很小 的剪切率的計算就復雜多了，但是比通過旋 轉(zhuǎn)黏度計或低剪切率黏度計所得數(shù)據(jù)大多了， 例如獲得20000S-1并不是難事 對振動和其它類型的黏度計的剪切率對比說明 之后，黏度測量的效果可以通過圖1剪切稀化曲 線及圖2中各自的剪切率范圍來評定 3.剪切率對黏度讀數(shù)的影響 雖然常強調(diào)與旋轉(zhuǎn)黏度計作比較，但是值得一 提的是對其它工業(yè)黏度測量技術(shù)，例如落球 式，活塞式以及流出式，都屬于低剪切 在高剪切率下，我們可以立即地看出兩大優(yōu) 點： 1）高剪切率的黏度計可以很容易地達到高牛頓 區(qū)，在此區(qū)里黏度對剪切率變化的靈敏度很 低，而在低剪切率時，曲線經(jīng)常呈現(xiàn)明顯的非 線性特征，黏度隨剪切率的變化是很大的 2）雖然流速可以改變有效的剪切率，但是在高 剪切情況下，這就不太明顯了進一步的說， 由于振動傳感器是在高牛頓區(qū)運轉(zhuǎn)，而那里曲 線是平坦的，任何剪切率的變化并不能導致相 應(yīng)的黏度的變化，也就是對流速有很好的抗干 擾性 對這一理論，事實已經(jīng)說明振動技術(shù)可以在很 寬的工藝條件下，粘彈性流體黏度測量的高重 復性這種高重復性通常使剪切率的問題變的 無實際意義 實際上，振動黏度計的高剪切條件對剪切稀化 流體的黏度讀數(shù)比用低剪切黏度計所獲得的讀 數(shù)低，但是讀數(shù)重復性經(jīng)常很高，并且在其它 剪切條件下具有很好的黏度代表性 4.剪切歷程對流體的影響 在不同的剪切條件下，流體黏度測量還有的一 個問題就是，剪切能量可能對流體本身有影 響有很多流體是觸變性的，剪切力的持久作 用隨著時間會導致黏度的下降，（例如攪拌使 涂料變?。? 一些低剪切裝置（包括旋轉(zhuǎn)式）可以給予足夠 的剪切能量來改變流體本身至一個不同的黏 度，與Hydramotion振動技術(shù)有關(guān)的這種能量都 是很低的，以致于任何這種變化可以被忽略 然而，重要的是要知道在觸變性流體中的其他 的設(shè)備，如泵或攪拌臂，對黏度是有影響的 在這種情況下，危險的是把測得黏度的改變錯 誤的看作是傳感器的特性而這實際上是流體 的一種特性以及流動剪切能量設(shè)備實際上是 在測量正在發(fā)生的粘度的真實改變 5.獨立安裝 有穩(wěn)定速度的裝置，如旋轉(zhuǎn)黏度計，其剪切率 依賴于傳感元件表面的接近程度（距離）因 為每次安裝都有尺寸上的差異，無法簡單的將 傳感器裝進去就完了用這種裝置，為了維持 一個可預知的剪切率，傳感器錘子必須封入一 個固定的空間里，這將存在流體流動的阻抗問 題，并且還會有其它相關(guān)聯(lián)的問題，例如產(chǎn)生 碎片和復雜的安裝 而對于振動傳感器，剪切率是由表面深度來決 定的，而不是與容器壁的接近程度這項技術(shù) 允許黏度讀數(shù)通過簡單的把傳感器元件置入流 體中獲得，不需要其余的部件在不同的位置 可以獲得很高的重復性換句話說，該設(shè)備對 周圍環(huán)境具有抗干擾性，黏度的變化只是反應(yīng) 流體本身真實的變化，而不是安裝環(huán)境或其它 環(huán)境這就意味著同樣的設(shè)備可以隨便放置到 其它測量位置，而沒有必要重新校正或安裝方 面的調(diào)節(jié) 6.在線測量與實驗室結(jié)果一致 在線黏度計測量和離線實驗室黏度計測量之間 只是一個很簡單的關(guān)系，而且大多數(shù)情況下， 兩者的讀數(shù)肯定可以調(diào)整很多應(yīng)用中，流程 控制通常是通過采樣，然后送到實驗室離線測 量兩種黏度計間的相關(guān)的評估周期在自動控 制被用在在線傳感器上之前 總之，在不同的流程條件下，如流速不同，在 剪切率依賴性的流體測量中，高剪切率帶來可 信的重復性和靈敏性 振動測量使之不受安裝 環(huán)境的影響，允許它可以在任何場所應(yīng)用，而 不會危及設(shè)備的完整性或性能