液体粘度系数的测定

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。容器太小会使待测液在转动时受容器壁影响转 速有变化。 2、转子和转速的选择应遵循什么原则？ 答：转子和转速的选择需使最后读数在 30~90 格之间。
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：
u R(
这时转子所受的扭矩 M：
液体粘度系数的测定
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。
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。
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；
图 1 旋转式黏度计示意图 表 1源自文库系数表
转/分 转子 0 1 2 3 4 0.1 1 5 20 100 0.2 2 10 40 200 0.5 5 25 100 500 1 10 50 200 1000 60 30 12 6
表 2 量程表
转/分 量程 cP 转子 0 1 2 3 4 10 100 500 2000 10000 20 200 1000 4000 20000 50 500 2500 10000 50000 100 1000 5000 20000 100000 60 30 12 6
kR / r r / (kR) ) k 1/ k
M 2 RL( r |r R ) R 4 L R2 k 2 / (k 2 1)
一般容器比转子大得多，可认为 k∞，从而
M 4 L R2
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。
六、实验结果及分析
实验测得测得的黏度分别为：825cP、825cP、850cP 和 825cP,取平均值得 μ 平均=（825＋825 ＋850＋825）/4 = 831.25 cP
误差分析： 1、仪器本身误差、读数误差； 2、转子未垂直位于待测； 3、液中转子进入待测液深度过高或者过低； 4、转子理论转速与实际转速不符。
五、实验数据记录及处理
经实验探索，得知 2 号转子为适用转子，共使用 2 号转子进行了 4 次实验得出下表
表 3 原始数据记录表
序号 转速/(转 /分) 转盘读数 黏度/cP 黏度平均值/cP
1 30 82.5 825
2 12 33 825 831.25
3 12 34 850
4 12 33 825
（当时实验室温为 33.5℃） 将原始数据（刻度盘读数）乘以系数表上的特定系数后得到粘度/cP 数据整理计算过程举例 以第一组数据举例计算过程： 2 号转子在 30 转/分时的系数为 10，则粘度为系数乘以读数 μ = 82.5× 10 = 825 cP