[实用新型]落球法粘滞系数测定仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种粘度测定仪，具体地说是一种落球法粘滞系数测定仪。

背景技术

液体的粘滞系数又称内摩擦系数，在科研、教学、工程技术、医学以及生产技术等方面，测定液体的粘滞系数具有重大的意义。例如研究水、石油等流体在长距离输送时的能量损耗，造船工业中研究减小运动物体在液体中阻力，医学上通过测定血液的粘滞力可以得到有价值的诊断等，这些均与测定液体的粘滞系数有关。斯托克斯法是测定液体粘滞系数的基本方法，是高校理工科物理实验教学大纲中的一个重要基本实验。

国内外教学仪器公司的资料，如西安理工大学生产的ND-2型液体粘滞系数仪，如德国PHYWE公司产品样本，其中编号LEP1.4.04：Viscosity measurementswith the falling ball viscometer，这些产品用以下方法实验，在盛放被测液体的量桶外画一圈线，靠肉眼观察钢球下落到所画圈线时按动秒表开始计时，钢球下落一定距离到下一所画圈线时，按动秒表停止计时。显而易见，存在以下三个问题：1)使用秒表人工计时，精度低。2)难以判断小球是否沿着玻璃管中心线下落，而恰恰是实验误差的一个来源。3)落球测量时间重复性差。

发明内容

本实用新型目的是提供一种落球法粘滞系数测定仪，即斯托克斯法粘滞系数测定仪，是一种新颖、实用的液体粘滞系数测定仪。

本实用新型是一种落球法粘滞系数测定仪，利用现代半导体激光技术结合单片机计时方法测定多种小球的下落时间，从而测量出液体的粘滞系数。VM-1测定仪实验现象直观、测量数据精确、重复性好。

1.本实用新型是一种落球法粘滞系数测定仪，由容器(1)、二个激光发射盒(2)和(3)、二个激光接收盒(5)和(6)、导管(4)、单片机(7)以及支架(8)所组成，容器(1)通常贮存液体，该容器(1)最好是园筒型的玻璃或石英制成的。推荐使用玻璃量筒。该容器(1)上面置有导管(4)，可使通过导管(4)下落的球形物体(9)的下落点在园筒容器的中心轴线上，所述的球型物体(9)可以是玻璃体、钢球等，支架(8)上固定有导管(4)、激光发射盒(2)和(3)、激光接收盒(5)和(6)。激光发射盒(2)和激光接收盒(5)，激光发射盒(3)和激光接收盒(6)，组成二对激光光电门，置于容器上下外侧，与接收信号的单片机(7)相连接。

当球形物体通过导管定向落入容器的待测液体中，由球形物体遮挡激光接收盒接收激光信号，激光接收盒的信号经过单片机数据处理，从而精确测得球形物体的下落速度，通过由下面实验原理推导的公式获得液体的粘度系数：

半径为r的小球，在无限宽广的液体中以速度v下落，并在无涡旋产生时小球所受的粘滞阻力为F＝6πηrv，其中η为液体的粘滞系数。当质量为m半径为r的小球在密度为ρ的液体中下落时，作用在小球上的力有三个：重力mg方 mg = 4 3 πr 3 ρg + 6 πηrv ]]>向向下，g为重力加速度；液体的浮力(4/3)πr³ρg方向向上；液体的粘滞阻力6πηrv方向向上。这三个力作用在同一直线上。小球刚开始下落时，速度较小，粘滞阻力较小，因此小球作加速下落，随着小球速度的增加，阻力逐渐增大，当速度达到一定值，阻力与浮力之和等于重力，小球则匀速下落即

所以 η = m - 4 3 π r 3 ρ 6 πrv g ]]>

                                ①