[发明专利]宽测量空间转筒式流变仪

说明书

所属技术领域

本发明属于化学工程领域，具体涉及一种宽测量空间转筒式流变仪的测量方法

技术背景

在传统的转筒式流变仪中，假定测量空间(即转子与容器壁之间)内的流体 为无粘性的理想流体，于是有动量矩守恒定律，即

ru(r)＝c                (1)

这里c为常数，u(r)为半径r处的流体线速度。在半径r处的流体剪切速率D为：

D=-rdω(r)dr---(2)]]>

其中ω(r)为半径r处的流体旋转角线速。考虑转子壁面与容器内壁面的边界条件(假定内筒 旋转)：

r＝R_c，ω＝0；                    (3)

r＝R_b，ω＝ω₀

其中R_b、R_c分别为内、外筒半径。经推导可得在转子壁面上(r＝R_b)的剪切速率为：

Dw=2ω0Rc2Rc2-Rb2---(4)]]>

可见，对一定的转子与容器，只要给定转速，即可得到剪切速率。公式(4)是常用的筒 式转筒式流变仪测量与计算流体剪切速率的依据(Brookfield Engineering Laboratories， INC：More Solutions to Stick Problems.)。

依据上述原理，在流变仪测量空间内流动的流体应是理想流体，因为表示动量矩守恒定 律的公式(1)只对理想流体才成立。而理想流体是不存在粘性的流体，从无粘性流体出发导 出的速度分布却要作为粘度测量的依据，这显然是相互矛盾的。但如果控制转子与外筒间的 间距，则(1)式可以近似使用。如图1所示，由于实际流体粘性导致的能量耗损，流动空间 的实际流体切向速度u(r)要小于理想流体的切向速度，但当外筒半径向转子半径靠近即内外 筒间距缩小时，两者的差距逐渐减小。如果转子与容器壁的间距足够小(如容器半径从图中 的R_c减小到R′_c)，则实际流体的速度分布与理想流体很接近。这就是转筒式粘度计的内外筒 间距取得很小的缘故。

传统转筒式流变仪内外筒之间的狭窄空间对于均质流体的粘性测量并无影响，但若用其 测量易沉降的非均相流体，如颗粒较大的悬浮浆体，则有相当困难。因为解决测量过程中的 颗粒沉降问题，需要考虑流体的循环，此时狭窄的循环空间使实际操作几乎难以进行；此外， 若测量经絮凝处理后的悬浮液，则流动空间的狭小还将对絮体产生与剪切无关的挤压破碎作 用，影响对流体实际流变特性的判断。

发明内容

为了解决用转筒式流变仪测量易沉降悬浮液时流体循环空间宽度不足的问题，本发明提 供一种宽测量空间转筒式流变仪的测量方法。

本发明的原理与计算模型研究：