[发明专利]高剪切速率下非牛顿流体表观黏度测量装置及测量方法

说明书

本发明涉及非牛顿流体检测技术领域，尤其是涉及一种高剪切速率下非牛顿流体表观黏度测量装置及测量方法，包括测量本体、压差变送器和温度传感器，所述测量本体上开设有横截面呈矩形的微槽道，所述微槽道的高度与微槽道的宽度比值大于等于15，所述压差变送器包括两个均与信号调节电路板连接的压力传感器，两个所述压力传感器设置在微槽道内，两个所述压力传感器分别位于流体流过微槽道中层流的两端，所述温度传感器设置在微槽道内，本发明高剪切速率下非牛顿流体表观黏度测量装置在使用时，准确的测量高剪切速率下非牛顿流体的表观黏度能有助于更好地理解添加剂湍流减阻的机理，可忽略惯性和粘性加热等因素的影响，因此测量精度较高。

技术领域

本发明涉及非牛顿流体检测技术领域，尤其是涉及一种高剪切速率下非牛顿流体表观黏度测量装置及测量方法。

背景技术

随着社会与经济的发展，世界对能源的需求不断提高，节能减排已变得越来越重要。随着学术界对减阻技术研究的日趋深入，发现添加剂(如表面活性剂、聚合物等)湍流减阻是一种有效的节能方式，然而要理解添加剂湍流减阻规律，特别是高雷诺数流动下的减阻机理，有必要理解高剪切速率(即高雷诺数)下，减阻溶液的流变特性。然而，目前多数商业流变仪仅能测量剪切速率低于1000时流体的表观黏度，且易受惯性和粘性加热等因素的影响，测出的表观黏度不是十分准确。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决目前多数商业流变仪仅能测量剪切速率低于1000时流体的表观黏度，且易受惯性和粘性加热等因素的影响，测出的表观黏度不是十分准确的问题，现提供了一种高剪切速率下非牛顿流体表观黏度测量装置及测量方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高剪切速率下非牛顿流体表观黏度测量装置，包括测量本体、压差变送器和温度传感器，所述测量本体上开设有横截面呈矩形的微槽道，所述微槽道的高度与微槽道的宽度比值大于等于15，所述压差变送器包括两个均与信号调节电路板连接的压力传感器，两个所述压力传感器设置在微槽道内，两个所述压力传感器分别位于流体流过微槽道中层流的两端，所述温度传感器设置在微槽道内，所述测量本体的一端设置有用于给微槽道提供流体通过的进液控制机构。

本发明通过进液控制机构为测量本体的微槽道内输送流体，并由微槽道内的压差变送器检测微槽道内层流两端的压差，由于流体温度会影响到检测数据，温度传感器用于检测流体的温度。

进一步地，所述进液控制机构包括注射泵和注射器，所述注射器固定在注射泵上，所述注射器的输出端与测量本体一端的微槽道连通。通过注射泵控制注射器向测量本体的微槽道内输送流体。

进一步地，所述注射器的输出端与测量本体之间设置有流量计。为了能够了解测量本体中微槽道内通过的流量情况，通过流量计能够方便工作人员观察测量本体中微槽道内通过的流量情况。

进一步地，所述测量本体远离进液控制机构的一端设置有截止阀。

进一步地，所述测量本体包括进口变径管、中间管和出口变径管，所述进口变径管螺纹连接在中间管的一端，所述出口变径管螺纹连接在中间管的另一端，所述进口变径管上设置有第一内管道，所述微槽道设置在中间管上，所述出口变径管上设置有第二内管道，所述第一内管道、微槽道与第二内管道相互连通，所述第一内管道的通流面积由进液控制结构向中间管逐渐增大，所述第二内管道的通流面积由出口变径管的一端向中间管逐渐增大。为了便于截止阀和流量计的安装。

一种如上述的高剪切速率下非牛顿流体表观黏度测量装置的测量方法，包括以下步骤：

S1、当流体流过微槽道，可利用设置在微槽道内的压差变送器测出以恒定流量Q流动流体两点之间的压差Δp，对于充分发展的二维稳态层流，压差Δp与壁面剪应力τ_w有如下关系：

wdΔp＝2l₀(w+d)τ_w