水+醇二元體系粘度性質(zhì)研究【畢業(yè)設(shè)計(jì)+開題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述】_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p><b>  本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>  (20 屆)</b></p><p>  水+醇二元體系粘度性質(zhì)研究</p><p>  所在學(xué)院 </p><p>  專業(yè)班級(jí) 化學(xué)工程與工藝

2、 </p><p>  學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>  指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>  完成日期 年 月 </p><p>  摘要: 采用烏氏粘度計(jì)測(cè)量醇和水的二元體系在298.35K 、3

3、03.45K和308.25K下的粘度從溫度、濃度角度分析粘度性質(zhì)的變化規(guī)律,過量粘度性質(zhì)。 </p><p>  關(guān)鍵詞: 醇 粘度 二元體系A(chǔ)bstract: Measured by Ubbelohde viscometer water alcohol binary systems 298.35K, 303.45K and 308.25K the viscosity from the temperature,

4、concentration point of view of the nature of the changes of viscosity.</p><p>  Keywords:Viscosity binary system ethanol</p><p><b>  目 錄</b></p><p><b>  摘要

5、I</b></p><p>  AbstractII</p><p><b>  1 緒論1</b></p><p><b>  1.1 引言1</b></p><p>  1.2 意義錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>  1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

6、.........................................................................................................................2</p><p><b>  2 實(shí)驗(yàn)部分3</b></p><p>  2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和實(shí)驗(yàn)儀器3</p&g

7、t;<p>  2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑3</p><p>  2.1.2 儀器及玻璃器皿3</p><p>  2.2 溶液的配制3</p><p>  2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3</p><p>  2.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法3</p><p>  2.5 計(jì)算方法4</p>&l

8、t;p><b>  3 結(jié)果5</b></p><p>  3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)5</p><p><b>  3.2 結(jié)果8</b></p><p><b>  4 結(jié)論9</b></p><p><b>  致 謝10</b>&l

9、t;/p><p><b>  參考文獻(xiàn)11</b></p><p><b>  1 緒論</b></p><p><b>  1.1 引言</b></p><p>  粘度(Viscosity) 是流體在流動(dòng)中所產(chǎn)生的內(nèi)部摩擦阻力.“為什么要做粘度的測(cè)量呢?”成千上萬(wàn)的做相關(guān)

10、實(shí)驗(yàn)的研究人員告訴我們,它可以提供給我們數(shù)據(jù),對(duì)于預(yù)測(cè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程的工藝控制、輸送性以及產(chǎn)品在使用時(shí)的操作性有著重要的指導(dǎo)價(jià)值。是化工設(shè)計(jì)和過程優(yōu)化不可缺少的基礎(chǔ)物性和熱力學(xué)數(shù)據(jù)。粘度數(shù)據(jù)在流體流動(dòng)和動(dòng)量傳遞過程中有非常重要的作用。并且與溶液的熱力學(xué)性質(zhì)存在著內(nèi)在的聯(lián)系.研究溶液熱力學(xué)性質(zhì)和傳遞性質(zhì)的關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)二者的相互推算,是人們感興趣的理論問題,也有著重要的實(shí)際意義[1]。</p><p><b>

11、  1.2 意義</b></p><p>  粘度是流體的重要物理特性,是表征流體性質(zhì)的一項(xiàng)重要參數(shù)。粘度測(cè)量與石油、化工、輕工、交通、冶金、建材、煤炭及國(guó)防等領(lǐng)域的關(guān)系非常密切。在這些領(lǐng)域中,粘度測(cè)量是控制生產(chǎn)流程、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約與開發(fā)能源的重要手段。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,測(cè)量血液及其生理液體的粘度是最新發(fā)展起來的診斷學(xué),特別是心血管疾病及癌、瘤等疑難病癥的重要診斷手段。在物

12、理化學(xué)、流體力學(xué)、冶舍學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域中,粘度測(cè)量可以獲得各種產(chǎn)品的性能、預(yù)期信息、處理效應(yīng)、配方變化以及老化現(xiàn)象等等[2]。通過對(duì)流體粘度測(cè)量、對(duì)流體性質(zhì)和流體流動(dòng)狀態(tài)的研究,知曉了流體的流變特性,對(duì)工廠設(shè)計(jì)泵和管道系統(tǒng)等的能力也大有幫助。</p><p>  1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>  應(yīng)用流變學(xué)在粘度測(cè)量中有三個(gè)學(xué)派[3]。其一,實(shí)效學(xué)派,它是最有效的,這個(gè)學(xué)派只關(guān)心粘

13、度計(jì)所產(chǎn)生的對(duì)產(chǎn)品或工藝有用的數(shù)值。他們不關(guān)心流變學(xué)理論和以絕對(duì)值表示的測(cè)量參數(shù)。這個(gè)學(xué)派的典型應(yīng)用是質(zhì)量管理和工廠生產(chǎn)[4]。其二,理論學(xué)派,它有更多的理論色彩,他們知道粘度計(jì)不能直接產(chǎn)生確定剪切率以及非牛頓流體的絕對(duì)粘度。他們可用重要的產(chǎn)品或工藝參數(shù)展示“刻度粘度”的關(guān)系,在多數(shù)情況下,也可以得出十分滿意的結(jié)果,而不用購(gòu)買復(fù)雜的昂貴的流變測(cè)量設(shè)備[5]。最后,學(xué)院學(xué)派,它則要求確定并知曉所有的測(cè)定參數(shù),特別是剪切和剪切應(yīng)力。他們需要

14、有確定的幾何形狀的設(shè)備,如圓錐體、膜片或同軸圓筒式的轉(zhuǎn)體。這些類型的枯度計(jì)可以確定剪切率并可直接獲得精確的絕對(duì)粘度。[6]</p><p>  現(xiàn)在普遍運(yùn)用于工業(yè)測(cè)量的毛細(xì)管測(cè)量方法是通過在一個(gè)恒溫浴的毛細(xì)管中,將</p><p>  需要測(cè)量的流體灌入,由于毛細(xì)管的兩頭存在氣壓差,流體往毛細(xì)管底部流動(dòng),流體</p><p>  流滿整個(gè)毛細(xì)管的時(shí)問間隔就是要用來計(jì)

15、算粘度的一個(gè)重要的物理量,通過多次實(shí)驗(yàn)</p><p>  得出該時(shí)間問隔的平均值,然后再與毛細(xì)管的參數(shù)(每根毛細(xì)管有固定的參數(shù)值)在粘度公式里進(jìn)行計(jì)算即可得出流體的粘度值。在該實(shí)驗(yàn)中,恒溫浴的溫度設(shè)定,流體運(yùn)動(dòng)的時(shí)問間隔計(jì)時(shí)以及粘度值的最后計(jì)算都需要人工操作。并且,這種粘度計(jì)由于其自重式結(jié)構(gòu),測(cè)量對(duì)象局限于牛頓流體;這種粘度計(jì)對(duì)測(cè)量環(huán)境要求嚴(yán)格,需要大型恒溫輔助裝置,應(yīng)用多局限于工廠的檢驗(yàn)室;其測(cè)量過程為手工操

16、作,對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)還要做大量的運(yùn)算處理。</p><p>  在現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化需求逐漸提高的今天,人工操作測(cè)量過程的弊端已經(jīng)很明顯地暴露出來。例如,測(cè)量過程中測(cè)量人員需要手動(dòng)對(duì)儀器進(jìn)行設(shè)定,這就需要測(cè)量人員懂得儀器相關(guān)的技術(shù)背景;在計(jì)時(shí)過程中要人手操作,過程繁瑣,降低了準(zhǔn)確度;粘度計(jì)算準(zhǔn)確度也受到很大的考驗(yàn);另外,在歷史測(cè)量數(shù)據(jù)管理方面也增加了測(cè)量人員的工作量。[7]</p><p>

17、  國(guó)外的毛細(xì)管粘度測(cè)量已普遍實(shí)行自動(dòng)測(cè)量,儀器也很多。如德國(guó)Schott Gerate公司的AVS 400型自動(dòng)粘度計(jì)(1-3×104mm2/s,9999.99/0.0ls,一80—200℃),日本的AVId全自動(dòng)粘度計(jì)(1-3×104mm2/s,5-100℃±0.01℃)[8].美國(guó)Cannon儀器公司的CAv一1自動(dòng)粘度計(jì)(3-600mmZ/s,5-100℃)等[9]。</p><

18、p>  縱觀目前國(guó)內(nèi)各行業(yè)中粘度計(jì)使用狀況,普遍比較落后,在其它的理化參數(shù)廣泛應(yīng)用先進(jìn)自動(dòng)化設(shè)備的狀況下,粘度測(cè)量?jī)x器仍停留在50~60年代的水平[10]。在國(guó)內(nèi),在粘度測(cè)量的研究領(lǐng)域中有一種基于毛細(xì)管法的新型全自動(dòng)粘度測(cè)量系統(tǒng)[11],該系統(tǒng)采用雙氣室氣路結(jié)構(gòu),通過89C 52單片機(jī)測(cè)量系統(tǒng),它采用獨(dú)特的氣路設(shè)計(jì)完成自動(dòng)采樣,并可調(diào)節(jié)毛細(xì)管兩端的壓差,實(shí)現(xiàn)對(duì)非牛頓流體的測(cè)量。通過89 c 52單片機(jī)系統(tǒng)控制,無需測(cè)試者介入即可實(shí)

19、現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。儀器還具有恒溫控制(精度025℃)功能,整個(gè)系統(tǒng)采用蓄電池供電,使其可用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。該實(shí)驗(yàn)的原理是根據(jù)哈根一泊肅葉定律,粘度測(cè)量實(shí)際轉(zhuǎn)化為對(duì)流體體積、流動(dòng)時(shí)間和驅(qū)動(dòng)壓力的測(cè)量。另外,因?yàn)榱黧w粘度會(huì)隨環(huán)境溫度變化而發(fā)生顯著改變,所以要保證測(cè)量精度,必須進(jìn)行恒溫控制[12]</p><p><b>  2 實(shí)驗(yàn)部分</b></p><p>  2.1 實(shí)驗(yàn)

20、試劑和實(shí)驗(yàn)儀器</p><p>  2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑</p><p>  乙醇,甲醇,乙醇,正丙醇,異丙醇,均為分析純,分別由中國(guó)杭州化學(xué)試劑有限公司,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司,浙江臨安青山化工試劑廠,浙江杭州雙林化工試劑廠提供。</p><p>  2.1.2 儀器及玻璃器皿</p><p>  FA1004型電子天平,精確度為&#

21、177;0.0001g;S.C.101型鼓風(fēng)電熱恒溫干燥箱;76-1A型玻璃恒溫水??;JD-2型金雀牌秒表;燒杯;錐形瓶;移液管;洗耳球;烏氏粘度計(jì);毛細(xì)管直徑在0.6-0.8mm。</p><p>  2.2 溶液的配制</p><p>  先確定實(shí)驗(yàn)所需混合溶液的體積,再估算溶液大概的質(zhì)量。計(jì)算出理論摩爾比情況下兩混合組分各自的質(zhì)量。用電子分析天平稱出錐形瓶的質(zhì)量,清零(帶瓶),加入

22、第一組分后稱重(加入組分的質(zhì)量要跟理論計(jì)算的數(shù)值相近),記錄數(shù)據(jù)A,清零(帶瓶),加入第二組分后稱重,記錄數(shù)據(jù)B。根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)A、B及組分的摩爾質(zhì)量,可以得出所配混合溶液的實(shí)際摩爾分率,重復(fù)操作。</p><p><b>  2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容</b></p><p>  分別測(cè)定甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇與水組成的二元體系在不同的組成和溫度下的粘度,分析并計(jì)算體系

23、的粘度性質(zhì)和過量性質(zhì)及其它相關(guān)性質(zhì),從分子相互作用角度討論這些二元體系性質(zhì)的變化規(guī)律。</p><p>  2.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法</p><p>  2.4.1 實(shí)驗(yàn)步驟</p><p>  (1)配制不同組成的甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇與水組成的二元體系溶液。</p><p> ?。?)將恒溫水浴調(diào)整到規(guī)定的溫度,把裝好試樣的粘度計(jì)浸在

24、恒溫水浴中恒溫15分鐘,試驗(yàn)的溫度必須保持恒定到±0.1℃。 </p><p> ?。?)吸上試樣進(jìn)行測(cè)量,觀察試樣在管身中的流動(dòng)情況,記錄液面流過兩刻度線的時(shí)間。</p><p> ?。?)重復(fù)上述測(cè)定至少5次,其中各次流動(dòng)時(shí)間與其算術(shù)平均值的差數(shù)不超過算術(shù)平均值的±0.5%,然后取不少于5次的流動(dòng)時(shí)間所得的算術(shù)平均值,作為試樣的平均流動(dòng)時(shí)間。</p>

25、<p>  (5)利用公式計(jì)算運(yùn)動(dòng)粘度。</p><p>  2.5 計(jì)算方法 </p><p>  運(yùn)動(dòng)粘度計(jì)算公式v=C1t-C2/t </p><p>  動(dòng)力粘度計(jì)算公式 η= ρ×v</p><p>  過量動(dòng)力粘度ηE=η-(X1η1+X2η2)</p><p>  η是動(dòng)力粘度

26、η1 η2是對(duì)應(yīng)的純物質(zhì)的動(dòng)力粘度 ρ 是密度 v是運(yùn)動(dòng)粘度 [13]</p><p><b>  3 結(jié)果</b></p><p><b>  3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)</b></p><p>  測(cè)定數(shù)據(jù)列于表3-1~3-4。并作出相應(yīng)的關(guān)系圖:圖3-1~圖3-4。</p><p>  表3-1 甲

27、醇+水二元體系的粘度性質(zhì)</p><p>  圖3-1-1 甲醇+水二元體系的動(dòng)力粘度 圖3-1-2 甲醇+水二元體系的過量動(dòng)力粘度 </p><p>  表3-2乙醇+水二元體系的粘度性質(zhì)</p><p>  圖3-2-1乙醇+水

28、的動(dòng)力粘度 圖3-2-2 乙醇+水的過量動(dòng)力粘度</p><p>  表3-3 正丙醇+水二元體系的粘度性質(zhì)</p><p>  圖3-3-1正丙醇+水的動(dòng)力粘度 圖3-3-2正丙醇+水的過量動(dòng)力粘度 </p><p>  表3-4異丙醇+水二元體系的年度性質(zhì)</p><p> 

29、 圖3-4-1異丙醇+水的動(dòng)力粘度 圖3-4-2異丙醇+水的過量動(dòng)力粘度</p><p><b>  3.2 結(jié)果</b></p><p>  從圖3-1~圖3-4和表3-1~3-4可以看出:</p><p>  粘度隨著溫度的升高而下降。</p><p>  在同一溫度下,4個(gè)體系的動(dòng)力粘度

30、隨著濃度的增大,粘度先上升后下降。</p><p><b>  4 結(jié)論</b></p><p>  測(cè)定了甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇與水組成的六個(gè)二元體系在不同的組成和溫度(298.35K 、303.45K和308.25K)下的粘度,計(jì)算了上述四個(gè)二元體系在不同的組成和溫度(298.35K 、303.45K和308.25K)下的過量粘度性質(zhì)。得出了:</p&

31、gt;<p>  在恒定溫度下,隨著醇的摩爾分率的增大,其運(yùn)動(dòng)粘度呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)。在某一恒定組分下,其混合液的粘度隨溫度的升高而減小。在X≈0.4處出現(xiàn)最大值。</p><p>  粘度隨著溫度的升高而減小,這符合流體的一般規(guī)律。</p><p>  物質(zhì)的粘度隨著分子量的增大而變大。</p><p><b>  參考文獻(xiàn)</

32、b></p><p>  [1]胡副欣,岳杰.液體混合物粘度的測(cè)定和計(jì)算[J].信陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2000,13(4):418-420.</p><p>  [2] 陳惠釗.粘度測(cè)量沖國(guó)計(jì)量出版社.1994</p><p>  [3]J.F.Swindells.J.R.Ceo Jr..a(chǎn)nd T.B.Gadfrey.Absolute Viscos

33、ity of Water at20℃.Jour,Research(NBS)V48,No 1.</p><p>  [4]NBS Viscometer Calibrating Liquids and Capillary tube Viscometer;NBS</p><p>  Monograph 55,1962 Dec.26</p><p>  [5]M.Kawat

34、a.Realization ofa viscosity standard.Proc.Intern.Congr.hc01.5thKyoto</p><p>  [6]Zhang,Q.Z.New Development ofRheology and Viscosity Measurement.U.S.A:Prentice—Hall lnc.1997</p><p>  [7]張欽哉.流變學(xué)及粘

35、度檢測(cè)技術(shù)新發(fā)展.石油儀器.1997,l 1(1):32—34</p><p>  [8]陳惠釗.粘度量及其單位.計(jì)量技術(shù).1989(4):5—6</p><p>  [9]Miloslav Bohdaneckby,Josef Kovbmr.Viscosity of polymer solutions.Amsterdam;</p><p>  New York:El

36、sevier Scientific Pub.C0.1982.</p><p>  [10]王永洪,王浩新型液體粘度自動(dòng)測(cè)量?jī)x的研制.儀器儀表學(xué)報(bào).1994,15(2):45—46</p><p>  [11]陳惠釗.毛細(xì)管粘度計(jì)自動(dòng)洗滌器.計(jì)量技術(shù).1980(7):23.25</p><p>  [12]朱震鈞,王明時(shí).新型全自動(dòng)毛細(xì)管式粘度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì).化工自動(dòng)

37、化及儀</p><p>  表.2001,28(3):50—53</p><p>  [13]陳樹大 ,醇+N-甲基哌嗪二元體系熱力學(xué)性質(zhì)研究.[J].2003.</p><p><b>  文獻(xiàn)綜述</b></p><p>  水+醇二元體系粘度性質(zhì)研究</p><p><b>  前

38、言部分</b></p><p>  粘度(Viscosity) 是流體在流動(dòng)中所產(chǎn)生的內(nèi)部摩擦阻力.“為什么要做粘度的測(cè)量呢?”成千上萬(wàn)的做相關(guān)實(shí)驗(yàn)的研究人員告訴我們,它可以提供給我們數(shù)據(jù),對(duì)于預(yù)測(cè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程的工藝控制、輸送性以及產(chǎn)品在使用時(shí)的操作性有著重要的指導(dǎo)價(jià)值。是化工設(shè)計(jì)和過程優(yōu)化不可缺少的基礎(chǔ)物性和熱力學(xué)數(shù)據(jù)。粘度數(shù)據(jù)在流體流動(dòng)和動(dòng)量傳遞過程中有非常重要的作用?;旌险扯鹊淖兓?Ä

39、ç)和超額體積(VE)數(shù)據(jù)可使人們了解二元混合液中分子之間的作用以及分子本身結(jié)構(gòu)的信息。,并且與溶液的熱力學(xué)性質(zhì)存在著內(nèi)在的聯(lián)系.研究溶液熱力學(xué)性質(zhì)和傳遞性質(zhì)的關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)二者的相互推算,是人們感興趣的理論問題,也有著重要的實(shí)際意義。[1]</p><p>  對(duì)于二元混合物粘度的測(cè)量有很多方法,粘度測(cè)定有:動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度和條件粘度三種測(cè)定方法。</p><p>  動(dòng)力粘度

40、:ηt是二液體層相距1厘米,其面積各為1(平方厘米)相對(duì)移動(dòng)速度為1厘米/秒時(shí)所產(chǎn)生的阻力,單位為克/里米·秒。1克/厘米·秒=1泊一般:工業(yè)上動(dòng)力粘度單位用泊來表示。</p><p>  運(yùn)動(dòng)粘度:在溫度t℃時(shí),運(yùn)動(dòng)粘度用符號(hào)γ表示,在國(guó)際單位制中,運(yùn)動(dòng)粘度單位為斯,即每秒平方米(m2/s),實(shí)際測(cè)定中常用厘斯,(cst)表示厘斯的單位為每秒平方毫米(即 1cst=1mm2/s)。運(yùn)動(dòng)粘度廣

41、泛用于測(cè)定噴氣燃料油、柴油、潤(rùn)滑油等液體石油產(chǎn)品深色石油產(chǎn)品、使用后的潤(rùn)滑油、原油等的粘度,運(yùn)動(dòng)粘度的測(cè)定采用逆流法。</p><p>  (3)條件粘度:指采用不同的特定粘度計(jì)所測(cè)得的以條件單位表示的粘度,各國(guó)通常用的條件粘度有以下三種: ①恩氏粘度又叫思格勒(Engler)粘度。是一定量的試樣,在規(guī)定溫度(如:50℃、80℃、100℃)下,從恩氏粘度計(jì)流出200毫升試樣所需的時(shí)間與蒸餾水在20℃流出相同體積

42、所需要的時(shí)間(秒)之比。溫度tº時(shí),恩氏粘度用符號(hào)Et表示,恩氏粘度的單位為條件度。 ②賽氏粘度,即賽波特(sagbolt)粘度。是一定量的試樣,在規(guī)定溫度(如100ºF、F210ºF或122ºF等)下從賽氏粘度計(jì)流出200毫升所需的秒數(shù),以“秒”單位。賽氏粘度又分為賽氏通用粘度和賽氏重油粘度(或賽氏弗羅(Furol)粘度)兩種。 ③雷氏粘度即雷德烏德(Redwood)粘度。是一定量的試樣,在

43、規(guī)定溫度下,從雷氏度計(jì)流出50毫升所需的秒數(shù),以“秒”為單位。雷氏粘度又分為雷氏1號(hào)(Rt表示)和雷氏2號(hào)(用RAt表示)兩種。上述三種條件粘度測(cè)定法,在歐美各國(guó)常用,我國(guó)除采用恩氏粘度計(jì)測(cè)定深色潤(rùn)滑油及殘?jiān)屯?,其余兩種粘度計(jì)很少使用。三種條件粘度表示方法和單位各不相同,但它們之間的關(guān)系可通過圖表進(jìn)行換算。</p><p>  通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量粘度從而得到二元體系粘度與溫度、分子結(jié)構(gòu)、濃度之間的關(guān)系。</p&

44、gt;<p><b>  二、主題部分</b></p><p>  粘度(Viscosity) 是流體在流動(dòng)中所產(chǎn)生的內(nèi)部摩擦阻力,其大小由物質(zhì)種類、溫度、濃度等因素決定。其單位是帕·秒(Pa·s)或毫帕·秒(mPa·s)。</p><p>  粘度是流體的重要物理特性,是表征流體性質(zhì)的一項(xiàng)重要參數(shù)。粘度測(cè)量與石油

45、、化工、輕工、交通、冶金、建材、煤炭及國(guó)防等領(lǐng)域的關(guān)系非常密切。在這些領(lǐng)域中,粘度測(cè)量是控制生產(chǎn)流程、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約與開發(fā)能源的重要手段。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,測(cè)量血液及其生理液體的粘度是最新發(fā)展起來的診斷學(xué),特別是心血管疾病及癌、瘤等疑難病癥的重要診斷手段。在物理化學(xué)、流體力學(xué)、冶舍學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域中,粘度測(cè)量可以獲得各種產(chǎn)品的性能、預(yù)期信息、處理效應(yīng)、配方變化以及老化現(xiàn)象等等[2]。通過對(duì)流體粘度測(cè)量、對(duì)流體性質(zhì)和

46、流體流動(dòng)狀態(tài)的研究,知曉了流體的流變特性,對(duì)工廠設(shè)計(jì)泵和管道系統(tǒng)等的能力也大有幫助。</p><p>  應(yīng)用流變學(xué)在粘度測(cè)量中有三個(gè)學(xué)派[3]。其一,實(shí)效學(xué)派,它是最有效的,這個(gè)學(xué)派只關(guān)心粘度計(jì)所產(chǎn)生的對(duì)產(chǎn)品或工藝有用的數(shù)值。他們不關(guān)心流變學(xué)理論和以絕對(duì)值表示的測(cè)量參數(shù)。這個(gè)學(xué)派的典型應(yīng)用是質(zhì)量管理和工廠生產(chǎn)[4]。其二,理論學(xué)派,它有更多的理論色彩,他們知道粘度計(jì)不能直接產(chǎn)生確定剪切率以及非牛頓流體的絕對(duì)粘度

47、。他們可用重要的產(chǎn)品或工藝參數(shù)展示“刻度粘度”的關(guān)系,在多數(shù)情況下,也可以得出十分滿意的結(jié)果,而不用購(gòu)買復(fù)雜的昂貴的流變測(cè)量設(shè)備[5]。最后,學(xué)院學(xué)派,它則要求確定并知曉所有的測(cè)定參數(shù),特別是剪切和剪切應(yīng)力。他們需要有確定的幾何形狀的設(shè)備,如圓錐體、膜片或同軸圓筒式的轉(zhuǎn)體。這些類型的枯度計(jì)可以確定剪切率并可直接獲得精確的絕對(duì)粘度。[6]</p><p>  現(xiàn)在普遍運(yùn)用于工業(yè)測(cè)量的毛細(xì)管測(cè)量方法是通過在一個(gè)恒溫浴

48、的毛細(xì)管中,將</p><p>  需要測(cè)量的流體灌入,由于毛細(xì)管的兩頭存在氣壓差,流體往毛細(xì)管底部流動(dòng),流體</p><p>  流滿整個(gè)毛細(xì)管的時(shí)問間隔就是要用來計(jì)算粘度的一個(gè)重要的物理量,通過多次實(shí)驗(yàn)</p><p>  得出該時(shí)間問隔的平均值,然后再與毛細(xì)管的參數(shù)(每根毛細(xì)管有固定的參數(shù)值)在粘度公式里進(jìn)行計(jì)算即可得出流體的粘度值。在該實(shí)驗(yàn)中,恒溫浴的溫度設(shè)

49、定,流體運(yùn)動(dòng)的時(shí)問間隔計(jì)時(shí)以及粘度值的最后計(jì)算都需要人工操作。并且,這種粘度計(jì)由于其自重式結(jié)構(gòu),測(cè)量對(duì)象局限于牛頓流體;這種粘度計(jì)對(duì)測(cè)量環(huán)境要求嚴(yán)格,需要大型恒溫輔助裝置,應(yīng)用多局限于工廠的檢驗(yàn)室;其測(cè)量過程為手工操作,對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)還要做大量的運(yùn)算處理。</p><p>  在現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化需求逐漸提高的今天,人工操作測(cè)量過程的弊端已經(jīng)很明顯地暴露出來。例如,測(cè)量過程中測(cè)量人員需要手動(dòng)對(duì)儀器進(jìn)行設(shè)定,這就需

50、要測(cè)量人員懂得儀器相關(guān)的技術(shù)背景;在計(jì)時(shí)過程中要人手操作,過程繁瑣,降低了準(zhǔn)確度;粘度計(jì)算準(zhǔn)確度也受到很大的考驗(yàn);另外,在歷史測(cè)量數(shù)據(jù)管理方面也增加了測(cè)量人員的工作量。[7]</p><p>  國(guó)外的毛細(xì)管粘度測(cè)量已普遍實(shí)行自動(dòng)測(cè)量,儀器也很多。如德國(guó)Schott Gerate公司的AVS 400型自動(dòng)粘度計(jì)(1-3×104mm2/s,9999.99/0.0ls,一80—200℃),日本的AVId全自

51、動(dòng)粘度計(jì)(1-3×104mm2/s,5-100℃±0.01℃)[8].美國(guó)Cannon儀器公司的CAv一1自動(dòng)粘度計(jì)(3-600mmZ/s,5-100℃)等[9]。</p><p>  縱觀目前國(guó)內(nèi)各行業(yè)中粘度計(jì)使用狀況,普遍比較落后,在其它的理化參數(shù)廣泛應(yīng)用先進(jìn)自動(dòng)化設(shè)備的狀況下,粘度測(cè)量?jī)x器仍停留在50~60年代的水平[10]。在國(guó)內(nèi),在粘度測(cè)量的研究領(lǐng)域中有一種基于毛細(xì)管法的新型全自動(dòng)粘

52、度測(cè)量系統(tǒng)[11],該系統(tǒng)采用雙氣室氣路結(jié)構(gòu),通過89C 52單片機(jī)測(cè)量系統(tǒng),它采用獨(dú)特的氣路設(shè)計(jì)完成自動(dòng)采樣,并可調(diào)節(jié)毛細(xì)管兩端的壓差,實(shí)現(xiàn)對(duì)非牛頓流體的測(cè)量。通過89 c 52單片機(jī)系統(tǒng)控制,無需測(cè)試者介入即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。儀器還具有恒溫控制(精度025℃)功能,整個(gè)系統(tǒng)采用蓄電池供電,使其可用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。該實(shí)驗(yàn)的原理是根據(jù)哈根一泊肅葉定律,粘度測(cè)量實(shí)際轉(zhuǎn)化為對(duì)流體體積、流動(dòng)時(shí)間和驅(qū)動(dòng)壓力的測(cè)量。另外,因?yàn)榱黧w粘度會(huì)隨環(huán)境溫度變化而

53、發(fā)生顯著改變,所以要保證測(cè)量精度,必須進(jìn)行恒溫控制[12]。</p><p>  粘度與組成的關(guān)系:在恒溫條件下,分別測(cè)定了兩體系不同組成溶液的粘度,結(jié)果發(fā)現(xiàn),對(duì)所測(cè)體系粘度均隨組分1濃度的增加而減小,無極大值出現(xiàn),由此說明所測(cè)體系與醇水體系的溶液結(jié)構(gòu)存在較大差異。[13]</p><p>  溫度越高粘度就越小但是不是線性關(guān)系。</p><p><b>

54、  三、總結(jié)部分</b></p><p>  全文寫了國(guó)內(nèi)外對(duì)粘度的研究成果,粘度與溫度、濃度的的關(guān)系。粘度的測(cè)量方式,粘度的研究在石油、化工、輕工、交通、冶金、建材、煤炭等領(lǐng)域的作用很大是生產(chǎn)流程、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約與開發(fā)能源的重要手段。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,測(cè)量血液及其生理液體的粘度是最新發(fā)展起來的診斷學(xué),特別是心血管疾病及癌、瘤等疑難病癥的重要診斷手段,那樣就能更好地位人類做貢獻(xiàn)

55、。</p><p><b>  參考文獻(xiàn)</b></p><p>  [1]胡副欣,岳杰.液體混合物粘度的測(cè)定和計(jì)算[J].信陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2000,13(4):418-420.</p><p>  [2] 陳惠釗.粘度測(cè)量沖國(guó)計(jì)量出版社.1994</p><p>  [3]J.F.Swindells.J

56、.R.Ceo Jr..a(chǎn)nd T.B.Gadfrey.Absolute Viscosity of Water at20℃.Jour,Research(NBS)V48,No 1.</p><p>  [4]NBS Viscometer Calibrating Liquids and Capillary tube Viscometer;NBS</p><p>  Monograph 55,19

57、62 Dec.26</p><p>  [5]M.Kawata.Realization ofa viscosity standard.Proc.Intern.Congr.hc01.5thKyoto</p><p>  [6]Zhang,Q.Z.New Development ofRheology and Viscosity Measurement.U.S.A:Prentice—Hall l

58、nc.1997</p><p>  [7]張欽哉.流變學(xué)及粘度檢測(cè)技術(shù)新發(fā)展.石油儀器.1997,l 1(1):32—34</p><p>  [8]陳惠釗.粘度量及其單位.計(jì)量技術(shù).1989(4):5—6</p><p>  [9]Miloslav Bohdaneckby,Josef Kovbmr.Viscosity of polymer solutions.Am

59、sterdam;</p><p>  New York:Elsevier Scientific Pub.C0.1982.</p><p>  [10]王永洪,王浩新型液體粘度自動(dòng)測(cè)量?jī)x的研制.儀器儀表學(xué)報(bào).1994,15(2):45—46</p><p>  [11]陳惠釗.毛細(xì)管粘度計(jì)自動(dòng)洗滌器.計(jì)量技術(shù).1980(7):23.25</p><

60、p>  [12]朱震鈞,王明時(shí).新型全自動(dòng)毛細(xì)管式粘度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì).化工自動(dòng)化及儀</p><p>  表.2001,28(3):50—53</p><p>  [13]胡新根,林瑞森,宗漢興.苯甲酸在醇一水混合物中溶解和離解的焙和熵[J].物理化學(xué)學(xué)報(bào).1999,15(9):838_844</p><p><b>  開題報(bào)告</b>

61、</p><p>  水+醇二元體系粘度性質(zhì)研究</p><p>  一、選題的背景、意義(所選課題的歷史前景、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì))</p><p>  粘度(Viscosity) 是流體在流動(dòng)中所產(chǎn)生的內(nèi)部摩擦阻力,其大小由物質(zhì)種類、溫度、濃度等因素決定。其單位是帕·秒(Pa·s)或毫帕·秒(mPa·s)。</p

62、><p>  粘度是流體的重要物理特性,是表征流體性質(zhì)的一項(xiàng)重要參數(shù)。粘度測(cè)量與石油、化工、輕工、交通、冶金、建材、煤炭及國(guó)防等領(lǐng)域的關(guān)系非常密切。在這些領(lǐng)域中,粘度測(cè)量是控制生產(chǎn)流程、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約與開發(fā)能源的重要手段。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,測(cè)量血液及其生理液體的粘度是最新發(fā)展起來的診斷學(xué),特別是心血管疾病及癌、瘤等疑難病癥的重要診斷手段。在物理化學(xué)、流體力學(xué)、冶舍學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域中,粘度測(cè)量可以

63、獲得各種產(chǎn)品的性能、預(yù)期信息、處理效應(yīng)、配方變化以及老化現(xiàn)象等等。通過對(duì)流體粘度測(cè)量、對(duì)流體性質(zhì)和流體流動(dòng)狀態(tài)的研究,知曉了流體的流變特性,對(duì)工廠設(shè)計(jì)泵和管道系統(tǒng)等的能力也大有幫助。</p><p>  應(yīng)用流變學(xué)在粘度測(cè)量中有三個(gè)學(xué)派。其一,實(shí)效學(xué)派,它是最有效的,這個(gè)學(xué)派只關(guān)心粘度計(jì)所產(chǎn)生的對(duì)產(chǎn)品或工藝有用的數(shù)值。他們不關(guān)心流變學(xué)理論和以絕對(duì)值表示的測(cè)量參數(shù)。這個(gè)學(xué)派的典型應(yīng)用是質(zhì)量管理和工廠生產(chǎn)。其二,理論

64、學(xué)派,它有更多的理論色彩,他們知道粘度計(jì)不能直接產(chǎn)生確定剪切率以及非牛頓流體的絕對(duì)粘度。他們可用重要的產(chǎn)品或工藝參數(shù)展示“刻度粘度”的關(guān)系,在多數(shù)情況下,也可以得出十分滿意的結(jié)果,而不用購(gòu)買復(fù)雜的昂貴的流變測(cè)量設(shè)備[5]。最后,學(xué)院學(xué)派,它則要求確定并知曉所有的測(cè)定參數(shù),特別是剪切和剪切應(yīng)力。他們需要有確定的幾何形狀的設(shè)備,如圓錐體、膜片或同軸圓筒式的轉(zhuǎn)體。這些類型的枯度計(jì)可以確定剪切率并可直接獲得精確的絕對(duì)粘度。</p>

65、<p>  現(xiàn)在普遍運(yùn)用于工業(yè)測(cè)量的毛細(xì)管測(cè)量方法是通過在一個(gè)恒溫浴的毛細(xì)管中,將</p><p>  需要測(cè)量的流體灌入,由于毛細(xì)管的兩頭存在氣壓差,流體往毛細(xì)管底部流動(dòng),流體</p><p>  流滿整個(gè)毛細(xì)管的時(shí)問間隔就是要用來計(jì)算粘度的一個(gè)重要的物理量,通過多次實(shí)驗(yàn)</p><p>  得出該時(shí)間問隔的平均值,然后再與毛細(xì)管的參數(shù)(每根毛細(xì)管有固

66、定的參數(shù)值)在粘度公式里進(jìn)行計(jì)算即可得出流體的粘度值。在該實(shí)驗(yàn)中,恒溫浴的溫度設(shè)定,流體運(yùn)動(dòng)的時(shí)問間隔計(jì)時(shí)以及粘度值的最后計(jì)算都需要人工操作。并且,這種粘度計(jì)由于其自重式結(jié)構(gòu),測(cè)量對(duì)象局限于牛頓流體;這種粘度計(jì)對(duì)測(cè)量環(huán)境要求嚴(yán)格,需要大型恒溫輔助裝置,應(yīng)用多局限于工廠的檢驗(yàn)室;其測(cè)量過程為手工操作,對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)還要做大量的運(yùn)算處理。</p><p>  在現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化需求逐漸提高的今天,人工操作測(cè)量過程的

67、弊端已經(jīng)很明顯地暴露出來。例如,測(cè)量過程中測(cè)量人員需要手動(dòng)對(duì)儀器進(jìn)行設(shè)定,這就需要測(cè)量人員懂得儀器相關(guān)的技術(shù)背景;在計(jì)時(shí)過程中要人手操作,過程繁瑣,降低了準(zhǔn)確度;粘度計(jì)算準(zhǔn)確度也受到很大的考驗(yàn);另外,在歷史測(cè)量數(shù)據(jù)管理方面也增加了測(cè)量人員的工作量。</p><p>  國(guó)外的毛細(xì)管粘度測(cè)量已普遍實(shí)行自動(dòng)測(cè)量,儀器也很多。如德國(guó)Schott Gerate公司的AVS 400型自動(dòng)粘度計(jì)(1-3×104mm

68、2/s,9999.99/0.0ls,一80—200℃),日本的AVId全自動(dòng)粘度計(jì)(1-3×104mm2/s,5-100℃±0.01℃).美國(guó)Cannon儀器公司的CAv一1自動(dòng)粘度計(jì)(3-600mmZ/s,5-100℃)等。</p><p>  縱觀目前國(guó)內(nèi)各行業(yè)中粘度計(jì)使用狀況,普遍比較落后,在其它的理化參數(shù)廣泛應(yīng)用先進(jìn)自動(dòng)化設(shè)備的狀況下,粘度測(cè)量?jī)x器仍停留在50~60年代的水平。在國(guó)內(nèi),

69、在粘度測(cè)量的研究領(lǐng)域中有一種基于毛細(xì)管法的新型全自動(dòng)粘度測(cè)量系統(tǒng),該系統(tǒng)采用雙氣室氣路結(jié)構(gòu),通過89C 52單片機(jī)測(cè)量系統(tǒng),它采用獨(dú)特的氣路設(shè)計(jì)完成自動(dòng)采樣,并可調(diào)節(jié)毛細(xì)管兩端的壓差,實(shí)現(xiàn)對(duì)非牛頓流體的測(cè)量。通過89 c 52單片機(jī)系統(tǒng)控制,無需測(cè)試者介入即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。儀器還具有恒溫控制(精度025℃)功能,整個(gè)系統(tǒng)采用蓄電池供電,使其可用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。該實(shí)驗(yàn)的原理是根據(jù)哈根一泊肅葉定律,粘度測(cè)量實(shí)際轉(zhuǎn)化為對(duì)流體體積、流動(dòng)時(shí)間和驅(qū)動(dòng)壓

70、力的測(cè)量。另外,因?yàn)榱黧w粘度會(huì)隨環(huán)境溫度變化而發(fā)生顯著改變,所以要保證測(cè)量精度,必須進(jìn)行恒溫控制。測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圍繞這些要點(diǎn)進(jìn)行。該測(cè)量系統(tǒng)目前正被推廣使用。</p><p>  課題的研究?jī)?nèi)容及擬采取的研究方法(技術(shù)路線)、研究難點(diǎn)及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)</p><p>  測(cè)量粘度的方法很多,本實(shí)驗(yàn)利用烏氏粘度計(jì)測(cè)量粘度的方法來測(cè)量二元混合物的粘度,試驗(yàn)中要用到的材料有溫度指示控制器,測(cè)量溫

71、度的范圍在0-100攝氏度,蒸餾水,甲醇,乙醇,正丙醇,異丙醇,烏氏粘度計(jì),恒溫水缸,秒表,干燥箱。</p><p>  實(shí)驗(yàn)方法是在某一恒定溫度下,測(cè)定不同濃度醇與水的混合液在不同溫度下流過已標(biāo)定好的烏氏毛細(xì)管粘度計(jì)的時(shí)間,再通過已知液體的粘度通過公式計(jì)算出混合液體的粘度。得出粘度與濃度、溫度之間的關(guān)系</p><p>  由下式進(jìn)行計(jì)算 η/η0 =ρT/ρ0T0</p

72、><p>  實(shí)驗(yàn)步驟是配制不同濃度的四種醇水二元混合物,把水加熱到一定的溫度,然后保持恒溫,將一定量的醇和水的二元混合物倒入烏氏粘度計(jì),將粘度計(jì)放入水槽中進(jìn)行水浴加熱。過一分鐘左右,將粘度計(jì)里的液體吹到有刻度一端。然后等液體落下,從開始到刻度的時(shí)候開始計(jì)時(shí),到液體全部通過刻度停止計(jì)時(shí)。記錄時(shí)間。重復(fù)做3-5次,取平均值。然后再提高溫度再測(cè)量。方法同上。 </p><p>  測(cè)量時(shí)恒溫水浴

73、的溫度波動(dòng)在±0.1K。液體流過粘度計(jì)毛細(xì)管的時(shí)間由精度為0.01 s的電子數(shù)字秒表讀取。每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)至少進(jìn)行4次重復(fù)實(shí)驗(yàn),取4次測(cè)量的平均值作為最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果。</p><p>  難點(diǎn)是在準(zhǔn)備混合液的粘度時(shí)量取液體體積一定要準(zhǔn)確,解決這個(gè)問題就要移取是準(zhǔn)確。</p><p>  測(cè)量時(shí)溫度的控制,溫差波動(dòng)范圍要控制在±0.01K,解決這個(gè)問題要用電子溫度控制儀。<

74、/p><p>  在實(shí)驗(yàn)中,在等混合液落下時(shí)會(huì)由于是人觀察,確定每次的時(shí)間會(huì)產(chǎn)生誤差。要解決就要多次測(cè)量取平均值。</p><p>  通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得二元體系的粘度。通過粘度得到同溫度下不同濃度對(duì)粘度的影響。同種混合物在不同溫度下的影響。分子結(jié)構(gòu)對(duì)粘度的影響。</p><p><b>  三、主要參考文獻(xiàn)</b></p><p&g

75、t;  [1]陶紅,林雪燕,陳樹大.乙醇+N-甲基哌嗪二元溶液的粘度性質(zhì)[J].嘉興學(xué)院報(bào)(物理版),2002,(14):126-128.</p><p>  [2]胡副欣,岳杰.液體混合物粘度的測(cè)定和計(jì)算[J].信陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2000,13(4):418-420.</p><p>  [3]肖進(jìn)新,田翼,顧永濤.應(yīng)用減壓型毛細(xì)管粘度計(jì)研究表面活性劑溶液的流變性質(zhì)[J].

76、研究與探索.2000,(1):37-40.</p><p>  [4]畢勝山,吳江濤,劉志剛,孟現(xiàn)陽(yáng).碳酸二甲酯飽和液體粘度的實(shí)驗(yàn)研究[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào),2003,(7):903-905.</p><p>  [5]宋興福, 羅妍, 汪瑾, 于建國(guó).甲醇一乙二醇二元混合液密度和粘度的測(cè)定及關(guān)聯(lián)[J].華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2002,(37):750-753.</p&g

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