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        粘度計廠家

        在線粘度計選型和使用注意問題

        發布時間:2020-02-20人氣:190

        在線粘度測量是目前很多化妝品、食品、石油、化工、電子、造紙等行業中應用越來越廣泛的技術,在線粘度的測量方法很多,主要有毛細管式、旋轉式、振動式、注塞式等,而測量對象、流體的流變特性、應用面也各不相同。從儀器和流變學的角度出發,對在線粘度測量的方法、流體的流變學類型進行了分析,并提出了在實際選型和使用中需要注意的問題及建議。

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        在線粘度計的基本應用

        在線粘度計的測量技術和應用已有幾十年的歷史,許多工業生產過程中都需要進行粘度的連續自動測量與控制。在石油煉制的減壓蒸餾、柴油/潤滑油/燃料油等的在線自動調和、石油脫蠟脫瀝青等過程中需要進行在線粘度監測,用以檢查原料質量、監視與控制生產過程、提高產品合格率、實現自動調和及自動切換產品等。在用重油作燃料的交通、電力、玻璃等工業中,燃料油粘度的在線測量可以提高霧化效率,維持最好的燃燒效果,節約燃料。

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        在各種聚合工程中,通過粘度在線監測可用于控制反應終點。在化纖抽絲前的熔體粘度在線監測可以保證纖維的粗細適當、均勻,較少廢品率及能耗。造紙和紡織工業中的粘度在線測量可以改進淀粉的轉換過程,提高上膠操作和自動涂料過程的質量和效率。食品、化妝品等行業利用在線粘度測量控制產品的中間過程或者最終產品的粘度,達到控制不同批次產品的品質一致性。

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        此外,在油墨生產、印刷、油漆噴涂、洗滌劑與化妝品生產,膠囊生產以及澆涂、浸漬、滾涂等各類材料的涂布過程也都要進行在線粘度測量。

        在線粘度計的基本應用.png

        流變學和流體類型

        流變學和粘度

        流變學研究的是在外力作用下,物體的變形和流動的學科,研究對象主要是流體。而粘度是流變學中一個很重要的基本概念,粘度是流體流動力對其內部摩擦現象的一種表示,粘度大表現內摩擦力大。分子量越大,碳氫結合越多,這種力量也越大,因此粘度經常用來表征分子量、聚合程度、有效成分含量等。在實際測量中,往往會發現同一個流體的粘度值會有不同,這不是儀器有問題,而是粘度測量中的正?,F象,這可以用流變學理論來具體分析。

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        流體類型

        流體分為牛頓流體和非牛頓流體,牛頓流體是指流體的粘度不隨測量時的剪切率條件變化而變化,換一句話說,如果是用同樣的測量方法和儀器,在不同的轉速下測量,粘度是不變的;而非牛頓流體是指流體的粘度隨著測量時剪切率條件變化而變化。常見的牛頓流體或接近牛頓流體的物質有水、有機溶劑、汽油、柴油等小分子的流體或溶液。一般這類流體的粘度測量多采用毛細管式。
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        在線粘度計實際選型中需要主要的問題

        目前,需要測量的產品大部分是剪切變稀的流體。聚合物、高分子材料等的熔體或溶液都是這種流變特性。因此,我們常常說:“粘度不是一個點,而是一條曲線”。既然是一條曲線,那么到底取那個點更合適,或者說測量到底是在哪個點上?這就需要根據儀器的測量原理和測試條件具體分析。

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        單從流體的流變特性和粘度測量的目的來看,常用的原則是選用低剪切條件下的測量值,這樣可使流體在低剪切下測量,剪切變稀的現象不太明顯,使粘度指標的靈敏性得到充分利用,提高監測的靈敏度。

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        在針對生產過程的在線粘度測量解決方案中,以旋轉法和震動法相對較多,這兩種測量方法各有自己的適用場合,有些可以通用,有些不能通用??紤]哪種方法更適用,不能只看工藝條件中的溫度、壓力、粘度范圍、安裝要求等,而應該先從產品的流變學特性來考慮選擇。

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        1.測量方法的選擇

        旋轉法的測量剪切率可以準確計算,也往往較低,一般都在200s-1以下,而震動法的測量剪切率沒有辦法準確計算,大概在1000~1500s-1。因此,對于剪切變稀的假塑性非牛頓流體,到底是旋轉法更適合,震動法是否合適,就需要對物料進行流變曲線的測量才能確定。

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        根據一些行業的實際應用情況,簡單做了一些歸納,供大家參考:

        (1)低粘度流體,一般小于500mPa*s:這類流體一般為成品油、小分子的液體溶液,接近于牛頓流體,最佳的在線測量方法是毛細管式,其次可以使用旋轉式、活塞式和振動式。

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        (2)中等粘度流體,一般在幾百到10000mPa*s:這類樣品基本都是剪切變稀的非牛頓流體,剪切變稀的傾向十分明顯,最佳的在線測量方法是旋轉式,其次是振動式和活塞式。

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        (3)高粘度流體,一般在10000mPa*s以上:這類樣品基本也都是剪切變稀的非牛頓流體,在線測量的結果往往和實驗室測量結果差異很大,主要原因是由于實驗室和在線測量條件的差異,生產溫度往往要高于實驗室的測量溫度,這種情況下,最佳的在線測量方式是旋轉式,其次是振動式。

        在線粘度計選型中的問題.png

        2.安裝要求和物料問題

        以上的歸納是從流體的類型角度來考慮的,在實際應用中,還需要根據現場的要求,主要考慮安裝的要求,是安裝在管道上,還是安裝在反應釜或容器上;是敞開體系,還是密閉的高溫高壓體系等;流體是否具有腐蝕性;流體會不會固化等來綜合考慮。

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        一般物料不會固化,管路安裝的,采用旋轉法為第一選擇;如果需要直接安裝在反應釜、物料會固化但下次生產會融化的情況,往往選用振動法居多。含顆?;驎袒奈锪?,不能使用活塞式。

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        在線粘度計實際使用中需要主要的問題

        對于在線測量結果和實驗室測量結果的對比問題

        粘度的測量方法很多,實驗室和在線粘度測量的方法和儀器也很多,這樣在進行數據對比時一定要注意測量條件的一致性,這個一致性包括了測量方法和測量條件,測量條件又包括了測量溫度、壓力、流速、儀器的測量條件(剪切率)等,只有這些條件完全一致,測得的結果才會一致。

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        但是實際應用中這些條件很難一致,在這種情況下,很多人會考慮是否可以找到一個相互換算或轉換的方法,這種思路是正確的,但在實施過程中,由于這種關系的摸索需要一定數據的積累,而且最后的結果往往不是線性的,因此會對后續的直接使用造成一定的影響。因此根據不同的要求可以有不同的解決方法和做法。

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        溫度補償問題

        由于實驗室采樣測量的溫度和現場溫度經常是不同的,而且現場的溫度也會有波動,因此很多使用者會關心和需要溫度補償,這種需要也是很實際和必要的。目前市場上的在線粘度計產品都會提供溫度補償功能,但在實際使用中還是會有問題,問題到底在哪里呢?

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        目前溫度補償的理論依據是,通過設置參數對粘度進行不同溫度點的計算,這在理論上是對的,一般都是根據 ASTMD341 進行計算,但是沒有注意到的是,這需要先行測量流體的粘度-溫度曲線,經過計算才能獲得真實的參數,而不是根據公式簡單的設置幾個參數,需要對測量的流體的粘-溫特性有所詳細了解后才能設置,不能隨意。

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        結論

        根據不同物料的流變特性和測量的要求,選取相應合適的在線粘度計,在加以后續的粘度-溫度補償計算和實驗室數據對比,就可以在生產現場直接進行測量并輸出、顯示需要的結果,這樣就可以實現物料的在線粘度測量,同時和實驗室數據進行直接對比。

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        綜上所述,隨著在線粘度測量技術的應用和發展,在實際使用中也產生了一些問題,這些問題的由來主要是由于對流體的流變特性、實驗室粘度測量方法、在線粘度測量方法和在線粘度計的特點了解不夠而造成的。在考慮在線粘度測量時,需要對被測流體的流變特性有一個基本了解,這樣可以選擇合適的在線粘度測量方法,選擇相應的在線粘度計。


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