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技術(shù)文章
為何要做有關(guān)流變的測量（二）
點(diǎn)擊次數(shù)：2471 發(fā)布時間：2011-12-29
2.1 裝備概要
這個章節(jié)的主要目的是提供本公司黏度計(jì)即其相關(guān)設(shè)備的概要觀念，并且對一些常見的黏度問題提出一些解決辦法以供參考用。這些信息相信對人們于使用本公司的黏度儀器上能夠有相當(dāng)?shù)膸椭?/span>
我們已經(jīng)將儀器裝備相關(guān)的資料做了有系統(tǒng)的編排，希望能夠幫助您更快的找到您需要的部分：
2.1.1黏度計(jì)（Viscometers）
2.1.2轉(zhuǎn)子型態(tài)（Spindle Geometries）
2.1.3溫度控制（Temperature Control）
2.1.4小體積樣品（Small Sample Volume）
2.1.5低黏度狀態(tài)（Low Viscosity）
2.1.6高溫狀態(tài)（High Temperature）
2.1.7定義剪率值（Defined Shear Rate）
2.1.8高剪率狀態(tài)（Hugh Shear Rate）
2.1.9不易流動的樣品（Non-Flowing Sample Materials）
2.1.10特定配件選項(xiàng)（Special Accessory Items）
2.1.11危害儀器的環(huán)境（Fumes and Hazardous Locations）
2.1.12過程控制（Process Control）
2.1.1黏度計(jì)（Viscometers）
Brookfield實(shí)驗(yàn)室黏度計(jì)有分為三種基本樣式：模擬指針式、數(shù)字式以及可程控式。這三種主要明顯的差異是在其黏度讀數(shù)的顯示。模擬讀數(shù)讀取的主要是旋轉(zhuǎn)刻度與指針的相關(guān)位置；數(shù)字讀數(shù)讀取的主要是觀察3-digit LED 的顯示。另外，數(shù)字的黏度計(jì)擁有一個0-10mv的輸出，它可以連接于許多種的儀器裝置，如遠(yuǎn)程的顯示器、控制器和記錄器。
在許多方面，模擬式與數(shù)字式的黏度計(jì)功能上十分的相像。而兩種的操作流程在本質(zhì)上也很類似，并有著相同的配件且在本公司的許多規(guī)格中也是可以互相代換的。
模擬式的是本公司黏度計(jì)中價錢比較低廉的，它較適合用在短時間黏度的量測而對長時間的流變行為細(xì)部量測較不適用。這是因?yàn)楫?dāng)轉(zhuǎn)子持續(xù)轉(zhuǎn)動時，數(shù)值只能間歇性的讀到，也就是必須當(dāng)指真經(jīng)過某一特定區(qū)域或是停止黏度計(jì)或是當(dāng)狀態(tài)穩(wěn)定才能讀到讀數(shù)。另外長時間的測量需要付出較多的心力，而有些屏幕上一些變化迅速的過程也需要比較注意。
而數(shù)字式的黏度計(jì)擁有連續(xù)式的感應(yīng)器及記錄輸出端，它對于長時間的追蹤是比較適合的。它在操作長時間的黏度量測上比較輕松，并且可以調(diào)整記錄數(shù)據(jù)的時間，對于流變行為改變迅速的流體也較適合。另外，許多的操作者較喜歡使用數(shù)字式的，因?yàn)椴恍枰跀?shù)據(jù)中做一些差補(bǔ)的動作。但是此種形式的黏度計(jì)不能在使用期間予以手動做一些修改或量測，而模擬式則是可以的。以上這兩種形式黏度計(jì)在量測上都能夠提供相當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確度。
標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)子或是cone/plate的型態(tài)在本公司的黏度計(jì)中都有所提供。有關(guān)詳細(xì)的幾何型態(tài)可以參照2.1.8節(jié)，有相關(guān)資料予以敘述。
另外，一組模擬式的黏度計(jì)是無法轉(zhuǎn)變成數(shù)字式的，也沒有連接記錄器、計(jì)算機(jī)或是打印機(jī)輸出的功能。
我們提供許多種標(biāo)準(zhǔn)的黏度計(jì)，它們都擁有不同的模式、范圍，如各種的物理上的修正、不同的轉(zhuǎn)子速度與張力扭力。請與我們商量您的詳細(xì)需求，讓我們來提供給您。
2.1.2轉(zhuǎn)子型態(tài)（Spindle Geometries）
本公司的黏度計(jì)都會提供您的轉(zhuǎn)子，來搭配購買的儀器以達(dá)到的使用范圍及應(yīng)用。然而這些轉(zhuǎn)子都有其特殊的型態(tài)，目的是為了能夠提供一zui適的結(jié)果給您。本公司有提供多樣的轉(zhuǎn)子與配件以滿足使用者的需求；在此節(jié)我們都有列出。
本公司的黏度計(jì)材質(zhì)上采用的是300系列的不銹鋼材，因此在一般操作情況下都不用予以維修，有些更進(jìn)一步的覆上一層抗腐蝕材質(zhì)。若您在應(yīng)用上較不同，需要較特殊的轉(zhuǎn)子的話，歡迎您向本公司洽詢。
盤狀轉(zhuǎn)子
幾種標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)子型號如下LV系列（轉(zhuǎn)子＃2和＃3）和RV/HA/HB系列（轉(zhuǎn)子＃1到＃6），這幾組是比較常用的，并且使用于容量600ml或以上的樣品槽中。轉(zhuǎn)子的制造是相當(dāng)?shù)?，并且在不同流體中都做過黏度數(shù)據(jù)再現(xiàn)性的測試。這些結(jié)果并可經(jīng)由Technical Paper AR-82中的數(shù)學(xué)程序加以轉(zhuǎn)換成黏度的函數(shù)。2.1.7節(jié)中有轉(zhuǎn)子幾何型態(tài)直接對應(yīng)剪率的相關(guān)資料。
圓柱狀轉(zhuǎn)子
這類轉(zhuǎn)子（LV＃1和＃4 RV/HA/HB＃7）擁有固定的型態(tài)，不僅對黏度，也可以計(jì)算剪率與剪力的數(shù)值。這類轉(zhuǎn)子的其它方面的參數(shù)和前面的盤狀轉(zhuǎn)子大致上相似。由于在幾何設(shè)計(jì)上的優(yōu)勢，再加上數(shù)學(xué)分析這類轉(zhuǎn)子對于非牛頓流體的測量相當(dāng)?shù)挠袃r值。這類轉(zhuǎn)子在本公司各種黏度計(jì)的模式都可以應(yīng)用，但必須挑選適當(dāng)?shù)姆秶?。另外圓柱型轉(zhuǎn)子中相當(dāng)于盤狀型號LV＃2和＃3的轉(zhuǎn)子本公司也有提供。2.1.7節(jié)有剪率幾何方面的相關(guān)資料。
共軸圓柱
共軸圓柱的幾何構(gòu)造可用來得到較好剪率及剪力的數(shù)值，特別是在當(dāng)樣品體積非常小的時候。下述幾種是本公司儀器采用此幾何構(gòu)造的配件，它們在特殊情況下都擁有其個別的優(yōu)點(diǎn)。這些裝備配件有：Small Sample Adapter（2.1.4節(jié)）、UL Adapter（2.1.5節(jié)）、Thermosel（2.1.6節(jié)）和DIN Adapter（2.1.4節(jié)）。
圓錐/平板（Cone/Plate）幾何構(gòu)造
Cone/plate 的幾何構(gòu)造不但提供了的黏度值，另外也能讓使用者輕易的得到準(zhǔn)確的剪力及剪率值。它所需的樣品體積小，并且也設(shè)計(jì)了可控溫的結(jié)構(gòu)；另外它的構(gòu)造也特別適合用來研究分析非牛頓流體的流變行為。這一裝置包含在Wells-Brookfield Cone/Plate Viscometer里面（2.1.8節(jié)中包含有更多的相關(guān)資料）。
T型轉(zhuǎn)子
通常和Helipath Stand配件相連接，它通常被拿來測量低流動性的或是不流動的物質(zhì)，如糊狀物、膠體或是乳脂狀物（見2.1.9節(jié)）。
2.1.3溫度控制（Temperature Control）
在黏度的測量中為了確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性與再現(xiàn)性，我們常常在實(shí)驗(yàn)中加上了溫度的控制。而也因此本公司的儀器具有下列的系統(tǒng)：
控溫槽
在大多數(shù)的黏度測量應(yīng)用上，使用恒溫槽來控溫是相當(dāng)合適的。其中有兩種形式：循環(huán)式通常以包覆儀器的方式使用，如Wells-Brookfield Cone/Plate Viscometer（2.1.8節(jié)）和Small Sample Adapter（2.1.5節(jié)）；和水槽/循環(huán)，這種適用于各種儀器的應(yīng)用，將樣品容器沈浸在水槽中以達(dá)到控溫的效果。不過控溫槽有一個操作的溫度限制，大約在120℃左右（和槽內(nèi)使用的液體有關(guān)），且通常還需要一輔助裝置，以供當(dāng)所需溫度在室溫以下時使用。我們也提供冷卻的設(shè)備。如果您需要更多資料，可跟本公司洽詢。
高溫測量系統(tǒng)（Thermosel System）
這個系統(tǒng)是為了少量樣品，且在溫度介于40到300℃的測量所設(shè)計(jì)。它和一般的控溫系統(tǒng)不同，它并不以流體為控溫的介質(zhì)。在2.1.6節(jié)有更多的資料。
2.1.4小體積樣品槽 （Small sample Volume）
大部分本公司樣品槽的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格是個約600毫升的Griffin杯。而很多的使用者認(rèn)為一個小體積的樣品槽是非常必要的，因此現(xiàn)在本公司的產(chǎn)品提供了幾種小體積的樣品槽。
微量樣品接頭（Small Sample Adapter）
我們使用了特殊的設(shè)計(jì)來提供一個小體積的樣品槽，這個小體積的樣品槽是個夾套式與同軸圓柱型的配備，除了cone/plate型以外，它和本公司其它的黏度計(jì)都是可以兼容的。它所需的樣品體積，依模式的不同，其范圍在2.0到16.0毫升。另外依使用模式的不同，所能測得的黏度范圍從5 cp到10,000,000 cp，而剪率是從0.066到93.0 1/秒。另外Small Sample Adapter的夾套設(shè)計(jì)也可以與循環(huán)式的控溫槽相接，zui高約可達(dá)到100℃下的恒溫狀態(tài)。
超低黏度接頭（UL Adapter）
UL Adapter主要適用在比一般量測范圍更低的黏度來量測。當(dāng)與可動的end cap搭配使用時，其樣品體積需要量為16.0毫升。在2.1.5節(jié)有提供較多的資料。
DIN Adapter
DIN Adapter與UL Adapter一樣，是與特別的黏度計(jì)搭配使用，來對黏度范圍較一般測量低時做量測用。它的測量范圍在1 cp到50,000 cp與DIN 53019相符。
高溫測量系統(tǒng)（Thermosel System）
Thermosel系統(tǒng)可量測溫度控制在300℃下的黏度。與同軸圓柱型態(tài)轉(zhuǎn)子搭配使用下，樣品體積介于8.0到13.0毫升間（和所用轉(zhuǎn)子相關(guān)）。詳情參照2.1.6節(jié)。
Wells-Brookfield Cone/Plate & CAP黏度計(jì)
當(dāng)樣品體積被限制住的時候，我們往往使用Wells-Brookfield Cone/Plate黏度計(jì)，因?yàn)槠渌铇悠妨吭?/span>0.5到2.0毫升間。相關(guān)資料在2.1.8節(jié)有所論述。
CAP黏度計(jì)所需樣品量＜1毫升。在2.1.8節(jié)有詳細(xì)的介紹。
2.1.5低黏度狀態(tài)（Low Viscosity）
每一個Brookfield的黏度計(jì)都提供了相當(dāng)寬廣的黏度量測范圍，但偶爾還是會有某些狀況下，必須做儀器范圍外的量測。有幾項(xiàng)本公司的配件提供這些范圍外的服務(wù)：
超低黏度接頭（UL Adapter）
這個配件的設(shè)計(jì)明顯地替LV系列的黏度計(jì)提供了較低黏度量測的敏感度；它可以被使用于除了cone/plate型外之本公司的黏度計(jì)。當(dāng)裝配在LVF或LVT黏度計(jì)上時，UL Adapter提供了1.0到10.0 cp的量測范圍與轉(zhuǎn)速60rpm下的剪率73.4 1/秒。而其它種類的黏度計(jì)與UL Adapter搭配下所能測量的zui低黏度如下：RVT，6.4 cp；HAT，12.8 cp；HBT，51.2 cp。UL Adapter的型態(tài)為一共軸圓柱并在外層圓柱加上一可動式PE末端帽。再加上此末端帽的條件下，其樣品量測體積為16.0毫升，且可在一空溫槽下控溫到zui高100℃；若除去此末端帽，則此Adapter將可適用于任何的樣品槽。
微量樣品接頭
在一些轉(zhuǎn)子/樣品槽的搭配下，Small Sample Adapter有機(jī)會量測到比一般范圍要低一點(diǎn)的黏度值。詳細(xì)的應(yīng)用測量的范圍請參照表，若想了解更加詳細(xì)，可在2.1.4節(jié)找到資料。
高溫測量系統(tǒng)
與特定的轉(zhuǎn)子搭配，Thermosel系統(tǒng)可提供低黏度的一個較高的敏感度；想知道更多的資料可以參考應(yīng)用范圍表，而此系統(tǒng)在2.1.6節(jié)有更詳細(xì)的討論。
Wells-Brookfield Cone/Plate黏度計(jì)
Wells-Brookfield Cone/Plate黏度計(jì)對低黏度的量測可以到達(dá)0.1 cp。2.1.8節(jié)對此儀器有有論述。