粘度計(jì)是測(cè)量流體流量和液體粘度的儀器。液體的粘度會(huì)影響其性能，無論是泵送還是管道輸送，還是浸漬和涂層的性能。

因此，測(cè)量粘度適用于各種材料，包括：

• 油

• 塑料

• 油漆

• 涂料

• 粘合劑

• 某物

• 瀝青

測(cè)量粘度和流動(dòng)特性也適用于食品和飲料、牙膏、化妝品和洗發(fā)水等常見消費(fèi)品的生產(chǎn)。

粘度計(jì)有什么作用？

粘度計(jì)測(cè)量液體的粘度和流動(dòng)特性，并具有廣泛的應(yīng)用，測(cè)量不同物質(zhì)和材料的這些特性。

這些應(yīng)用的例子包括：

• 監(jiān)控食品調(diào)味品生產(chǎn)過程中果醬和糖漿的粘度，以確保批次一致

• 在為牛奶設(shè)計(jì)管道系統(tǒng)時(shí)分析牛奶的流動(dòng)特性

• 測(cè)量不同溫度條件下機(jī)油的流動(dòng)方式

• 測(cè)試噴墨打印機(jī)墨水的粘度。

粘度在機(jī)器潤(rùn)滑中很重要。如果它太低，內(nèi)部組件之間將有太多接觸，因此會(huì)磨損。如果太高，它會(huì)迫使機(jī)器更加努力地工作，以克服潤(rùn)滑劑自身的內(nèi)部流動(dòng)阻力。

什么是粘度？

粘度是衡量材料在施加力時(shí)對(duì)運(yùn)動(dòng)的抵抗力的量度。

例如，如果你擠一管牙膏，內(nèi)容物從管子末端流出的難易程度如何？

有一個(gè)測(cè)量粘度的公式：

粘度 = 剪切應(yīng)力/剪切速率。

你用厘泊 (cP) 來表示這個(gè)公式的結(jié)果。厘泊相當(dāng)于 1 mPa s（毫帕秒）。

這適用于絕對(duì)粘度。對(duì)于運(yùn)動(dòng)粘度，測(cè)量是不同的，我們將在后面解釋。

• 剪切應(yīng)力是移動(dòng)一層流體相對(duì)于另一層流體所需的每單位面積的力

• 剪切速率是中間層相對(duì)于彼此的運(yùn)動(dòng)中速度變化的量度。

對(duì)于許多液體，引起流動(dòng)的應(yīng)力與剪切應(yīng)變率成正比。對(duì)于給定流體，在特定溫度下，剪應(yīng)力除以剪切速率是恒定的。

該常數(shù)是動(dòng)態(tài)或絕對(duì)粘度。但您也可以簡(jiǎn)單地將其稱為材料的粘度。

將粘度視為流體的厚度的一種簡(jiǎn)單方法，但是當(dāng)您查看具有不同密度的流體時(shí)，描述粘度的最清晰方法是流動(dòng)阻力。

為什么測(cè)量粘度很重要？

材料的工藝條件在其生產(chǎn)和最終用途中都很重要。

材料的粘度也是一種有用的間接衡量其特性的方法，例如分子量和密度。這些材料特性會(huì)影響流動(dòng)行為。

測(cè)量粘度是質(zhì)量控制和批次一致性的重要組成部分。

測(cè)量粘度也很重要，因?yàn)椴⒎撬辛黧w的行為方式都相同。

大體上，有兩種類型：

• 牛頓

• 非牛頓。

牛頓是指牛頓粘度定律，這是測(cè)量它的既定公式。

在牛頓流體中，無論剪切速率如何變化，粘度都保持不變。

典型的牛頓流體的例子包括水和機(jī)油。

但是，在非牛頓流體中，粘度會(huì)波動(dòng)。這些流體包括以下類型：

• 塑料

• 假塑性

• 流變型

• 觸變的

• 擴(kuò)張

非牛頓流體的一個(gè)日常例子是番茄醬，當(dāng)你搖動(dòng)瓶子時(shí)，它會(huì)變得更稀。番茄醬具有剪切稀化特性，因?yàn)樗恼扯葧?huì)隨著剪切應(yīng)力的增加而降低。

運(yùn)動(dòng)學(xué)和絕對(duì)粘度

有兩種表示粘度的方法：

• 運(yùn)動(dòng)學(xué)

• 絕對(duì)

您可以通過觀察流體在重力作用下的流動(dòng)阻力來測(cè)量運(yùn)動(dòng)粘度。

您可以通過測(cè)量在外力和受控力下的流動(dòng)阻力來測(cè)量絕對(duì)粘度。

這兩種粘度表示的測(cè)量也不同。

• 運(yùn)動(dòng)粘度以厘沲 (CSt) 為單位測(cè)量

• 絕對(duì)粘度以厘泊 (cP) 為單位測(cè)量。

粘度計(jì)有哪些種類？

測(cè)量粘度有兩種基本方法：

要么一個(gè)物體穿過一個(gè)靜止的材料，要么材料流過或流過一個(gè)靜止的物體。

使用任何一種方法，您都可以記錄操作發(fā)生所需的時(shí)間，從而測(cè)量流動(dòng)阻力。

使用這兩種方法中的任何一種，都有各種粘度計(jì)：

• 毛細(xì)管或玻璃粘度計(jì)

• 旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)

• 落球和落活塞粘度計(jì)。

粘度計(jì)測(cè)量牛頓粘度。

還有用于測(cè)量非牛頓粘度的流變儀，它們使用多個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。

毛細(xì)管粘度計(jì)

您經(jīng)常會(huì)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中找到毛細(xì)管粘度計(jì)。這是一個(gè) u 形玻璃管（它的另一個(gè)名稱是 u 形管粘度計(jì)）。

粘度測(cè)量過程包括將玻璃管浸入溫度控制的浴槽中，通常為 40 或 100°C。

有一個(gè)精確的時(shí)間讀數(shù)，以秒為單位，即固定量的流體在兩個(gè)標(biāo)記點(diǎn)之間在 U 形管內(nèi)流動(dòng)所需的時(shí)間。

您可以通過吸力或重力實(shí)現(xiàn)這種流動(dòng)。

一旦你有了這個(gè)測(cè)量值，你就可以將它乘以一個(gè)常數(shù)，該常數(shù)特定于你使用的管子類型，它將計(jì)算出：

• 運(yùn)動(dòng)粘度（如果使用抽吸法），或

• 絕對(duì)粘度（如果使用重力。

旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)

這種類型的粘度計(jì)使用稱為主軸的旋轉(zhuǎn)裝置，您將其浸沒在您正在測(cè)試的流體中。

然后，主軸旋轉(zhuǎn)軸上的扭矩將測(cè)量流體的流動(dòng)阻力。

旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)量流體的絕對(duì)粘度。

這使用電磁控制的主軸在流體內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，消除了電動(dòng)主軸的軸承摩擦因素。

落球和落活塞粘度計(jì)

這些不是測(cè)量粘度的常用方法。在落球和落活塞粘度計(jì)測(cè)試中，球或活塞落入液體中，您測(cè)量標(biāo)記點(diǎn)之間的時(shí)間。

但是，要做到這一點(diǎn)，您必須知道您正在使用的球或活塞的最終速度、大小和密度。

流變儀

流變學(xué)是對(duì)物質(zhì)流動(dòng)的研究，通常為液態(tài)，但也適用于某些固體。它檢查材料如何響應(yīng)與流動(dòng)相關(guān)的響應(yīng)，以響應(yīng)施加的力。

從技術(shù)上講，粘度屬于更廣泛的流變技術(shù)類別。

流變儀是測(cè)量非牛頓流體粘度的理想選擇。它們的工作原理與粘度計(jì)相似，但應(yīng)用范圍更廣。

這是因?yàn)榉桥ｎD流體比牛頓流體具有更復(fù)雜的流變特性，當(dāng)你對(duì)它們施加力時(shí)會(huì)改變它們的粘度。

流變儀有四種類型：

• 毛細(xì)管

• 動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)

• 扭矩

• 振蕩的

毛細(xì)管和旋轉(zhuǎn)流變儀類似于相應(yīng)的粘度計(jì)。

扭矩流變儀測(cè)量混合螺桿或電機(jī)上的扭矩，顯示混合樣品材料的難度。

振蕩流變儀在樣品材料中引起正弦波型剪切變形，將它們放置在兩個(gè)板之間并測(cè)量扭矩效應(yīng)。

流變儀和粘度計(jì)之間的主要區(qū)別在于，流變儀傾向于對(duì)它們正在測(cè)試的物質(zhì)施加某種形式的剪切力。

您如何準(zhǔn)備測(cè)量樣品？

在流變和粘度測(cè)量中，樣品制備都會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。

在低剪切速率下測(cè)量樣品時(shí)尤其如此。

• 重要的是不要在測(cè)量前搖晃或攪拌樣品，因?yàn)檫@會(huì)使樣品承受無法定義的剪切載荷，除非樣品有沉淀物或其他一些分離物。在這種情況下，必須使用一致的方法和工具進(jìn)行攪拌或搖動(dòng)。

• 您的應(yīng)用方法也應(yīng)該一致，例如勺子或抹刀。

• 移液器或注射器應(yīng)用僅適用于油、樹脂或溶劑。對(duì)于其他物質(zhì)，這些應(yīng)用方法會(huì)增加剪切載荷，從而降低測(cè)量值和歪斜結(jié)果。

• 盡量確保沒有氣泡，因?yàn)檫@些氣泡會(huì)模擬非牛頓行為并給出錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果。

• 您使用的樣品體積必須與您使用的測(cè)量方法相匹配。樣品過多或過少都會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。

• 遵循等待時(shí)間的指導(dǎo)。準(zhǔn)備工作會(huì)對(duì)樣品造成壓力，因此需要一段恢復(fù)期。將測(cè)量系統(tǒng)放置到位后，樣品結(jié)構(gòu)可能需要重新生成，然后才能進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。

• 您還必須確保防止樣品干燥，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致您的測(cè)量值過高。

哪些因素會(huì)影響粘度測(cè)量？

雖然測(cè)量流體粘度的過程可能看起來很簡(jiǎn)單，但如果這些測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，則需要考慮一些因素。

溫度是一個(gè)關(guān)鍵因素。恒溫槽的功能是在整個(gè)過程中保持精確的溫度。您應(yīng)該能夠?qū)⒃〔蹨囟瓤刂圃谒铚囟鹊?0.02°C 以內(nèi)（通常為 40 或 100°C）。

有溫度控制的浴缸系統(tǒng)可以讓您更輕松地做到這一點(diǎn)。

在毛細(xì)管粘度計(jì)中，U 形玻璃的直徑必須精確才能準(zhǔn)確測(cè)量。因此，這些玻璃通常使用低膨脹硼硅酸鹽玻璃制造。這有助于最大限度地減少誤差，并每年重新校準(zhǔn)毛細(xì)管粘度計(jì)。

在測(cè)量之間使用無殘留溶劑徹底沖洗和干燥也很重要。

粘度計(jì)的尺寸會(huì)有所不同，以測(cè)量不同類型的粘度。無論儀器尺寸如何，他建議粘度計(jì)進(jìn)行測(cè)量的最短時(shí)間應(yīng)為 200 秒。這允許流體在標(biāo)記點(diǎn)之間通過。

哪些行業(yè)受益于粘度計(jì)和流變儀？

各種行業(yè)和部門都使用粘度計(jì)和流變儀。

這些包括：

• 制藥、生物技術(shù)和臨床研究

• 石化和石油

• 飲食

• 化工

• 美容和化妝品

• 取證

• 環(huán)境測(cè)試

• 制造研發(fā)。

以下是在各個(gè)行業(yè)中應(yīng)用粘度測(cè)量的幾個(gè)示例。

粘合劑

在粘合劑的生產(chǎn)中測(cè)量粘度很重要。根據(jù)粘合劑的類型及其最終應(yīng)用，它需要以一定的最佳速率流動(dòng)。

低粘度粘合劑比高粘度粘合劑更自由流動(dòng)。對(duì)一些人來說，目的是讓粘合劑更牢固地停留在一個(gè)地方，而對(duì)另一些人來說，目的是更廣泛地傳播。

食物

在食品行業(yè)，粘度測(cè)量有助于最大限度地提高生產(chǎn)效率，并確保成本效益。

在產(chǎn)品作為生產(chǎn)的一部分進(jìn)行管道輸送的情況下，粘度會(huì)影響這種傳輸?shù)乃俣?，以及各種食品需要多長(zhǎng)時(shí)間才能凝固或干燥，或者需要多長(zhǎng)時(shí)間才能將其分配到包裝中。

粘度會(huì)對(duì)食品生產(chǎn)過程產(chǎn)生巨大影響，它是食品質(zhì)地的主要因素。

任何批次不一致都可能導(dǎo)致產(chǎn)品不符合消費(fèi)者標(biāo)準(zhǔn)。

油

粘度在油中非常重要。它將決定油的密封效果及其消耗率。

機(jī)油粘度會(huì)影響軸承、齒輪組和氣缸的熱摩擦相關(guān)溫度。它將影響機(jī)械的效率，以及它在不同溫度下啟動(dòng)和運(yùn)行的速度。

您測(cè)量油的運(yùn)動(dòng)粘度，從而得出其粘度指數(shù) (VI) 等級(jí)。具有較高 VI 的油更有效，從而減少消耗并減少潤(rùn)滑中的磨損。

在油中測(cè)量的另一個(gè)因素是它在流體動(dòng)力潤(rùn)滑期間抵抗剪切的能力。

油的粘度必須符合其潤(rùn)滑部件的溫度條件、速度和負(fù)載，這一點(diǎn)很重要。

具體的

在混凝土工業(yè)中，混凝土的塑性粘度和屈服應(yīng)力對(duì)其可加工性和澆筑性至關(guān)重要。

混凝土的流變特性決定了它的機(jī)械質(zhì)量、耐久性和整體質(zhì)量。

為確保混凝土結(jié)構(gòu)的可持續(xù)性以及混凝土在施工時(shí)的可用性，它必須具有合適的粘度。

化妝品

在美容和化妝品行業(yè)，測(cè)量粘度是質(zhì)量控制的關(guān)鍵要素。

例如，潤(rùn)唇膏必須具有高粘度，以確保它能夠正確地粘附在皮膚上并保護(hù)它。

另一方面，身體噴霧需要低粘度才能從其分配器中自由均勻地流動(dòng)。

在化妝品公司將產(chǎn)品描述為奢華的地方，這些產(chǎn)品更有可能需要更高的粘度來強(qiáng)化這種印象。

您可以使用毛細(xì)管粘度計(jì)測(cè)試許多油基和水基化妝品化合物的粘度，因?yàn)樗鼈兪桥ｎD流體。但其他化合物將具有非牛頓特性，因此需要流變測(cè)試。

因此，根據(jù)您的需求范圍選擇合適的粘度計(jì)或流變儀非常重要。

如何選擇粘度計(jì)？

正如我們所見，粘度計(jì)和流變儀的應(yīng)用范圍很廣。

在選擇測(cè)量粘度的儀器時(shí)應(yīng)考慮哪些因素？

• 您需要測(cè)量哪種類型的粘度，絕對(duì)粘度、運(yùn)動(dòng)粘度或兩者兼而有之？

• 你將在哪里進(jìn)行你的工作，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，在移動(dòng)中，還是在其他地方？

• 您要測(cè)量的材料有多復(fù)雜或多變？

通常，流變儀比粘度計(jì)更通用且更昂貴，但流變儀將測(cè)量非牛頓流體。

當(dāng)涉及粘度計(jì)和流變儀的類型時(shí)，有各種廣泛的儀器類別，包括：

• 便攜式手持式粘度計(jì)

• 玻璃毛細(xì)管粘度計(jì)

• 旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)

• 滾珠軸承和空氣軸承流變儀。