粘度密度計(jì) >> VM4000系列

流體的粘度，密度是流體的重要物理化學(xué)性質(zhì)之一。

VM 4000系列振動(dòng)弦法液體粘度密度計(jì)是公司研制出的可同時(shí)測量液體粘度和密度的高精度儀器。VM 4000系列可廣泛應(yīng)用于潤滑油、冷凍機(jī)油、冷凍液、制冷劑等單組分或混合物的粘度和密度的檢測、標(biāo)定、計(jì)量、科學(xué)研究等，特別適用于揮發(fā)性液體和高壓測量。
VM 4000系列振動(dòng)弦法液體是西安夏溪電子科技有限公司研制出的可同時(shí)測量液體粘度和密度的高精度儀器，可廣泛應(yīng)用于潤滑油、冷凍機(jī)油、冷凍液、制冷劑等單組分或混合物的粘度和密度的檢測、標(biāo)定、計(jì)量、科學(xué)研究等，特別適用于揮發(fā)性液體和高壓測量。 
★  高準(zhǔn)確度：可同時(shí)獲得粘度和密度值，粘度測量準(zhǔn)確度2%，密度測量準(zhǔn)確度0.5%；

★  測量快速：測試周期小于5分鐘；

★  可拓展應(yīng)用：可配備-30~120度環(huán)境模塊，可獲得0.1~15MPa范圍內(nèi)的粘溫曲線和粘壓曲線；

★  高度自動(dòng)化：操作簡單，自動(dòng)進(jìn)樣，自動(dòng)計(jì)算；

      針對(duì)于高壓以及高低溫寬廣范圍內(nèi)的流體粘度高精度測量，西安夏溪電子科技有限公司自主開發(fā)研制了VM 4000系列粘度計(jì)。VM 4000系列粘度計(jì)基于目前流體粘度研究領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的振動(dòng)弦法，可以實(shí)現(xiàn)0.1~15MPa、-30~120度范圍內(nèi)（其他溫度、壓力范圍可定制）的流體粘度的高精度測量（粘度測量準(zhǔn)確度2%，密度測量準(zhǔn)確度0.5%），整個(gè)測量過程不需要流體流動(dòng)，并同時(shí)可實(shí)現(xiàn)粘度、密度的同時(shí)測量，結(jié)合自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)、自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集和處理軟件，*的降低了對(duì)于操作人員的技術(shù)要求。

測量方法

      測量粘度的方法很多，如毛細(xì)管法、落體法、旋轉(zhuǎn)法、振動(dòng)法等。在眾多的測量方法中，振動(dòng)弦方法因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單、適用于寬廣的粘度、溫度、壓力范圍而備受研究人員的廣泛關(guān)注。在zui初提出時(shí)，振動(dòng)弦方法的測量精度并不是很高，但由于其機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、樣品用量少，特別適合高壓和低溫下其他方法不能測量的場合，特別是如果設(shè)計(jì)得當(dāng)還可以同時(shí)獲得被測流體的密度和粘度，因此近二三十年來受到越來越多的關(guān)注和研究；隨著研究的深入和電子技術(shù)的發(fā)展，到目前為止，無論是理論模型、影響因素分析還是實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)，振動(dòng)弦方法都得到飛速的進(jìn)步，其測量準(zhǔn)確度得到很大的提升，應(yīng)用領(lǐng)域得到快速擴(kuò)展，同時(shí)成為IATP（International Association for Transport Properties）建立高粘度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的*測量方法。

      振動(dòng)弦粘度計(jì)以固體的振動(dòng)特性（含有液體，或者周圍包圍有液體）來獲得流體粘度和密度，由于這種方法不需要流體的整體運(yùn)動(dòng)，因而可以使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的很緊湊，且其由于粘性耗散產(chǎn)生的熱量很小。這種方法只需要測量質(zhì)量、長度和時(shí)間這幾個(gè)基本物理量，因此可以獲得很高的測量精度。

      相比于其他方法，振動(dòng)弦法具有一些特別的優(yōu)勢，因而受到流體粘度研究領(lǐng)域的普遍關(guān)注，比如：

      ★  振動(dòng)弦的傳感器部分擁有一系列嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鞣匠?，以及有明確含義的物理參數(shù)；

      ★  由于傳感器的幾何結(jié)構(gòu)簡單，可以避免了進(jìn)行任何關(guān)于溫度和壓力的標(biāo)定；

      ★  振動(dòng)弦實(shí)驗(yàn)裝置不受表面張力和界面張力的影響，而這些影響在毛細(xì)管設(shè)備中非常常見；

      ★  振動(dòng)弦系統(tǒng)在其可以應(yīng)用的測量范圍內(nèi)，均可以避免逐級(jí)標(biāo)定；

      ★  由于測量量基本為電測量，理論上振動(dòng)弦法可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化測量；

      ★  理論上可以實(shí)現(xiàn)測量，不需要任何標(biāo)定（已經(jīng)有實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)）。

測量原理

      振動(dòng)弦理論的基本模型是一根無線長圓截面的絲在無限大流體中做橫向振動(dòng)，絲的運(yùn)動(dòng)與流體的密度和粘度有關(guān)。振動(dòng)弦的振動(dòng)通過電磁感應(yīng)實(shí)現(xiàn)，將金屬絲放置在磁場中，給金屬絲通入正弦電流，在磁場的作用下金屬絲會(huì)做橫向振動(dòng)，在磁場中振動(dòng)的金屬絲又會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和金屬絲的振動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)，通過測量振動(dòng)絲的振動(dòng)信號(hào)，利用非線性回歸將共振曲線擬合成幅值和相位的表達(dá)式，就可以得到流體的粘度和密度值。

      振動(dòng)弦測量zui重要的部分是振動(dòng)弦傳感器，包括振動(dòng)絲與上下夾具。振動(dòng)絲的固定方式有三種。*種是兩端固定，這種方式只能用來測量粘度；第二種是一端固定，另一端懸掛重物，可以同時(shí)測量粘度和密度；第三種也是一端固定，另一端懸掛重物，但懸掛的是兩個(gè)重物，用一個(gè)平衡裝置連接，用來消除浮力大小對(duì)絲張力的改變，這種方式保證了絲所承受的張力不變，同樣也只能測量粘度。

不同的振動(dòng)弦懸掛結(jié)構(gòu)

測量準(zhǔn)確

      VM 4000系列是專門針對(duì)流體粘度的高精度測量研制開發(fā)的，采用的是目前粘度測量領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的振動(dòng)弦(Vibrating Wire)的技術(shù)，在采用標(biāo)準(zhǔn)樣品甲苯和純水對(duì)儀器進(jìn)行檢驗(yàn)后，證明VM 4000系列測量粘度的準(zhǔn)確度可達(dá)1%之內(nèi)，密度的測量準(zhǔn)確度可達(dá)0.2%，因此可以很好的保證科學(xué)研究的需求。

可同時(shí)獲得多種性質(zhì)

      VM 4000系列可同時(shí)獲得高精度的密度、粘度數(shù)據(jù)，配合中溫液體環(huán)境模塊，還可以獲得-30~120度范圍內(nèi)的粘度-溫度曲線；配合壓力控制模塊，可以獲得0.1~15MPa范圍內(nèi)的粘度-壓力曲線，從而分別獲得被測流體的粘溫系數(shù)和粘壓系數(shù)。

適用范圍廣

      適用多種流體：可測水、乙醇等純液體，潤滑油、冷凍機(jī)油、冷凍液、制冷劑等各種有機(jī)混合流體等；

      適應(yīng)場合：科研院校、檢測機(jī)構(gòu)和各種企業(yè)單位質(zhì)檢等。

操作簡單

      USB接口方式及簡單的軟件界面操作，整個(gè)測試周期只需要5min，使得用戶在無任何專業(yè)知識(shí)的前提下均能準(zhǔn)確的進(jìn)行操作，獲得可靠的被測流體粘度密度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如配合自動(dòng)進(jìn)樣、自動(dòng)控溫，可以幫助用戶更加有效的降低人力成本。

粘度和密度是物質(zhì)重要的熱物理性質(zhì)數(shù)據(jù)，在能源化工等領(lǐng)域有著重要和廣泛的應(yīng)用，是科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)必需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

      VM 4000振動(dòng)弦液體采用目前流體粘度高精度測量研究中的振動(dòng)弦方法，具有測試準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，更主要的是可以同時(shí)獲得被測流體的粘度和密度數(shù)據(jù)，已經(jīng)廣泛用于納米流體、冷凍液、潤滑油、航空煤油、制冷劑等各種流體的粘度和密度高精度測量。更多更詳細(xì)的測量案例，請(qǐng)見液體粘度測量服務(wù)。

潤滑油

      機(jī)具摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱量，引起摩擦部位溫度上升，如果長時(shí)間表面處于高溫，會(huì)導(dǎo)致表面物性發(fā)生較大的改變。解決機(jī)具摩擦帶來的問題，一方面要考慮潤滑油的潤滑效果，另一方面希望潤滑油能夠帶走摩擦產(chǎn)生的熱量。因此，研究潤滑油的熱物性具有很重要的意義。VM 4000振動(dòng)弦液體可以研究不同添加劑、不同組分、同一組分不同溫度、不同壓力下的粘度和密度，為潤滑油的應(yīng)用提供重要的指導(dǎo)。

納米流體

      納米流體是指把一些固體納米粉體分散到水、醇、油等傳統(tǒng)換熱流體介質(zhì)中，制備成分散均勻、性質(zhì)穩(wěn)定、高導(dǎo)熱系數(shù)的新型換熱介質(zhì)，這是納米技術(shù)應(yīng)用于熱能工程這一傳統(tǒng)領(lǐng)域的創(chuàng)新性的研究。納米流體已經(jīng)成為材料、物理、化學(xué)、傳熱學(xué)等眾領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。其中納米流體的熱物性如導(dǎo)熱系數(shù)、粘度、比熱容的測定對(duì)于研究具有重要意義。

      VM 4000振動(dòng)弦液體可以幫助用戶研究添加劑、基體成分、顆粒大小、添加劑濃度、溫度等各項(xiàng)參數(shù)對(duì)納米流體的粘度和密度的影響，使用戶在zui短的時(shí)間內(nèi)掌握流體的熱物理性能，從而對(duì)納米流體的改性有更深入的研究。

其他

      VM 4000振動(dòng)弦液體還可以廣泛用于替代燃料、替代制冷劑等流體粘度密度的高精度研究。

檢定方法

      飽和液相甲苯是被應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)*的測量液相粘度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。為了檢驗(yàn)儀器的準(zhǔn)確度及可靠性，西安夏溪電子科技有限公司利用飽和液相甲苯對(duì)儀器進(jìn)行了檢驗(yàn)。標(biāo)定中所使用的液相甲苯是美國TEDIA公司生產(chǎn)的純度99.9 %。

檢定結(jié)果

      利用VM 4000系列振動(dòng)弦粘度/密度計(jì)對(duì)298.15 K、0.1 MPa狀態(tài)下的甲苯進(jìn)行標(biāo)定，該狀態(tài)下甲苯的粘度和密度參考數(shù)據(jù)分別是ρ_ref = 862.5 kg·m⁻³，η_ref = 0.555 mPa·s，圖1為甲苯中的共振曲線及其與理論方程的偏差，結(jié)果表明共振曲線與方程吻合很好。

      下表列出了利用VM 4000系列振動(dòng)弦粘度/密度計(jì)獲得的甲苯的粘度和密度測量值以及與文獻(xiàn)（Assael MJ, Avelino HMT, Dalaouti NK, et al. Reference Correlation for the Viscosity of Liquid Toluene from 213 to 373 K at Pressures to 250 MPa[J]. International Journal of Thermophysics, 2001, 22(3): 789-799）的比較。

表1 甲苯的粘度和密度測量結(jié)果

      圖2示出了甲苯密度實(shí)驗(yàn)值與文獻(xiàn)值的偏差，圖3給出了甲苯黏度實(shí)驗(yàn)值與文獻(xiàn)值的偏差。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明振動(dòng)弦粘度/密度計(jì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)測量結(jié)果可靠。