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流變學(八)
3.3.7 敏感度**度
Brookfield黏度計可以達到±1%的**度(這個百分比是以cp值表示, 與轉子Factor相同,當一個因子為25的轉子與轉速選擇, **度為±25 cp)。 再現性為±0.2%。
實際狀況下的**度也許指針與儀表的顯示狀況有關。 一般而言, 黏度的**值在讀數接近100時可以提高。這是因為全范圍黏度可容1%的誤差, 當實際讀數提高時, 這卻代表了更小的誤差。 例如以下的例子:
使用LVT機型黏度計, 在使用1號轉子于60RPM時, 轉子因子為1(可由每臺儀器所負的Factor Finder 找出)。既然每個轉子/轉速組的全黏度范圍為這個因子乘以100, 此全黏度范圍為100 cp。假設忽略指針與儀表顯示誤差的問題, 所以**度為±1%或是1 cp。 請參考下表,可以了解不同讀數是如何影響**度的。
Viscometer | Viscosity | Possible Error | %Error |
100 | 100 cp | 1 cp | 1% |
50 | 50 cp | 1 cp | 2% |
10 | 10 cp | 1 cp | 10% |
同樣的法則也適用在再現性上, 現在性的誤差也隨時讀數的增加而減少。
3.3.8 讀取數據
在操作黏度計之前, 必須先確定黏度計**地固定在機臺上并且在適當的高度。 選擇轉子與轉速組合,并裝置到黏度計上。
激活黏度計并且使其達到穩定的讀數。 然而轉子加速過程中所獲得的動量,
可能會造成讀數在穩定讀數附近有擺動的現象。
有數種方法可以獲得較令人滿意的數據。 在某些情況中, 必須花5分鐘的時間以達到穩定。一般條件下, 你只需要等待一個合理的時間讓讀數穩定。
再現性更高的方法是在讓轉子轉一定周期之后再讀取數據。 由于不同轉速情形不同, 另一個可行的辦法%是在轉子旋轉一定時間時候在讀取數據。
你也許會發現讀數并不會呈現穩定而是一直跳動。 這常常是由于流體的彈性所造成的。但是如果讀數持續增加或下降, 代表流體的性質可能會隨時間而變化, 這種情況下就需要另外的技巧已獲得正確的黏度。 請參考4.5節的說明。
數字化儀表黏度計的扭力顯示, 即使在穩定狀態達到以后, 也許仍有會0.1%或0.2%的跳動。這種情況下, 只要讀取平均的數據即可。 較大的跳動后續的段落會討論, 可能由其它原因所造成。
一旦讀取了可接受的數據, 請將其乘以轉子/轉速因子。 這個因子可由黏度計所附的Factor Finder找出。
請注意這些因子(factor)與范圍(range), 都可以用來計算黏度。一個因子(例如可從Factor Finder找出)乘以讀數便可以計算出黏度(cp)。而范圍(某些Brookfield黏度計中用來取代因子用)即等于因子乘以100。因此, 要計算黏度時, 請先將范圍值除以100然后在乘以黏度計讀數即可。
3.3.9 校正
我們通常十分關心黏度計的**度。 以下是一些測試可以幫助我們了解黏度計的狀況:
(A) 不穩定的電源供應會造成轉子不正確的轉速。 但如果電壓變化小于10%與頻率保持一定,這對儀器是沒有影響的。不正確的電源供應有些明顯癥狀如下: 無法激活馬達、 不正常的轉子轉速、指針讀數大范圍跳動或數字讀數不穩定。
(B) 軸承的損壞也會造成黏度計讀數不正確與再現性降低。下列方法的交替測試可以幫助你評估這些機械裝置的狀況:
1. 指針式黏度計在轉子裝上之前, 必須先固定好并將開關關掉。 數字式黏度計必須將電源打開, 但馬達關閉。
2. 將轉子連接器轉動, 使指針或數字讀數從零轉到5-10之間, 并且放開使其自動回轉。
3. 如果指針每次都可以順利地回轉并回到原點, 代表軸承是沒有問題的。
如果指針緩緩或不順利地回轉, 代表這樣的黏度計并不能良好運作并需要維修。 同樣的,數字化顯示的黏度計讀數也應該能平順地跳動并回到原點。
(C) 即使在數百或數千小時的彎曲后, 鈹銅合金的彈簧幾乎不會因為彈性疲乏而改變其特性。因此, 幾乎沒有必要檢查這個部分, 也不必對指針式黏度計的讀數部分做另外的調整。而數字化讀數黏度計在可能的熱源與電流影響下, 可以做歸零調整。
(D) *后可以使用標準黏度樣品校正黏度計。 根據操作手冊, 小心測量這些標準黏度樣品。Brookfield的標準黏度樣品(誤差范圍在±1\%內)是一個十分理想的選擇。由于可能會有不能預期的流力行為, 我們并不建議使用其它流體做為校正用。
(E) 如果黏度計可以通過以上全部的測試, 那此黏度計的表現應該會令人滿意的。如果仍然覺得測量出的數據不合理, 請參考3.5節疑難排解的部分。
3.3.10 重新校正Brookfield黏度計
在許多環境下, 使用Brookfield測量黏度時, 并無法使用600 ml低口的Griffin容器。如果移動這些流體是十分麻煩或很浪費時間, 就會有需求要使用不一樣的容器。有些時候, 為了避免做額外的清理, 我們還會不使用保護框架。
以上這些狀況都需要重新校正黏度計已獲得**的黏度數據。
如果你測量了一組黏度, 而只想量測同樣的樣品在不同環境下的黏度, 只需做以下的步驟即可:
(1.) 將樣品放于同一個樣品槽中, 并且同樣使用腳架或不使用腳架。 注意需使用同樣的轉子與轉速,并且保持在同樣的溫度。
(2.) 記下新的讀數, 做為新的參考點。
當黏度計是用來做品質控制時, 這個步驟可以建立控制的方法, 操作者此時并不需要知道樣品真正的黏度。
如果你需要樣品真正的黏度又不想使用腳架, 可以遵循下列步驟:
(1) 根據本章剛開始介紹的操作步驟, 測量牛頓流體的黏度, 并使用3.3.4節所介紹的標準樣品槽。我們強烈建議此時使用 Brookfeld標準黏度樣品。 小心操作測量步驟, 因為*后的結果與此息息相關。將讀數乘以適當的因子即可得到流體的黏度(cp)。
(2) 將此標準黏度樣品置入你所想要使用的樣品槽內。 注意溫度必須保持一致。
(3) 使用往后測試所將使用的轉子, 在這個新的樣品槽內重新測量黏度。
例如,在印刷墨中添加溶質會使墨水的黏度值變小;而且添加的溶質種類可用來控制油漆的流變性質。
注意指針的讀取和轉速,S1。
(4)測量的新范圍可由下式得到:
R1=100η/x
其中R1為新的操作程序下可測量的黏度范圍;η為以步驟(1)操作下的標準黏度;而x為以步驟(3)讀取的指針數值。
(5)新的操作程序下,當同樣的轉子設定在在不同的轉速下,新的黏度值可由下式計算而得:
R1/R2=S2/S1
其中R1為已從步驟(4)中之轉速S1操作下的黏度范圍R1,同時由于已知轉速S2,因此R2便可得到。
(6)新操作程序下的乘積因子(f)可由下式得到:
f=R1/100
其中R1為特定轉子和轉速下的黏度范圍,其定義參見步驟(4)。