旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)是用于測(cè)量液體的粘性阻力與液體動(dòng)力粘度的一種測(cè)量儀器，廣泛用于石油化工、治金、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域中。其中，盛載被測(cè)粘度液的容器即為恒溫容器。恒溫容器由圓柱形內(nèi)杯體和同軸的循環(huán)水套所組成。該水套與一個(gè)恒溫槽相通，恒溫槽內(nèi)的水在水套和恒溫槽之間循環(huán)流動(dòng)，以加熱或冷卻被測(cè)粘度液以控制其溫度。測(cè)量時(shí)，一般要求恒溫容器內(nèi)的被測(cè)粘度液從初始溫度盡快達(dá)到所需溫度并保持穩(wěn)定和均勻。
對(duì)于工業(yè)應(yīng)用的測(cè)量，為滿足測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，被測(cè)粘度液溫度均勻性要求溫差不超過0.1℃。循環(huán)水套中的水與恒溫容器內(nèi)杯間的對(duì)流傳熱強(qiáng)度是影響加熱或冷卻被測(cè)粘度液的速率以及保持其溫度均勻性的主要因素。為有效控制升降溫速度及被測(cè)粘度液的溫度，掌握旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)內(nèi)液體的溫度響應(yīng)特性及傳熱情況顯得尤為重要。本文上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司對(duì)一種用于校準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)的便攜式恒溫容器給出了在其循環(huán)水套內(nèi)加裝螺旋隔板的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其中的流動(dòng)與傳熱進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)內(nèi)液體的溫度響應(yīng)特性，以實(shí)現(xiàn)快速加熱或冷卻被測(cè)粘度液的目的。
上海昌吉NDJ-5S旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)
本文在不同結(jié)構(gòu)和流動(dòng)參數(shù)下對(duì)恒溫容器內(nèi)的流動(dòng)和傳熱進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到以下結(jié)論:
(1)通過對(duì)恒溫容器內(nèi)的傳熱分析得出，當(dāng)水套內(nèi)螺旋導(dǎo)流隔板圈數(shù)增加，底部冷卻使得杯內(nèi)流體溫度分層現(xiàn)象較側(cè)面加熱情況明顯，不利于被測(cè)粘度液溫度均勻性要求。
(2)當(dāng)加熱和冷卻溫差相同的情況下，對(duì)于不同層數(shù)螺旋隔板的結(jié)構(gòu)，加熱時(shí)的溫度響應(yīng)基本為0.24℃/min;從底部冷卻時(shí)，螺旋隔板圈數(shù)增多使得內(nèi)杯熱分層現(xiàn)象增強(qiáng)，導(dǎo)致冷卻時(shí)響應(yīng)減緩，最多相差0.036℃/min
(3)循環(huán)水量一定時(shí)，提高熱流密度，可快速加快恒溫容器溫度響應(yīng)，但僅改變循環(huán)水量，對(duì)不同結(jié)構(gòu)恒溫容器的溫度響應(yīng)影響并不明顯。
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