旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)是用于測量液體的粘性阻力與液體動(dòng)力粘度的一種測量儀器，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)，以加熱或冷卻被測粘度液以控制其溫度。測量時(shí)，一般要求恒溫容器內(nèi)的被測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)用的測量，為滿足測試標(biāo)準(zhǔn)，被測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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