CN109827869A - 一种测量黏稠流体密度的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量黏稠流体密度的装置，其包括第一支撑架、电子秤组件、盛液容器、挂钩以及样品台；所述电子秤组件包括电子秤本体、设于电子秤本体上方的托盘以及设于托盘上的第二支撑架，所述第一支撑架跨设于所述托盘上方，所述第二支撑架跨设于所述第一支撑架上方且与所述托盘固定连接；所述挂钩的第一端挂设于所述第二支撑架上，所述挂钩的第二端设有所述样品台；所述盛液容器放置于所述第一支撑架上且所述样品台位于所述盛液容器内。本发明还提供了一种测量黏稠流体密度的方法。本发明所述的测量黏稠流体密度的装置，测试结果系统误差小，精确度较高，且测试用量少，操作更简便，清洁更快捷，避免了试样浪费，极大提升了测试效率。
Description
技术领域
本发明涉及黏稠流体，具体涉及一种测量黏稠流体密度的装置及方法。
背景技术
目前测试流体密度的方法主要有密度瓶法、韦氏天平法等。密度瓶法采用的仪器主要有量杯和密度容量瓶，其原理是用一个已知体积的标准量杯或密度容量瓶装满流体后，称量出流体的重量，密度即为流体的重量除以标准量杯或密度容量瓶的体积；此方法适用于粘度低、流动性好的流体，但对黏稠流体(包括流动性较差、黏度/粘度高的牛顿流体和非牛顿流体)的密度测试并不适用。主要原因是黏稠流体稠度高，流动性能不佳，在装入量杯或密度容量瓶过程中难以避免引入气泡或造成内部中空，导致测试结果误差大；其次测试时用量大，且仪器清洁过程费时费力效率低，甚至无法清洁。韦氏天平法的依据是阿基米德原理，需测试标准浮锤在被测流体中的质量；此方法同样仅适用于粘度低、流动性好的流体，无法准确测量浮锤在黏稠流体中的质量，从而导致测试结果误差大，且用胶量更大、清洁困难。
综上所述，针对黏稠流体密度的测定，密度瓶法采用的量杯、密容量瓶以及韦氏天平法等，因测试的方法因素及装置自身因素，测试结果均存在较大系统误差，精确度低，同时由于流体用量大，清洗过程较为困难，费时费力，测试效率低。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种测量黏稠流体密度的装置，克服了现有技术中量杯、密度容量瓶以及韦氏天平等仪器因测试的方法因素及装置自身因素而造成测试结果系统误差大，精确度低的问题，且测试用量少，操作更简便，清洁更快捷，避免了试样浪费，极大提升了测试效率。
为实现上述目的，本发明所提供的一种测量黏稠流体密度的装置，其包括第一支撑架、电子秤组件、盛液容器、挂钩以及样品台；所述电子秤组件包括电子秤本体、设于电子秤本体上方的托盘以及设于托盘上的第二支撑架，所述第一支撑架跨设于所述托盘上方，所述第二支撑架跨设于所述第一支撑架上方且与所述托盘固定连接；所述挂钩的第一端挂设于所述第二支撑架上，所述挂钩的第二端设有所述样品台；所述盛液容器放置于所述第一支撑架上且所述样品台位于所述盛液容器内。
进一步地，所述电子秤组件还包括防震垫片，所述防震垫片设于所述电子秤本体的底部四角。
进一步地，所述样品台为有孔弧形载样片标准件。
进一步地，所述挂钩为金属挂钩标准件，且所述挂钩上设有刻度标线。
进一步地，所述第二支撑架包括依次垂直固定连接的第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆，所述第二支撑杆的中部向下凸出以形成挂设部，所述挂钩的第一端挂设于所述挂设部处。
进一步地，所述第二支撑架为不锈钢架。
本发明还提供了一种测量黏稠流体密度的方法，包括如下步骤：
(1)称量挂钩标准件和有孔弧形载样片标准件在空气中的总质量m1；
(2)将所述盛液容器盛设一定量的蒸馏水，并使所述有孔弧形载样片标准件完全浸没在水中且所述挂钩标准件水浸没至刻度标线，称量此时挂钩标准件和有孔弧形载样片标准件的总质量m1’；
(3)将待测黏稠流体装置在所述有孔弧形载样片标准件上，称量金属挂钩标准件、有孔弧形载样片标准件和被测黏稠流体在空气中的总质量m2；
(4)使所述有孔弧形载样片标准件完全浸没在水中且所述挂钩标准件水浸没至刻度标线，称量此时金属挂钩标准件、有孔弧形载样片标准件和被测黏稠流体三者的总质量m2’；
(5)依据阿基米德原理静态受力分析可推导出公式：ρ(被测黏稠流体)＝(m2-m1)/(m2-m2’-m1+m1’)，简化公式为：ρ(被测黏稠流体)＝(m2-a)/(m2-m2’-b)，其中a＝m1，b＝m1-m1’，均为已知常数。
本发明所提供的一种测量黏稠流体密度的装置相比于现有技术，具有以下技术效果：
通过设计所述电子秤组件包括电子秤本体、设于电子秤本体上方的托盘以及设于托盘上的第二支撑架，所述第一支撑架跨设于所述托盘上方，所述第二支撑架跨设于所述第一支撑架上方且与所述托盘固定连接；所述挂钩的第一端挂设于所述第二支撑架上，所述挂钩的第二端设有所述样品台；所述盛液容器放置于所述第一支撑架上且所述样品台位于所述盛液容器内，从而在使用本发明所述的装置进行黏稠流体密度测量时，只需将待测黏稠流体装置在所述样品台上，然后再进行后续测量操作，从而避免了使用现有技术中的量杯、容量瓶或韦氏天平，进而克服了由于使用量杯、密度容量瓶以及韦氏天平等仪器因测试的方法因素或装置自身因素而造成测试结果系统误差大、精确度低的问题；且相较于量杯、容量瓶等容器，使用样品台装置流体更便于清洗，且更换方便，省事省力，还可有效提高测试效率。
本发明所提供的一种测量黏稠流体密度的方法，测试时需要的待测黏稠流体量少，操作更为简便，清洁更为快捷，避免了试样浪费，提高了测试效率。
附图说明
图1为本发明的测量黏稠流体密度的装置的结构示意图一；
图2为本发明的测量黏稠流体密度的装置的结构示意图二；
图3为本发明的测量黏稠流体密度的装置的结构示意图三；
图4为本发明的测量黏稠流体密度的装置的结构示意图四。
其中，1、第一支撑架，2、电子秤组件，21、电子秤本体，22、托盘，23、第二支撑架，231、挂设部，24、防震垫片，3、盛液容器，4、金属挂钩标准件，5、有孔弧形载样片标准件，6、蒸馏水，7、被测黏稠流体。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图4所示，本实施例所述的一种测量黏稠流体密度的装置，其包括第一支撑架1、电子秤组件2、盛液容器3、挂钩4以及样品台；所述电子秤组件2包括电子秤本体21、设于电子秤本体21上方的托盘22以及设于托盘22上的第二支撑架23，所述第一支撑架1跨设于所述托盘22上方，所述第二支撑架23跨设于所述第一支撑架1上方且与所述托盘22固定连接；所述挂钩4的第一端挂设于所述第二支撑架23上，所述挂钩4的第二端设有所述样品台；所述盛液容器3放置于所述第一支撑架1上且所述样品台位于所述盛液容器3内；
本发明的测量黏稠流体密度的装置，通过设计所述电子秤组件2包括电子秤本体21、设于电子秤本体21上方的托盘22以及设于托盘22上的第二支撑架23，所述第一支撑架1跨设于所述托盘22上方，所述第二支撑架23跨设于所述第一支撑架1上方且与所述托盘22固定连接；所述挂钩4的第一端挂设于所述第二支撑架23上，所述挂钩4的第二端设有所述样品台；所述盛液容器3放置于所述第一支撑架1上且所述样品台位于所述盛液容器3内，从而在使用本发明所述的装置进行黏稠流体密度测量时，只需将被测黏稠流体7装置在所述样品台上，然后再进行后续测量操作，从而避免了使用现有技术中的量杯、容量瓶或韦氏天平，进而克服了由于使用量杯、密度容量瓶以及韦氏天平等仪器因测试的方法因素或装置自身因素而造成测试结果系统误差大、精确度低的问题；且相较于量杯、容量瓶等容器，使用样品台装置流体更便于清洗，且更换方便，省事省力，还可有效提高测试效率。
优选地，所述电子秤组件2还包括防震垫片24，所述防震垫片24设于所述电子秤本体21的底部四角。通过在所述电子秤本体21的底部四角均设有防震垫片24，从而避免在测试过程中影响测试结构，提高测试的准确性。
优选地，所述样品台为有孔弧形载样片标准件5。通过使用有孔弧形载样片5作为样品台，从而在将所述被测黏稠流体7装置在所述弧形载样片5上后，所述弧形载样片5能够延缓所述被测黏稠流体7的流动，防止被测黏稠流体7流出载样片标准件5，进而避免影响测量结果，提高测量准确性；同时使用弧形载样片标准件5作为载体，在使用完后更便于清洗；此外使用弧形载样片标准件5更易于进行更换，且对测量的影响更小，测量数据更为准确。
在本发明实施例中，优选地，所述挂钩4为金属挂钩标准件，且所述挂钩4上设有刻度标线(图中未示出)。
优选地，所述第二支撑架23包括依次垂直固定连接的第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆，所述第二支撑杆的中部向下凸出以形成挂设部231，所述挂钩4的第一端挂设于所述挂设部231处。通过在所述第二支撑架23上设有所述挂设部231，从而在所述挂钩4挂设在所述挂设部231时更为稳定，不易晃动，从而方便进行测量。
在本发明实施例中，优选地，所述第二支撑架为不锈钢架。
本发明同时还提供了一种测量黏稠流体密度的方法，包括如下步骤：
(1)称量挂钩标准件4和有孔弧形载样片标准件5在空气中的总质量m1；
(2)将所述盛液容器3盛设一定量的蒸馏水6，并使所述有孔弧形载样片标准件5完全浸没在水中且所述挂钩标准件4水浸没至刻度标线，称量此时挂钩标准件4和有孔弧形载样片标准件5的总质量m1’；
(3)将待测黏稠流体6装置在所述有孔弧形载样片标准件5上，称量金属挂钩标准件4、有孔弧形载样片标准件5和被测黏稠流体6在空气中的总质量m2；
(4)使所述有孔弧形载样片标准件5完全浸没在水中且所述挂钩标准件4水浸没至刻度标线，称量此时金属挂钩标准件4、有孔弧形载样片标准件5和被测黏稠流体6三者的总质量m2’；
(5)依据阿基米德原理静态受力分析可得：
ρ水gV1＝m1g-m1’g
ρ水gV2＝m2g-m2’g
在标准实验室温度下将ρ水按1.00g/cm3(如需精确测量，则按蒸馏水在试验温度下的精确密度值进行计算)进行简化计算可得：
V1＝(m1-m1’)/ρ水＝m1-m1’
V2＝(m2-m2’)/ρ水＝m2-m2’
其中：V1为金属挂钩标准件4浸没入蒸馏水6中的体积与有孔弧形载样片标准件5体积的二者之和；V2为金属挂钩标准件4浸没入蒸馏水6中的体积、有孔弧形载样片标准件5体积、被测黏稠流体7体积的三者之和。
因金属挂钩4测量时均浸没水中至同一刻度标线，所以两次测量金属挂钩标准件4浸没入水中的体积一致，可得：
V(被测黏稠流体)＝V2-V1＝m2-m2’-m1+m1’
而m(被测黏稠流体)＝m2-m1，推导可知：
ρ(被测黏稠流体)＝m(被测黏稠流体)/V(被测黏稠流体)＝(m2-m1)/(m2-m2’-m1+m1’)
由于金属挂钩和有孔弧形载样片标准件化，m1和m1’即为已知常数，无需每次测量，简化计算公式可得：
ρ(被测黏稠流体)＝(m2-a)/(m2-m2’-b)
其中a＝m1，b＝m1-m1’，均为已知常数，仅需测量获取m2和m2’即可计算出被测黏稠流体的密度。
本发明所提供的一种测量黏稠流体密度的方法，测试时需要的待测黏稠流体量少，操作更为简便，清洁更为快捷，避免了试样浪费，提高了测试效率。
综上，本发明的测量黏稠流体密度的装置，通过设计所述电子秤组件2包括电子秤本体21、设于电子秤本体21上方的托盘22以及设于托盘22上的第二支撑架23，所述第一支撑架1跨设于所述托盘22上方，所述第二支撑架23跨设于所述第一支撑架1上方且与所述托盘22固定连接；所述挂钩4的第一端挂设于所述第二支撑架23上，所述挂钩4的第二端设有所述样品台；所述盛液容器3放置于所述第一支撑架1上且所述样品台位于所述盛液容器3内，从而在使用本发明所述的装置进行黏稠流体密度测量时，只需将被测黏稠流体7装置在所述样品台上，然后再进行后续测量操作，从而避免了使用现有技术中的量杯、容量瓶或韦氏天平，进而克服了由于使用量杯、密度容量瓶以及韦氏天平等仪器因测试的方法因素或装置自身因素而造成测试结果系统误差大、精确度低的问题；且相较于量杯、容量瓶等容器，使用样品台装置流体更便于清洗，且更换方便，省事省力，还可有效提高测试效率。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种测量黏稠流体密度的装置，其特征在于，包括第一支撑架、电子秤组件、盛液容器、挂钩以及样品台；所述电子秤组件包括电子秤本体、设于电子秤本体上方的托盘以及设于托盘上的第二支撑架，所述第一支撑架跨设于所述托盘上方，所述第二支撑架跨设于所述第一支撑架上方且与所述托盘固定连接；所述挂钩的第一端挂设于所述第二支撑架上，所述挂钩的第二端设有所述样品台；所述盛液容器放置于所述第一支撑架上且所述样品台位于所述盛液容器内。
2.如权利要求1所述的测量黏稠流体密度的装置，其特征在于，所述电子秤组件还包括防震垫片，所述防震垫片设于所述电子秤本体的底部四角。
3.如权利要求1所述的测量黏稠流体密度的装置，其特征在于，所述样品台为有孔弧形载样片标准件。
4.如权利要求1所述的测量黏稠流体密度的装置，其特征在于，所述挂钩为金属挂钩标准件，且所述挂钩上设有刻度标线。
5.如权利要求1所述的测量黏稠流体密度的装置，其特征在于，所述第二支撑架包括依次垂直固定连接的第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆，所述第二支撑杆的中部向下凸出以形成挂设部，所述挂钩的第一端挂设于所述挂设部处。
6.如权利要求1所述的测量黏稠流体密度的装置，其特征在于，所述第二支撑架为不锈钢架。
7.一种使用如权利要求1-6所述装置测量黏稠流体密度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称量挂钩标准件和有孔弧形载样片标准件在空气中的总质量m1；
(2)将所述盛液容器盛设一定量的蒸馏水，并使所述有孔弧形载样片标准件完全浸没在水中且所述挂钩标准件水浸没至刻度标线，称量此时挂钩标准件和有孔弧形载样片标准件的总质量m1’；
(3)将待测黏稠流体装置在所述有孔弧形载样片标准件上，称量金属挂钩标准件、有孔弧形载样片标准件和被测黏稠流体在空气中的总质量m2；
(4)使所述有孔弧形载样片标准件完全浸没在水中且所述挂钩标准件水浸没至刻度标线，称量此时金属挂钩标准件、有孔弧形载样片标准件和被测黏稠流体三者的总质量m2’；
(5)依据阿基米德原理静态受力分析可推导出公式：ρ(被测黏稠流体)＝(m2-m1)/(m2-m2’-m1+m1’)，简化公式为：ρ(被测黏稠流体)＝(m2-a)/(m3-m3’-b)，其中a＝m1，b＝m1-m1’，均为已知常数。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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