CN216560162U - 一种适用于非牛顿流体粘滞性测试的装置 - Google Patents
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Abstract
一种适用于非牛顿流体粘滞性测试的装置，包括有箱体外壳、粘滞性监测系统和温度监控系统，箱体外壳的顶部设有盖板，盖板上安设有粘滞性监测系统，箱体外壳的底部设有三通管，所述三通管件的出口端与箱体外壳的底部相连通，三通管件的进口端通过导管分别连接空气压缩机和水桶，所述导管上均安设有截止阀；箱体外壳的内部还安设有温度监控系统和搅拌系统；本实用新型能够测量各种非牛顿流体在不同温度，不同浓度和不同气体掺混度时的粘滞性，装置结构简单操作方便，能大幅提升试验效率和试验结果的准确性。
Description
技术领域
本实用新型属于流体检测装置领域，特别涉及一种用于测试各种非牛顿流体粘滞性的试验装置。
背景技术
当流体处于运动状态时，质点之间会产生相对运动，而流体内产生的摩擦力会阻碍相对运动的发生。流体的粘滞性是描述流体特性的一个重要物理量，例如血液在人身体中的流动，泥石流过程中泥浆的流动等都与粘滞性紧密相关。大部分流体都是以非牛顿流体的形式存在，因此研究非牛顿流体的粘滞性就显得尤为重要。
目前，国内外学者对流体的粘滞性进行了多种测试研究。由于流体的粘滞系数无法直接测量，在研究的过程中是通过测量与之相关的物理量来得到流体的粘滞系数值的，其测量方法主要有落球法、扭摆法、转筒法和毛细管法等；采用上述的研究方法，每次研究时只能测量于单一的流体，而决定非牛顿流体的粘滞系数数值的各物理量之间的关系量则难以通过公式得到。此外，决定非牛顿流体的粘滞性受温度的影响较大，普通的试验装置无法兼顾温度对流体影响，导致测量最终数据与实际情况存在一定的偏差。
发明内容
鉴于背景技术所存在的技术问题，本实用新型所提供一种用于测试各种非牛顿流体粘滞性的试验装置，该装置能够测量各种非牛顿流体在不同温度，不同浓度和不同气体掺混度时的粘滞性，装置结构简单操作方便，能大幅提升试验效率和试验结果的准确性。
为了解决上述技术问题，本实用新型采取了如下技术方案来实现：
一种适用于非牛顿流体粘滞性测试的装置，包括有箱体外壳、粘滞性监测系统和温度监控系统，箱体外壳的顶部设有盖板，盖板上安设有粘滞性监测系统，箱体外壳的底部设有三通管件，所述三通管件的出口端与箱体外壳的底部相连通，三通管件的进口端通过导管分别连接空气压缩机和水桶，所述导管上均安设有截止阀；箱体外壳的内部还安设有温度监控系统和搅拌系统。
优选的方案中，粘滞性监测系统包括步进电机、旋转轴、卡环和搅拌叶；所述旋转轴通过卡环与盖板垂直安装，旋转轴的一端安设有搅拌叶并设于箱体外壳内部，旋转轴的另一端与步进电机相连接，所述步进电机设置在盖板上方并带动旋转轴旋转。
优选的方案中，监测系统包括温度探测器、数据采集器、计算机和数据线；所述温度探测器安设在箱体外壳的内部处，温度探测器通过数据线连接箱体外壳外侧的数据数据采集器，数据数据采集器再通过数据线连接计算机。
优选的方案中，箱体外壳的内部设有隔板，所述隔板上开设有孔洞。
优选的方案中，搅拌系统包括搅拌电机和电源，所述搅拌电机安设在隔板上，搅拌电机通过电源线与箱体外壳外部的电源电性连接。
优选的方案中，步进电机的内部设有无线信号传输装置，所述无线信号传输装置与计算机无线连接。
本专利可达到以下有益效果：
1、本装置通过并粘滞性监测系统和温度监控系统能够测量并绘制非牛顿流体在不同温度下的粘滞特性曲线，提高了检测结果的全面性和准确性；
2、本装置可向待检测的非牛顿流体内添加水和气体，以改变待测非牛顿流体的流体浓度和气体掺混度，提高了待测流体的多样性，满足了不同流体的测量需求；
3、本装置结构简单，操作方便。装置兼顾测量、记录和分析等功能，能大幅提高试验效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
图1为本实用新型整体结构原理图；
图2为本实用新型箱体外壳内部结构原理图。
图中：箱体外壳1、盖板2、三通管件3、导管4、步进电机5、空气压缩机6、水桶7、搅拌电机8、隔板9、旋转轴10、电源11、数据采集器12、计算机13、截止阀14、温度探测器15、卡环16、搅拌叶17、数据线18。
具体实施方式
如图1所示，一种适用于非牛顿流体粘滞性测试的装置，包括有箱体外壳1、粘滞性监测系统和温度监控系统，箱体外壳1的顶部设有盖板2，盖板2上安设有粘滞性监测系统用于监测箱体外壳1的内部温度，箱体外壳1的底部设有三通管件3，所述三通管件3的出口端与箱体外壳1的底部相连通，三通管件3的进口端通过导管4分别连接空气压缩机6和水桶7，通过向箱体外壳1添加水或空气可使待检测的非牛顿流体达到不同的浓度和气体掺混度，所述导管4上均安设有截止阀14可控制空气和水的注入量，箱体外壳1的内部还安设有温度监控系统和搅拌系统用于测量箱体内部温度和搅拌待测流体。
优选的方案如图2所示，粘滞性监测系统包括步进电机5、旋转轴10、卡环16和搅拌叶17；所述旋转轴10通过卡环16与盖板2垂直安装，旋转轴10的一端安设有搅拌叶17并设于箱体外壳1内部，通过改变卡环16在旋转轴10上的位置可进一步的改变搅拌叶17在箱体外壳1内的高度，以保证搅拌叶17始终在待测流体的内部，旋转轴10的另一端与步进电机5相连接，所述步进电机5设置在盖板2上方并带动旋转轴10旋转，旋转轴10旋转带动待测流体进行搅动。
优选的方案如图2所示，温度监控系统包括温度探测器15、数据采集器12、计算机13和数据线18；所述温度探测器15安设在箱体外壳1的内部处，温度探测器15通过数据线18连接箱体外壳1外侧的数据数据采集器12，数据数据采集器12再通过数据线18连接计算机13；
工作时，温度探测器15上的温度探头伸入到待测流体内，采集流体内的实时温度并将数据通过数据线18传输到数据采集器12，数据采集器12经过初步分析汇总后再通过数据线18传输到计算机13内进行进一步的分析和输出。
优选的方案如图1和图2所示，箱体外壳1的内部设有隔板9，所述隔板9上开设有孔洞；搅拌系统包括搅拌电机8和电源11，所述搅拌电机8安设在隔板9上，搅拌电机8通过电源线与箱体外壳1外部的电源11电性连接；
工作时搅拌电机埋设在流体内，当向流体内部注入水或空气后，启动搅拌电机8，搅拌电机8带动自身的搅拌叶即可对流体进行搅拌，保证流体内部的介质分布均匀，提高粘滞性监测系统检测的准确性。
优选的方案如图1和图2所示，步进电机5的内部设有无线信号传输装置，所述无线信号传输装置与计算机13无线连接；步进电机5通过搅拌时的输出电流I和输出电压V可算出输出功率P，并通过无线信号传输装置将输出功率P实时传输到计算机13内，计算机13通过分析输出功率P即可计算出非牛顿流体粘滞性数值。
整个装置使用原理如下所示：
1、测量不同浓度的非牛顿流体试验：
将待测流体放置在箱体外壳1内，打开步进电机5，步进电机5带动旋转轴10并搅拌待测流体，搅拌过程中记录步进电机的输出电流I和输出电压V，得出输出功率P后通过无线传输装置输到计算机13内进一步的分析计算，计算机13分析计算后可得出非牛顿流体粘滞性数值并绘制出出粘滞特性曲线；当需要改变流体浓度时，打开水桶7侧的截止阀14，水由三通管件3流入到箱体外壳1内，此时打开搅拌电机8使流体与水搅拌均匀，随后再次重复测量步骤并得出流体的粘滞性数值。
2、测量不同掺气量的粘滞性试验：
将待测流体放置在箱体外壳1内，打开步进电机5，步进电机5带动旋转轴10并搅拌待测流体，搅拌过程中记录步进电机的输出电流I和输出电压V，得出输出功率P后通过无线传输装置输到计算机13内进一步的分析计算，计算机13分析计算后可得出非牛顿流体粘滞性数值并绘制出出粘滞特性曲线；当需要改变流体掺气量时，打开空气压缩机6侧的截止阀14，空气由三通管件3注入到箱体外壳1内，此时打开搅拌电机8使流体与空气搅拌均匀，随再次重复测量步骤并得出流体的粘滞性数值。
上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种适用于非牛顿流体粘滞性测试的装置，包括有箱体外壳（1）、粘滞性监测系统和温度监控系统，其特征在于：箱体外壳（1）的顶部设有盖板（2），盖板（2）上安设有粘滞性监测系统，箱体外壳（1）的底部设有三通管件（3），所述三通管件（3）的出口端与箱体外壳（1）的底部相连通，三通管件（3）的进口端通过导管（4）分别连接空气压缩机（6）和水桶（7），所述导管（4）上均安设有截止阀（14）；箱体外壳（1）的内部还安设有温度监控系统和搅拌系统。
2.根据权利要求1所述的适用于非牛顿流体粘滞性测试的装置，其特征在于：粘滞性监测系统包括步进电机（5）、旋转轴（10）、卡环（16）和搅拌叶（17）；所述旋转轴（10）通过卡环（16）与盖板（2）垂直安装，旋转轴（10）的一端安设有搅拌叶（17）并设于箱体外壳（1）内部，旋转轴（10）的另一端与步进电机（5）相连接，所述步进电机（5）设置在盖板（2）上方并带动旋转轴（10）旋转。
3.根据权利要求1所述的适用于非牛顿流体粘滞性测试的装置，其特征在于：温度监控系统包括温度探测器（15）、数据采集器（12）、计算机（13）和数据线（18）；所述温度探测器（15）安设在箱体外壳（1）的内部处，温度探测器（15）通过数据线（18）连接箱体外壳（1）外侧的数据数据采集器（12），数据数据采集器（12）再通过数据线（18）连接计算机（13）。
4.根据权利要求1所述的适用于非牛顿流体粘滞性测试的装置，其特征在于：箱体外壳（1）的内部设有隔板（9），所述隔板（9）上开设有孔洞。
5.根据权利要求4所述的适用于非牛顿流体粘滞性测试的装置，其特征在于：搅拌系统包括搅拌电机（8）和电源（11），所述搅拌电机（8）安设在隔板（9）上，搅拌电机（8）通过电源线与箱体外壳（1）外部的电源（11）电性连接。
6.根据权利要求2所述的适用于非牛顿流体粘滞性测试的装置，其特征在于：步进电机（5）的内部设有无线信号传输装置，所述无线信号传输装置与计算机（13）无线连接。
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