液体粘度及流变性测定

2023年12月22日发(作者：秋夜月)

中国石油大学油层物理实验报告

实验日期： 成绩：

班级： 石工 班 学号： 姓名： 教师： 付帅师

同组者：

液体粘度及流变性测定实验

一. 实验目的

1．学会旋转粘度计使用方法，测定脱气原油在不同温度和剪切速度下的粘度。

2．掌握粘度随温度变化的规律。.

二．实验原理

液体粘度分为动力粘度和运动粘度，动力粘度是指做相对运动的两液层间单位面积上的内摩擦力τ与速度梯度的比值，

即：

μ=τ/(dυ/dy)

式中 μ——液体的动力粘度，Pa•s

τ——剪切应力，N/m²;

dυ/dy——相距为dy的两液层间的速度梯度，1/s。

当式（2-3-1）中各参数的单位采用CGS（厘米-克-秒）制单位时，粘度的单位为泊，符号为P。

常用粘度单位为mPa•s，各粘度单位间的转换如下：

1 mPa•s=0.001Pa•s 1P=100cP(厘泊) 1cP=1 mPa•s

运动粘度是指在相同的温度下流体的动力粘度与其密度的比值，单位为m²/s,在CGS制单位下为cm²/s。

三．仪器设备

旋转粘度计主要用于测试脱气液体在恒定温度和恒定剪切速度下的粘度，也可用于测试不同剪切速度下的粘度。

（一）实验仪器

所用实验仪器由旋转式粘度计和水浴组成。仪器的构造如下图：

图一 旋转粘度计结构图

（1）粘度计机头水准泡；（2）液晶显示屏；（3）外罩；（4）转子保护架；（5）主机底座；（6）微型打印机；（7）粘度计机头；（8）操作键盘；（9）转子连接头；（10）转子；（11）主机底座水平调节旋钮（使水准泡居中）

1、旋转式粘度计工作原理

旋转式粘度计由电机经变速带动转子作恒速转动。当转子在某种液体中旋转时，液体会产生作用在转子上的粘性力矩。液体的粘度越大，该粘性力矩越大；反之，液体的粘度越小，该粘性力矩也越小。该作用在转子上的粘性力矩由传感器检测出来，经仪器所带的微电脑处理后，可得出被测液体的粘度。

（二）仪器的操作和使用

1、准备被测液体（地面脱气原油），将被测液体置于直径不小于70mm，高度不低于125mm的烧杯或直筒形容器中。

2、通过水浴准确控制被测液体的温度。

3、仔细调整仪器的水平，检查仪器的水准器气泡是否居中，保证仪器处于水平的工作状态。

4、估计被测液体的粘度范围，选择适宜的转子和转速。若估计不出液体的大致粘度时，应视为较高粘度。选用由小到大的转子（转子号由高到低）和由慢到快的转速。原则上高粘度的液体选用小转子（转子号高）；低粘度的液体选用大转子（转子号低），快转速。为保证测量精度，测量时量程百分比读数应在10%-100%之间。如测量显示值闪烁，表示溢出或不足，应更换量程。

5、缓慢调节升降旋钮，调整转子在被测液体中的高度，直至转子的液面标志（凹槽中部）和液面相平为至。

6、选择好转子和转速档位后，按“确定”键，转子开始旋转，仪器开始进行测量。

四．实验步骤

1. 实验准备。

2. 预热10分钟。

3. 将转子接到粘度计上，按左旋方向上紧（注意保护转子）。

4. 将温度调至实验所需的温度，待温度升到实验温度时，按确定键开始测量，记录第一个数值。

5. 改变温度，重复测量,记录实验数据。

五．数据处理与计算

（一）旋转粘度计法数据处理：

表一 液体粘度与流变性测定原始记录表

编号 温度，℃ 转子，# 转速，RPM 粘度，mPas 百分比，%

1

2

3

4

21.8

27.8

35.0

46.0

2

2

2

2

12.0

12.0

12.0

12.0

1960

1310

560

292

78.7

52.0

22.2

11.6

根据上述数据绘制μ-T（粘度-温度）曲线：

表二 T与μ数据表

温度T/℃

粘度μ/mPas

21.8

1960

27.8

1310

35.0

560

46.0

292

曲线观察结果：

由上图中的μ-T曲线可以得出，在其余条件一定的情况下，随着温度的升

高，流体的粘度逐渐降低，然而粘度降低的速度却越来越慢，μ-T曲线并不是一条理想的直线。

（二）毛细管粘度计法数据处理：

表三 毛细管粘度计法原始数据记录表

编号

粘度计常熟C

密度/(g/cm^3)

16

0.03292

0.8455

下落时间t1/s

下落时间t2/s

下落时间t3/s

156.00

155.50

155.06

计算原油流动时间的平均值t:

因为t1、t2、t3三者数据相差不超过0.1s，故此组时间数据均符合要求

得： t=(t1+t2+t3)/3=(156.00+155.50+155.06)/3=155.52(s)

计算原油流体的动力粘度μ：

得: μ=ρCt=0.8455*0.03292*155.52=4.329(mPa·s)

六.小结

出师表

两汉：诸葛亮

先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。

宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。

侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。

将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。

亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也。

臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。

先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。

愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。臣不胜受恩感激。

今当远离，临表涕零，不知所言。