液體粘度及流變性測定

2023年12月22日發(fā)(作者：秋夜月)

中國石油大學(xué)油層物理實驗報告

實驗日期： 成績：

班級： 石工 班 學(xué)號： 姓名： 教師： 付帥師

同組者：

液體粘度及流變性測定實驗

一. 實驗?zāi)康?

1．學(xué)會旋轉(zhuǎn)粘度計使用方法，測定脫氣原油在不同溫度和剪切速度下的粘度。

2．掌握粘度隨溫度變化的規(guī)律。.

二．實驗原理

液體粘度分為動力粘度和運動粘度，動力粘度是指做相對運動的兩液層間單位面積上的內(nèi)摩擦力τ與速度梯度的比值，

即：

μ=τ/(dυ/dy)

式中 μ——液體的動力粘度，Pa?s

τ——剪切應(yīng)力，N/m2;

dυ/dy——相距為dy的兩液層間的速度梯度，1/s。

當(dāng)式（2-3-1）中各參數(shù)的單位采用CGS（厘米-克-秒）制單位時，粘度的單位為泊，符號為P。

常用粘度單位為mPa?s，各粘度單位間的轉(zhuǎn)換如下：

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

運動粘度是指在相同的溫度下流體的動力粘度與其密度的比值，單位為m2/s,在CGS制單位下為cm2/s。

三．儀器設(shè)備

旋轉(zhuǎn)粘度計主要用于測試脫氣液體在恒定溫度和恒定剪切速度下的粘度，也可用于測試不同剪切速度下的粘度。

（一）實驗儀器

所用實驗儀器由旋轉(zhuǎn)式粘度計和水浴組成。儀器的構(gòu)造如下圖：

圖一 旋轉(zhuǎn)粘度計結(jié)構(gòu)圖

（1）粘度計機頭水準(zhǔn)泡；（2）液晶顯示屏；（3）外罩；（4）轉(zhuǎn)子保護架；（5）主機底座；（6）微型打印機；（7）粘度計機頭；（8）操作鍵盤；（9）轉(zhuǎn)子連接頭；（10）轉(zhuǎn)子；（11）主機底座水平調(diào)節(jié)旋鈕（使水準(zhǔn)泡居中）

1、旋轉(zhuǎn)式粘度計工作原理

旋轉(zhuǎn)式粘度計由電機經(jīng)變速帶動轉(zhuǎn)子作恒速轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)子在某種液體中旋轉(zhuǎn)時，液體會產(chǎn)生作用在轉(zhuǎn)子上的粘性力矩。液體的粘度越大，該粘性力矩越大；反之，液體的粘度越小，該粘性力矩也越小。該作用在轉(zhuǎn)子上的粘性力矩由傳感器檢測出來，經(jīng)儀器所帶的微電腦處理后，可得出被測液體的粘度。

（二）儀器的操作和使用

1、準(zhǔn)備被測液體（地面脫氣原油），將被測液體置于直徑不小于70mm，高度不低于125mm的燒杯或直筒形容器中。

2、通過水浴準(zhǔn)確控制被測液體的溫度。

3、仔細調(diào)整儀器的水平，檢查儀器的水準(zhǔn)器氣泡是否居中，保證儀器處于水平的工作狀態(tài)。

4、估計被測液體的粘度范圍，選擇適宜的轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速。若估計不出液體的大致粘度時，應(yīng)視為較高粘度。選用由小到大的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子號由高到低）和由慢到快的轉(zhuǎn)速。原則上高粘度的液體選用小轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子號高）；低粘度的液體選用大轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子號低），快轉(zhuǎn)速。為保證測量精度，測量時量程百分比讀數(shù)應(yīng)在10%-100%之間。如測量顯示值閃爍，表示溢出或不足，應(yīng)更換量程。

5、緩慢調(diào)節(jié)升降旋鈕，調(diào)整轉(zhuǎn)子在被測液體中的高度，直至轉(zhuǎn)子的液面標(biāo)志（凹槽中部）和液面相平為至。

6、選擇好轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速檔位后，按“確定”鍵，轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)，儀器開始進行測量。

四．實驗步驟

1. 實驗準(zhǔn)備。

2. 預(yù)熱10分鐘。

3. 將轉(zhuǎn)子接到粘度計上，按左旋方向上緊（注意保護轉(zhuǎn)子）。

4. 將溫度調(diào)至實驗所需的溫度，待溫度升到實驗溫度時，按確定鍵開始測量，記錄第一個數(shù)值。

5. 改變溫度，重復(fù)測量,記錄實驗數(shù)據(jù)。

五．?dāng)?shù)據(jù)處理與計算

（一）旋轉(zhuǎn)粘度計法數(shù)據(jù)處理：

表一 液體粘度與流變性測定原始記錄表

編號 溫度，℃ 轉(zhuǎn)子，# 轉(zhuǎn)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

根據(jù)上述數(shù)據(jù)繪制μ-T（粘度-溫度）曲線：

表二 T與μ數(shù)據(jù)表

溫度T/℃

粘度μ/mPas

21.8

1960

27.8

1310

35.0

560

46.0

292

曲線觀察結(jié)果：

由上圖中的μ-T曲線可以得出，在其余條件一定的情況下，隨著溫度的升

高，流體的粘度逐漸降低，然而粘度降低的速度卻越來越慢，μ-T曲線并不是一條理想的直線。

（二）毛細管粘度計法數(shù)據(jù)處理：

表三 毛細管粘度計法原始數(shù)據(jù)記錄表

編號

粘度計常熟C

密度/(g/cm^3)

16

0.03292

0.8455

下落時間t1/s

下落時間t2/s

下落時間t3/s

156.00

155.50

155.06

計算原油流動時間的平均值t:

因為t1、t2、t3三者數(shù)據(jù)相差不超過0.1s，故此組時間數(shù)據(jù)均符合要求

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

計算原油流體的動力粘度μ：

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

六.小結(jié)

出師表

兩漢：諸葛亮

先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。

宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。

侍中、侍郎郭攸之、費祎、董允等，此皆良實，志慮忠純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚以為宮中之事，事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補闕漏，有所廣益。

將軍向?qū)?，性行淑均，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰“能”，是以眾議舉寵為督：愚以為營中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。

親賢臣，遠小人，此先漢所以興隆也；親小人，遠賢臣，此后漢所以傾頹也。先帝在時，每與臣論此事，未嘗不嘆息痛恨于桓、靈也。侍中、尚書、長史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣，愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計日而待也。

臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顧臣于草廬之中，咨臣以當(dāng)世之事，由是感激，遂許先帝以驅(qū)馳。后值傾覆，受任于敗軍之際，奉命于危難之間，爾來二十有一年矣。

先帝知臣謹慎，故臨崩寄臣以大事也。受命以來，夙夜憂嘆，恐托付不效，以傷先帝之明；故五月渡瀘，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，當(dāng)獎率三軍，北定中原，庶竭駑鈍，攘除奸兇，興復(fù)漢室，還于舊都。此臣所以報先帝而忠陛下之職分也。至于斟酌損益，進盡忠言，則攸之、祎、允之任也。

愿陛下托臣以討賊興復(fù)之效，不效，則治臣之罪，以告先帝之靈。若無興德之言，則責(zé)攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自謀，以咨諏善道，察納雅言，深追先帝遺詔。臣不勝受恩感激。

今當(dāng)遠離，臨表涕零，不知所言。