中国石油大学(华东)油层物理实验报告液体粘度及流变性测定实验.doc

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．学会使用毛细管粘度计测定脱气原油在不同温度和剪切速度下的粘度；

3．掌握粘度随温度变化的规律。

二、实验原理

（1）旋转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。

（2）在一定温度下，当液体在直立的毛细管中，以完全湿润管壁的状态流动时，其运动粘度与流动时间成正比。测定时，通过实验测得的数据代入公式，则可计算出试样的粘度。

三、实验流程

（一）毛细管粘度计法的实验流程

1

1

2

3

4

5

6

7

图1毛细管粘度计

1,6—管身；2,3,7—扩张部分；4—毛细管；5—支管

（二）旋转粘度计的实验流程

1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

图2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；—转子保护架；5—水浴槽；6—主机底座；7—主机底座水平调节旋钮（使水准泡居中）；8—粘度计机头；9—操作键盘；10—转子连接头；11—转子

（三）微操作界面简介

复位

复位

确定

转子1#

转速0.3转/分

按键，可以在转子和转速之间切换

按键，可以选择所需要的转子或转速

按“确定”键，转子开始旋转，测量粘度，屏幕显示如下：

按“复位”键，转子停止转动

转子1#

转速0.3转/分

粘度xxxmPa·s

百分比xxx.x%

百分比指所测粘度为该档位满量程的百分数

竖条显示为采样的进程

图3微电脑操作界面

四、实验操作步骤

（一）旋转粘度计法

(1)将脱气原油置于直径不小于70mm，高度不低于125mm的双层杯中。

(2)通过水浴准确控制原油的温度。

(3)调整仪器水平：将仪器的水准器气泡调至居中。

(4)估计原油的粘度范围，选择适宜的转子和转速。若估计不出原油的大致粘度时，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，调整转子在原油中的高度，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。

（二）毛细管粘度计法

(1)在内径符合要求的清洁干燥的毛细管粘度计的支管6上套上橡皮管，并用手指堵住管身7的管口，同时倒置粘度计将管身4插入待测石油产品中，然后利用吸耳球、水流泵或其它真空装置将液体吸到标线b，注意不要使管身4、扩张部分2和3中的液体产生气泡或裂隙。当液面到达标线b时，将粘度计提起，使其迅速恢复正常状态。将管身4的管端外壁粘附的油擦去，并从支管6上取下橡皮管套在管身4上口。

(2)利用铅垂线从两个相互垂直的方向检测毛管是否垂直，将粘度计调整成垂直状态；

(3)利用管身4所在的橡皮管将待测石油产品吸入扩张部分2，使液面稍高于标线a，并且不要让毛细管和扩张部分2中的液体产生气泡或裂隙。

(4)记录液面由标线α流到标线b所需要的时间。至少重复测定4次，每次的流动时间与其算术平均值的差数不应超过算术平均值的0.5%，然后取不少于3次的流动时间所得的算术平均值作为平均流动时间t。

(5)按下式计算液体的运动粘度，即：

式中

——液体的动力粘度，；

——粘度计常数；

——液体在测试温度下的密度，；

——毛细管中液面由标线流到标线的时间，。

五、实验数据处理

（一）绘制粘度—温度曲线

根据实验所得数据，如表1，绘制出粘度—温度曲线（图4）：

表1液体粘度及流变性测定数据

编号

温度，

转子，#

转速，RPM

粘度，

百分比，%

1

29

2

30

792

79.2

2

35

2

30

494

49.4

3

40

2

30

327

32.7

4

45

2

30

233

23.3

由上表中温度与粘度的数值利用origin绘制粘度—温度曲线如下：

图4粘度—温度曲线

通过粘度—温度曲线我们可以看出，随着温度的上升，原油的粘度逐渐减小。这是因为随着温度的上升，原油分子的动能增加，体积膨胀，分子间距离增大，导致原油分子间的吸引力减小，所以粘度降低。

（二）利用毛细管粘度计法计算原有的动力粘度

已知实验仪器相关参数：

编号：19：0.8mm:0.03243:0.83651

将实验所得的数据放于表2