68-碳酸二甲酯饱和液体粘度的实验研究与在线粘度计(黏度-毛细管粘度计-粘度方程)

阀门 =! 阀门 $! 阀门 !! 盖板 ! 观察孔 ! 毛细管 ! =% $% !% >% A% ?% 压力容器 ! 旁通管 ! 下刻度线 ! 计时泡 ! "% B% #% = %% 上刻度线 ! 辅助泡 = =% = $%
) 当N (的范围
在> 当N ?"=> ? ? 时) % 时) 7 ]= [ % B"= [ = ?! (0= # 碳酸二甲酯在毛细管 中 流 动 的 雷 诺 数 在 > ]% [ A "> ? 当 采 用 相 对 测 量 时) 和= 所 以 取 7 ]= [ = $> B =之 间) 对于同一粘度计 ) 其尺寸固定 ) )& Q& N& 0& + 为常数) 因此 @& 称 之 为 仪 器 常 数> 对于临界 H 的 值 也 固 定) 温度比较高的物质 ) 如果粘度测量的温度远低于临 界温度 ) 由于碳酸二甲酯在常温下 < 的值可视 为 => 为液态 ) 临 界 温 度 高) 不 易 挥 发) 所 以 取 <]=> 由此 只要测出液体流过 可见 ) 如 果 仪 器 常 数 @& H 已 知) 进而由液 毛细管的时间 ) 就可以确定 出 运 动 粘 度5) 体的密度计算出动力粘度 !> 有关仪 器 常 数 @& H 的确定方法请参见文献
=’ " 而且有可能成为替代清洁燃料的主要成 分 " 所 性&
这为碳酸二甲酯作为替代清 $ B ! [ $ " !"! B ! [ = % >@" 洁燃料的研究提供了基本的物性数据 9
=! 实验原理
根据 哈 根 泊肃叶! # 定 律" 如 V g J ; F V L 7 N Q ; T N 8 8 ; H 果流体仅在重力的 作 用 下 在 圆 管 中 作 层 流 流 动 " 考 虑到流动的动能损失 ( 末端损失和浮力作用 " 下式成 立
$ ‘= $ *S‘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
收稿日期 $ " 男" 硕士生 %刘志 刚 ! 联系人# " 男" 教授" 博士生导师> $ % % $ = = $ %> = # " B" # ! ! ! 作者简介 $毕胜山 ! !基金项目$ 国家重点基础研究发展规划资助项目 ! # % 国家自然科学基金资助项目 ! # 万方数据 $ % % = R e $ % # $ % B A # # " ? % ! % >
! 西安交通大学能源与动力工程学院 " " = % % > #"西安 #
摘要 " 为将碳酸二甲酯作为替代清洁燃料的研究提供基 本物性 数据 ! 使用 改型的 乌 别 洛 特 毛 细 管 粘 度 计 对 并利用实验 得到的 饱和 液体粘 $ B ! [ $ " !"! B ! [ = % >@ 温度区间的碳酸二甲酯饱和液体粘度进行了实验研究 ! 度实验数据 ! 拟合了碳酸二甲酯饱和液体的粘度方程 9 实验结果表明 ! 粘度 测量结 果的不 确定度 小于 ! [ %a ! 实验数据与粘度方程的最大偏差为 $ 平均偏差为 % [ = % a! [ A Ba9 关键词 $ 毛细管粘度计 # 碳酸二甲酯 # 饱和液体粘度 # 粘度方程 中图分类号 $1@ # = $ !% ’ ? $ =9 $ >! 文献标识码 $+! 文章编号 $ % $ A ! # B " .! $ % % ! % # % # % ! % ! ! ! !
! " " # 5 C D 7 7 8 7 E4 F ; G F KL 7 M ; G4 F N F ; ; G N F . N 0 J F& N J 7 O 7 F F N P ; G Q N O . N 0 J F" = % % > #" R D N F J H IJ H H H( I
$ = < # * % $ & * 1 D ;S ; J Q T G ; S ; F O Q7 EO D ;P N Q C 7 Q N O EQ J O T G J O ; K8 N T N KK N S ; O D 8C J G W 7 F J O ;J G ;G ; 7 G O ; K7 P ; GO D ; I7 X I < O ; S ; G J O T G ;G J F ; E G 7 S$ B ! [ $ " ! O 7! B ! [ = % >@T Q N F C J 8 N W G J O ; K( W W ; 8 7 D K ; V O ; C J N 8 8 J G N Q C 7 S ; O ; G 9 1 D ; < H HJ I < < IP O 7 O J 8T F C ; G O J N F O E O D ;; U ; G N S ; F O J 8 G ; Q T 8 O Q N Q 8 ; Q QO D J F!a9 / FJ K K N O N 7 F" O D ;G ; Q T 8 O QJ G ;T Q ; KO 77 W O J N FJ I7 < E T F C O N 7 F7 E O ; S ; G J O T G ;J Q O D ;P N Q C 7 Q N O T J O N 7 F7 E Q J O T G J O ; K 8 N T N K 9 1 D ;Q O J F K J G KK ; P N J O N 7 FJ F KO D ;S J U N V < I; X X S T SK ; P N J O N 7 FW ; O M ; ; FO D ;; U ; G N S ; F O J 8 G ; Q T 8 O QJ F KO D ;C J 8 C T 8 J O ; K7 F ; Q E G 7 SO D ;P N Q C 7 Q N O T J O N 7 F7 E Q J O V < I; X T G J O ; K8 N T N KJ G ;% [ A Ba J F K$ [ = %a " G ; Q ; C O N P ; 8 9 X < I $ > " 6 ( % @ # 4 " ’ ; ; " 9 ’ 5 4 2 7 ( 6 ( 9% A ’ 7 ( 6 0 ; 4 " 9 L 2 # " 6 (% 5 " 6 % 9 " 6 ( A ; ’ % ’ A= ’ 5 4 2 5 ’ 6 = ’ 5 4 2 5 ’ 6 % " 6 ’ 2 # * E= E J E% E( J ? 发展新型清洁 !! 为了保护环境 和 节 约 石 油 资 源 " 汽车燃料势在 必 行 9最 近 的 研 究 表 明 " 碳酸二甲酯 作为添加 剂 能 够 显 著 地 改 善 柴 油 和 汽 油 的 燃 烧 特
C , " % . " ) * $ 9 J ) P " # * $ * ( )( 1 * ’ "; # & ( # * 14 $ * / % $ * " @ 5 2 ?( 0 / @H . " * ’ 9: $ % < ( ) $ * " Q ?
H ’ F 0 ( # 5 0 " #"3%$ ’ " # 6 " 2") ’ %U 0 ’ " # ( # ’ " # " # + + + +"[ +, E +
和b之间所以取7当采用相对测量时对于同一粘度计其尺寸固定qn0为常数因此h的值也固定称之为仪器常数对于临界温度比较高的物质如果粘度测量的温度远低于临界温度的值可视为由于碳酸二甲酯在常温下为液态临界温度高不易挥发所以取由此可见如果仪器常数h已知只要测出液体流过毛细管的时间就可以确定出运动粘度5进而由液体的密度计算出动力粘度
$ G @ $ B $ [ $ " ! $ B B [ = ! ! $ # ! [ = A ? $ # B [ = A # ! % ! [ = $ ? ! % B [ % # ? ! = $ [ % ? = ! = B [ = A A $ > ! ! $ >> ! $ #> = " > ! ! !> $ $ $ = B " ! ! B> ! > !> $ = B ! > B> $ $ % ! A !> $ > ! ! A B> = % ? ! ? !> = % A = % = ! ? B> ! " !> = % > ! " B> = % ? ! B !> = % >
# % >
西 ! 安 ! 交 ! 通 ! 大 ! 学 ! 学 ! 报 !!!!!!!!!!!!!!!!!! 第 ! "卷! !
液相密度 ! 0 为毛细管中 P 为待测流体的气相 密 度 ! " 液柱的高度 ! # 为末端修正系数 > + 为重力加速度 ! 式" # 也可以改写为 = $ @ 6BH 6 5 ?< 其中 B" P 8 " 0 N> # + @? B Q" ) C# N# " # $
0! N> 78 Q # + 8B P# " " ! # 6B ! " = !? B Q! ) C# N# B N# 6 # ) C# 式中 $ 6 为流 动 时 间 % Q 为一定时 ! 为流体动力粘度 %
间6 内流过毛细管的流体体积 % 7 为 动能修 正系 数 % 为待测流体的 ) 为毛细管长度 % N 为毛细管半径 % 8 "
第! "卷!第#期 $ % % !年#月
!
西!安!交!通!大!学!学!报
3 7 8 9 ! "! :# $ % % ! 5 ; <9
& ’()*+ ,’ -. / 0 +*& / +’ 1 ’*2 (* / 3 4 ) 5 / 1 6
碳酸二甲酯饱和液体粘度的实验研究
毕胜山 ! 吴江涛 ! 刘志刚 ! 孟现阳
% ’ ( ) 在此仅 给 出 常 数 @& A H 的 值% @ ]> [ # ! "f= %‘= $ $ $ $ ) 这些仪器常数是用纯 Q S H]$ [ = > $f= %‘? S >
图 =! 粘度测量装置简图
!! 实验结果及分析
本文对 $ B ! [ $ " !"! B ! [ = % >@ 温度区间碳酸二 甲酯的饱和液体粘 度 进 行 了 测 量 ) 每A@ 测定一组 数据 ) 共测量了 $ 每个温度点都至少测量 = 组 数 据) 时间误差小于 % ! 次后取平均值 ) [ " > a> 实验用碳酸二甲酯饱和液体由唐山朝阳化工厂 提供 ) 纯度 高 于 # 质 量 分 数# ) 具体的实验结 # [ Aa " 果见表 => 其中 密 度 值 来 自 于 文 献 ’ ) 密度不确定 B( 度小于 $a > 表 =! 碳酸二甲酯饱和液体粘度的实验数据
!’ 人& 仅仅研究 了 $ # B [ = A( ! % B [ = A和! = B [ = A@ 三个
温度点的碳酸二甲酯粘度 9 本文 的 主 要 工 作 是 利 用 自 行 设 计 ( 改型的乌别 洛特 ! # 毛细 管 粘 度 计 对 碳 酸 二 甲 酯 的 饱 ( W W ; 8 7 D K ; 和液体 粘 度 进 行 了 系 统 的 实 验 研 究 " 温度范围为
有这方面的研究工作都需要大量的碳酸二甲酯的热 物性数据为基础 9 根 据 文 献 调 查 发 现" 到 目 前 为 止"
&’ 只有 R 7 S T F J Q等人 $ 在 $ # ! [ = A"! A ! [ = A@ 的 温度
区 间 对 碳 酸 二 甲 酯 粘 度 作 了 研 究9 +S J 8 ; F J K T等
< ?"
8
" # ! " # >
7 Q " # A " B ) C# N# # 式中 % @&H 与 温 度 无 关! < 随温 5 为 流 体 运 动 粘 度! H?
度的升高而降低 > 动能修正系数 7& 末 端 修 正 系 数# 与 毛 细 管 管 端的形状及流动的雷 诺 数 N ( 有关
’ >(