一种超临界二氧化碳物系粘度测定仪及其测试方法技术

本发明专利技术公开了一种超临界二氧化碳物系粘度测定仪及其测量方法，包括进料系统、测试釜、支架、电动曲柄系统、恒温箱，所述进料系统由二氧化碳储罐、物料罐、压缩机、高压计量泵、高压软管I、高压软管II、单向阀I与单向阀II组成，所述测试釜由封头、釜体、O型圈、釜腔、落球、上端针阀、下端针阀、射流混合器、力敏传感器I、力敏传感器II、放空阀、压力表、温度表、连接螺栓组成，所述射流混合器由喷嘴、吸入管、渐缩段、扩散段组成，本发明专利技术可以调整测试角度，并能够对流体进行充分混合。本发明专利技术优点在于，测量范围广，能够测量至100MPa的高压与200℃的高温，也能应对各种粘度的流体；同时本发明专利技术还具有高测量精准度的优点。量精准度的优点。量精准度的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种超临界二氧化碳物系粘度测定仪及其测试方法


[0001]本专利技术涉及一种粘度测定仪及其测试方法，尤其涉及一种落球式超临界二氧化碳物系粘度测定仪及其测试方法。

技术介绍

[0002]温度和压力均处于临界点以上的流体体称为超临界流体。它既具有气体的性质，可以很容易地压缩或膨胀，又像液体一样，具有较大的密度，它的粘度比液体小，有较好的流动性和热传导性能。在超临界流体的氧化、喷涂、纳微米制备等诸多应用过程中，流体粘度是一个必不可少的参数，因此，专利技术一种超临界二氧化碳物系粘度测定仪具有重大意义。CN207439863 U公开了一种高温高压粘度计,能够测高温、高压状态下的复杂体系流体的粘度和随着温度、压力的变化，从物质变成可流动的流体的粘度；CN205670108 U公开的粘度测试仪，提供了一种具有高精度、高效率、易操作的高温高压重力感应式落球法液体粘度测试仪；CN 212083162 U公开高温高压落球粘度计量装置，同步模拟同一温度、压力储层条件下不同驱替液粘度对驱替效果的影响，上述的几种测试仪，量程范围有限，同时也存在物系混合不充分而引起的测量精密度问题。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种超临界二氧化碳物系粘度测定仪及其测试方法，实现了超临界二氧化碳的高效精准粘度测量。
[0004]本专利技术提供的一种超临界二氧化碳物系粘度测定仪，包括进料系统与测试系统，进料系统包括物料罐、高压计量泵、单向阀I、二氧化碳储罐、压缩机、单向阀II、高压软管I和高压软管II，其中，物料罐、高压计量泵、单向阀I依次连接并通过高压软管I与测试系统连通，二氧化碳储罐、压缩机、单向阀II依次连接并通过高压软管II与测试系统连通；测试系统包括测试釜、支架、电动曲柄系统、恒温箱，测试釜由支架支撑并可绕支点旋转，电动曲柄系统一端与测试釜的近上端或下端处连接，电动曲柄系统用于控制测试釜的倾斜角度，测试釜、支架、电动曲柄系统置于恒温箱内。
[0005]进一步的，所述测试釜具有釜体和釜腔，包括封头、O型圈、落球、上端针阀、射流混合器、放空阀、下端针阀、力敏传感器I、温度表、压力表、力敏传感器II、连接螺栓，其中，封头与釜体通过连接螺栓和O型圈密封连接，射流混合器通过法兰安装在测试釜外侧壁并与釜腔相连通，力敏传感器I、力敏传感器II分别设于釜腔上下两端，落球置于釜腔内，上端针阀、下端针阀分别设于釜腔的上部和下部，上端针阀、下端针阀用于阻挡或释放落球。
[0006]进一步的，所述射流混合器包括依次连通的喷嘴、渐缩段、扩散段，吸入管、吸入管设于喷嘴侧壁并与渐缩段相连通。
[0007]进一步的，所述单向阀I通过高压软管I与吸入管相连，单向阀II通过高压软管II与喷嘴相连。
[0008]进一步的，所述釜体测试釜上还设有用于释放釜腔内压力的放空阀、测试釜腔内
物理指标的温度表与压力表。
[0009]进一步的，所述支架包括旋转轴承、支撑杆、底座，旋转轴承与测试釜连接。
[0010]进一步的，所述电动曲柄系统包括连接连接轴承I、定长曲柄、连接轴承II、可调曲柄、连接轴承III和电机，定长曲柄通过连接轴承I与测试釜连接，可调曲柄的为可伸缩结构；可调曲柄越短，测试釜的倾斜角度α越大，越适合测试粘度小的流体；反之，可调曲柄越长，测试釜倾斜角度α越小，越适合测试粘度大的流体，定长曲柄与可调曲柄间通过连接轴承II连接，电机用于控制可调曲柄转动，通过控制可调曲柄的长度和转动角度，使测试釜循环运动或使测试釜处于不同的倾斜状态，实现超临界二氧化碳物系的充分混合及粘度测定。
[0011]进一步的，所述进料系统与测试釜所能承受的最大压力为100MPa，最高温度为200℃。
[0012]本专利技术提供的一种超临界二氧化碳物系粘度测定仪的使用方法，其特征在于，测量时，将流体通入到测试釜中，调整好角度后打开针阀放下落球，并由力敏传感器测定落球下落时间，代入如下粘度计算公式计算出流体粘度：η=[d2(ρ0‑
ρ)gtsinαf
w
]/(18l)其中，η为流体粘度；d为落球直径；ρ
0 为落球密度；ρ为流体密度；g为重力加速度；l为钢球匀速下落的某段距离；t为钢球在距离l内的下落时间；f
w 为管壁影响的修正系数，可通过测定标准状态下水的粘度测得；α为倾斜角度。
[0013]本专利技术的优点是：本超临界二氧化碳物系粘度测定仪具有整体结构紧凑简单、使用方便、测量范围宽及测量精度高的优点，应用前景广阔。
附图说明
[0014]图1为超临界二氧化碳物系粘度测定仪系统组成图；图2为测试系统侧视图；图3为测试釜剖视正视图；图4为测试釜剖视侧视图；图5为旋转支架侧视图；图6为电动曲柄系统正视图；图7为电动曲柄系统侧视图；图8为射流混合器剖视图；图9为最小倾斜角度；图10为最大倾斜角度；
图11为可变曲柄最长状态；图12为可变曲柄最短状态。
[0015]图中编号为：1、物料罐2、高压计量泵3、单向阀I4、二氧化碳储罐5、压缩机6、单向阀II7、高压软管I8、高压软管II9、测试釜10、旋转支架11、电动曲柄系统12、恒温箱9
‑
1、封头9
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2、O型圈9
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3、落球9
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4、上端针阀9
‑
5、射流混合器9
‑
6、釜腔9
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7、放空阀9
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8、下端针阀9
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9、釜体9
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10、力敏传感器I9
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11、温度表9
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12、压力表9
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13、力敏传感器II9
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14、连接螺栓10
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1、旋转轴10
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2、支杆10
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3、底座11
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1、连接轴承I11
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2、定长曲柄11
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3、连接轴II11
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4、可调曲柄11
‑
5、连接轴III11
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6、电机。
具体实施方式
[0016]下面结合附图并通过实施例对本专利技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。
[0017]实施案例一如图1所示依次连接好物料罐（1）、高压计量泵（2）、单向阀I（3）、二氧化碳储罐（4）、压缩机（5）、单向阀II（6）高压软管（7）、高压软管II（8）、测试釜（9），并安装好测试釜（9）、支架（10）、电动曲柄系统（11）、恒温箱（12）的位置。
[0018]打开封头（9
‑
1），将落球（9
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3）放入釜腔（9
‑
6）靠近封头的上端，并关闭上端针阀（9
‑
4）顶住落球（9
‑
3），下端针阀（9
‑
8）处于打开状态，放入O型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳物系粘度测定仪，其特征在于，包括进料系统与测试系统，进料系统包括物料罐（1）、高压计量泵（2）、单向阀I（3）、二氧化碳储罐（4）、压缩机（5）、单向阀II（6）、高压软管I（7）和高压软管II（8），其中，物料罐（1）、高压计量泵（2）、单向阀I（3）依次连接并通过高压软管I（7）与测试系统连通，二氧化碳储罐（4）、压缩机（5）、单向阀II（6）依次连接并通过高压软管II（8）与测试系统连通；测试系统包括测试釜（9）、支架（10）、电动曲柄系统（11）、恒温箱（12），测试釜（9）由支架（10）支撑并可绕支点旋转，电动曲柄系统（11）一端与测试釜（9）的近上端或下端处连接，电动曲柄系统（11）用于控制测试釜（9）的倾斜角度，测试釜（9）、支架（10）、电动曲柄系统（11）置于恒温箱（12）内。2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳物系粘度测定仪，其特征在于：所述测试釜具有釜体（9
‑
9）和釜腔（9
‑
6），还包括封头（9
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1）、O型圈（9
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2）、落球（9
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3）、上端针阀（9
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4）、射流混合器（9
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5）、放空阀（9
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7）、下端针阀（9
‑
8）、力敏传感器I（9
‑
10）、温度表（9
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11）、压力表（9
‑
12）、力敏传感器II（9
‑
13）、连接螺栓（9
‑
14），其中，封头（9
‑
1）与釜体（9
‑
9）通过连接螺栓（9
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14）和O型圈（9
‑
2）密封连接，射流混合器（9
‑
5）通过法兰安装在测试釜外侧壁并与釜腔（9
‑
6）相连通，力敏传感器I（9
‑
10）、力敏传感器II（9
‑
13）分别设于釜腔（9
‑
6）上下两端，落球（9
‑
3）置于釜腔（9
‑
6）内，上端针阀（9
‑
4）、下端针阀（9
‑
8）分别设于釜腔（9
‑
6）的上部和下部，上端针阀（9
‑
4）、下端针阀（9
‑
8）用于阻挡或释放落球（9
‑
3）。3.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳物系粘度测定仪，其特征在于：所述射流混合器包括依次连通的喷嘴（9
‑5‑
2）、渐缩段（9
‑5‑
3）、扩散段（9
‑5‑
4），喷嘴（9
‑5‑
2）侧壁设有吸入管（9
‑5‑
1），吸入管（9
‑5‑
1）与渐缩段（9
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡德栋，王永荣，
申请(专利权)人：南通铂拓实验设备有限公司，
类型：发明
国别省市：