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毛细管粘度计的工作原理及创新设计姓名：王根华学号：1411081569学院：机械工程与力学学院班级：14机械研究生2班1.工作原理设不可压缩的粘性流体在水平管中作稳态层流流动，并设所考察的部位远离管道进、出口，且流动为沿轴向(z 方向)的一维流动，如下图所示:物理模型：1. 稳态、层流、不可压缩牛顿型流体2. 沿ｚ方向的一维流动，0==θu u r ，0≠z u3. 远离进出口柱坐标下的连续性方程：0)()(1)(1'=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂z r u zu r ru r r ρρθρθρθ （1） 式中，z r u u u z r 和、为方位角；为轴向坐标；为径向坐标；为时间；θθθ.' 分别是流速在柱坐标（r,θ,z ）方向上的分量。
可简化为：0=∂∂zu z（２） 柱坐标的奈维-斯托克斯方程： r 分量()⎭⎬⎫⎩⎨⎧∂∂+∂∂-∂∂+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂∂∂+∂∂-=∂∂+-∂∂+∂∂+∂∂22222222111'z u u r u r ru r r r v r p zuu r u u r u r u u u r rr d r z r r r r θθρθθθθθ（３）θ分量()⎭⎬⎫⎩⎨⎧∂∂+∂∂+∂∂+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂∂∂+∂∂-=∂∂++∂∂+∂∂+∂∂2222222111'z u u r u r ru r r r v r p r zuu r u u u r u r u u u r d z r r θθθθθθθθθθθρθθ（４）z 分量⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂+∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂+∂∂-=∂∂+∂+∂∂+∂∂+∂∂2222111'z u u r r u r r r v z p zuu r u u u r u r u u u z z z d z z z z z r z θρθθθθ （５）现在先考察z 方向的奈维-斯托克斯方程。
对于一维稳态流动，式（5）中的0,0'==∂∂r zu u θ，;0=θu 由于流动对于管轴对称，0=∂∂θzu ，022=∂∂θzu 。
Goettfert毛细管流变仪的知识（销售过程中的参考材料）橡塑材料具有流变行为。
流变，即流动和变形的总称。
变形行为的研究一般用旋转流变仪，它是在较小变形水平上的动态测试，以弹性模量、粘性模量和损耗因子等三个主要参数对材料进行表征。
主要应用于理论研究。
流动行为的研究一般用毛细管流变仪，它是在剪切应力的作用下，使熔体产生流动。
直接测量剪切应力和剪切应变速率两个参数，可计算出粘度随剪切速率的变化曲线，即粘度曲线。
毛细管流变仪测量方法更贴近生产过程，对工业上的材料研发及生产具有直接的指导意义。
α=σ/ ý 式中：α-剪切粘度（Pa s）σ-剪切应力（Pa）ý-剪切应变速率（1/s）粘度是流动的阻力。
粘度具有温度依赖性和应变速率依赖性。
粘度的应变速率依赖性可用一筒料，一次试验得到，８～１０个不同速率的数据点。
粘度的温度依赖性一般需要不同温度下的多次试验才能得到。
一、毛细管流变仪的主要技术指标和功能：1、最大力值剪切应力=应力因子×剪切力力值越大，剪切应力越大，可测的粘度越大；力值越大，活塞速度越高，剪切速率越大。
2、最大速度及动态速度比剪切应变速率=应变因子×活塞速度速度越高，剪切速率越大，即可进行高速剪切。
动态速度比= 最低速度：最高速度动态速度比越大，剪切速率范围越大。
例如：RT2000 动态速度比为1：400，000 剪切速率范围可跨越5个半数量级。
3、最大剪切速率取决于①最大力值；②料筒直径；③口模的直径（直径越小，剪切速率越大）4、最大口模长径比长径比越大，入口压力效应越小。
长径比≧40 可不进行Bagley校正。
但制造大长径比的口模工艺困难，所以，现在最大长径比为40零口模只具有理论意义，实际上误差很大，Goettfert不推荐使用。
5、料筒直径及个数料筒直径：直径越大，装料越多，数据点越多。
不同的测试功能需要不同的直径，MFR测试，标准规定为9.5mm；热传导测试需要大直径的料筒；PVT测试对料筒直径也有要求。
毛细管流变仪功能及特点毛细管流变仪是一种用于研究和测定物质的流变性质的仪器。
它通过测量物质在外力作用下产生的应变和应力之间的关系来探究物质内在的力学性质。
下面我们来详细介绍一下毛细管流变仪的功能和特点。
功能毛细管流变仪主要是用来测量物质在流变学条件下的性质，并且通过精确的测量得出流变学参数，从而研究物质的力学行为。
具体的功能如下：测量应力和应变毛细管流变仪的主要功能是测量物质在应力下发生的应变。
当物质受到外力作用时，由于其内在结构的变化，会产生一定量的应变。
毛细管流变仪可以通过在试样上施加一定的应力，来测量物质的应变值。
测量剪切粘度毛细管流变仪还可以测量物质在剪切应力下的粘度。
当物质受到剪切作用时，内部分子间的相互作用力会发生变化，导致物质的粘度发生变化。
毛细管流变仪可以精确地测量物质的剪切粘度，从而为科学研究和工业生产提供重要的参考数据。
分析物质的流变特性毛细管流变仪可以帮助我们更深入地理解物质的流变特性。
通过测量物质的应变和应力之间的关系，可以获得物质的一些重要流变学参数，如弹性模量、黏弹性模量、流变指数等，从而对物质的力学特性有更全面的了解。
特点毛细管流变仪具有以下一些特点：精度高毛细管流变仪采用先进的测量技术和精密的控制系统，可以实现精度高、稳定性好的测量结果。
通过对试样的测量，可以获得非常精确的流变学参数，为科学研究和工业生产提供了可靠的数据支持。
测量范围广毛细管流变仪可以测量多种类型的物质，覆盖了从低粘度的液体到高粘度的固体的范围。
无论是粘度高低、状态液态或固态、化学特性如何，毛细管流变仪都能处理。
实验过程简便毛细管流变仪操作简单，通常只需要插上适当的传感器，设置合适的实验参数，即可进行测量。
传感器可以方便地悬挂于试样上方或插入试样中，实验过程非常简便。
灵敏度高毛细管流变仪能够精确、快速地测量试样的流变学参数，并对试样的变化做出及时的反应。
其灵敏度高，能够准确感知试样在不同温度、压力和剪切速率下的流变特性变化。
毛细管流变仪毛细管流变仪可以测定高分子材料的流动性和固化速度，可绘制高分子材料的应力应变曲线、塑化曲线，测定软化点、熔融点、流动点的温度。
测定高分子材料熔体的粘度及粘流活化性，还能讨论熔融纺丝的工艺条件。
目录功能特点参数配置功能1、毛细管流变仪为测定高分子材料的流动性和固化速度。
测定高分子材料熔体的粘度及粘流活化性，还能进行讨论熔融纺丝的工艺条件。
2、毛细管流变仪可绘制高分子材料的应力应变曲线、塑化曲线，测定软化点、熔融点、流动点的温度。
3、毛细管流变仪流变仪为计算机测控智能化恒压式毛细管流变仪，能在恒压下和恒速度下工作，通过计算机测定各种压力作用下的各种规格毛细管在不同的升温速率下、不同温度时的挤出速度。
通过计算机，记录挤出速度、压力和加热温度，自动处理成粘度数，并绘制曲线，打印完整报告单。
特点1、毛细管流变仪可以测定高聚物的软化点、熔点、流动点、粘度粘流活化能，热固性材料的固化温度等性能指标。
2、毛细管流变仪采纳负荷加载，设计合理，计算机掌控并实现负荷连续加载，掌控精度高，稳定性能好。
3、控温系统及掌控方式性能优越，利于测定不同温度下高分子材料的变化及相关性能。
此仪器用计算机掌控并绘制试验曲线，显试时时曲线变化，并得出的agen—poiseuille、Rabinowitsch、melt flow rute等方程数据。
参数1、控温范围：室温～400℃±1℃2、升温速率：1，2，3，4，6℃/min，连续可调，并可快速升温3、控温精度：显示±0.5℃，辨别率：0.1℃4、塞头直径：φ11.28 —0.05 mm—0.012mm5、塞头面积：1cm 26、工作电源：220V，50Hz,功率400W7、测定压力范围：1—50MPa±1%8、出料口规格（直径×长度）：1×5、1×10、1×20、1×40（mm×mm）9、出料口材料：碳化钨10、传感器的额定负荷值：5KN11、负荷测量精度：±1%12、负荷辨别率：100000码13、速度设定：500mm/min — 0.001 mm/min14、位移精度：±0.5%15、变形精度：±1%16、变形辨别率：0.01mm配置1、主机一套2、高精度控温表带升温速率1块3、日本松下伺服掌控系统一套4、日本松下电机1台5、数据采集系统一套6、数据处理系统一套7、高精度数显标尺1块8、高精度传感器一只9、联想品牌计算机一套10、彩色喷墨打印机一台11、专用试验软件一套（含光盘一张）12、专用工具一套13、说明书一份14、保修卡一份15、合格证书一份。
实验3用毛细管流变仪测定聚合物熔体的流变性能当温度处于流动温度（或熔点）与分解温度之间时，线型聚合物呈现粘流态，成为熔体。
绝大多数线型聚合物的成型加工都是在熔融态进行的，特别是热塑性塑料的加工。
例如，树脂要加热到粘流温度以上才能模塑、挤出、吹塑、浇注薄膜、注射成型或者熔融纺丝等，即必须通过物料的粘性流动来实现。
因此，研究聚合物熔体的流变性是正确进行加工成型的重要理论基础。
一、实验目的1. 了解聚合物的流变行为及其重要性。
2. 掌握使用挤压式毛细管流变仪测量聚合物流变特性的方法。
3. 测定聚丙烯的流动曲线和表观粘度与剪切速率的依赖关系。
二、实验原理高分子聚合物流变行为的测定，对加工及合成都是极其重要的。
因为对聚合物进行成型加工时一般都包括一个熔体在压力下的挤出过程，用流变仪可以测定熔体在毛细管中的剪切应力和剪切速率的关系，直接观察挤出物的外形，通过改变长径比来研究熔体的弹性和不稳定流动，测定聚合物的状态变化等。
对聚合物流变性能的研究，不仅可为加工提供最佳的工艺条件，为塑料机械设计参数提供数据，而且可在材料选择、原料改性方面获得有关结构和分子参数等有用的数据。
所以，聚合物流变学已成为塑料成型加工工艺的理论基础之一。
目前用来研究聚合物流变性能的仪器主要有三种：落球式粘度计，转动式流变仪，毛细管流变仪。
γ&1～106 s），所以用得较多。
由于毛细管流变仪测定熔体的剪切速率范围较宽（=10聚合物在料筒中被加热熔融后，在一定负荷作用下，面积为1cm2的柱塞将聚合物熔体经由毛细管挤出，通过位移测量由电子记录仪自动记录挤出速度，另一记录笔同时记录温度。
经过计算，可以求得剪切应力、剪切速率和粘度的关系以及力学状态变化（软化点、熔融点和流动点）。
本实验使用XLY-Ⅱ型挤压式毛细管流变仪，仪器原理如图3-1所示。
Array图3-1毛细管式流变仪原理图由该流变仪可测得熔体通过毛细管的挤出速度v（如图3-2记录的流动速率曲线所示）。
