一种气液两相泡状液体粘度测量方法及液相粘度测量装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种气液两相泡状液体粘度测量方法，包括以下步骤，a、选取糖浆，将干冰颗粒喷入糖浆内并搅拌均匀，待干冰颗粒在糖浆内升华，制成均匀稳定的泡状流糖浆；b、将制成的泡状流糖浆装入透明的溶液盛放器内，采用液相粘度测量装置对糖浆的粘度进行测量。液相粘度测量装置，包括工作台，流变仪、激光发射器、高速相机以及计算机，在流变仪的下方设置有溶液盛放器，流变仪、激光发射器以及高速相机经传输线与计算机连接。测量方法和测量装置简便易于实施，实现气液两相泡状流瞬态和平均粘度的准确测量。而且该方法能够测量和分析气泡不同物理参数度对液相粘度的影响规律。
【专利说明】一种气液两相泡状液体粘度测量方法及液相粘度测量装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气液两相泡状液体粘度测量方法及液相粘度测量装置。
【背景技术】
[0002]为了改善单液体环境的传质和传热特性，不同直径的气泡常被用作添加剂注入液相中来实现这一目的。气泡的注入不仅改善了单液体相的传质和传热特性，也对液相自身的流变特性造成了巨大的影响。因此，准确理解气泡注入对液相流变特性产生的影响对于理解和预测气泡注入对液相物理特性的影响是非常必要的。
[0003]尽管国内外目前已经开发了多种粘度测量仪和流变仪，但因气泡在液相中的不稳定性，均无法直接用于泡状流粘度的测量。即气泡在浮力的作用下，会快速溢出液相。对于液相的选择只能选牛顿流体，而在众多的牛顿流体中还没找到合适的流体用于泡状流粘度的测量和研究，例如，传统的牛顿流体有水、血浆等，像以上两样气泡均不能稳定的悬浮在液体内形成均匀稳定的泡状流。
[0004]另外，常规流变仪很难捕捉气泡瞬态存在对液相流变特性的影响，并且以往测量装置中所使用的盛放被测液体的杯子都是采用金属材质，杯子本身不具有透光性，只能被用于传统的流变仪。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是:一种气液两相泡状液体粘度测量方法，及液相粘度测量装置，解决以往无法对泡状流粘度进行准确测量的问题。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种气液两相泡状液体粘度测量方法，包括以下步骤，
[0007]a、选取糖浆，将干冰颗粒喷入糖浆内并搅拌均匀，待干冰颗粒在糖浆内升华，制成均匀稳定的泡状流糖浆；
[0008]b、将制成的泡状流糖浆装入透明的溶液盛放器内，采用液相粘度测量装置对糖浆的粘度进行测量。
[0009]进一步的，在步骤a中，在进行搅拌的过程中对糖浆给予加热，以保持恒温，温度控制在30?50°C。
[0010]进一步的，所述的干冰颗粒经干冰喷枪喷入糖浆内。
[0011]一种液相粘度测量装置，包括工作台，在工作台上设置有流变仪、激光发射器、高速相机以及计算机，在流变仪的下方设置有上述的溶液盛放器，所述的流变仪、激光发射器以及高速相机经传输线与计算机连接。
[0012]进一步的，所述的溶液盛放器包括方形透明杯以及用于盛放泡状流糖浆的圆形透明杯，所述的圆形透明杯放置在方形透明杯的内腔中，在圆形透明杯外壁与方形透明杯内壁之间的空间内注入有清水。
[0013]进一步的，所述的溶液盛放器整体呈立方体方体结构，溶液盛放器内腔呈圆柱形结构，且该溶液盛放器采用有机透明玻璃制成。
[0014]进一步的，所述的液相粘度测量装置还包括同步器，所述的计算机经同步器分别与流变仪、激光发射器以及高速相机形成传输连接。
[0015]本发明的有益效果是:测量方法和测量装置简便易于实施，实现气液两相泡状流瞬态和平均粘度的准确测量。而且该方法能够测量和分析气泡不同物理参数度(如气泡大小、体积分数和瞬态变形)对液相粘度的影响规律。
[0016]本发明的液相粘度测量装置具有测量原理简单、易于实施，可同步获得气泡变形和其运动特征对液相流变特性的影响。仅需制备出稳定均匀的泡状溶液，即可方便地研究气泡存在时对液相流变特性的影响规律。不论是对于含气泡液体、还是对于含颗粒液体，都可对粘度进行准确的测量。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0018]图1是含气泡被测液体生成装置的结构图；
[0019]其中，10、干冰颗粒喷枪，11、传动装置，12、搅拌桨；
[0020]图2是本发明液相粘度测量装置的结构示意图；
[0021]图3是本发明溶液盛放容器的结构图；
[0022]其中，20、激光发射器，21、高速相机，22、同步器，23、计算机，24、流变仪，25、溶液盛放器，251、方形透明杯，252、圆形透明杯，253、圆形透明杯外壁与方形透明杯内壁之间的空间。
【具体实施方式】
[0023]现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0024]一种气液两相泡状液体粘度测量方法，包括以下步骤:
[0025]a、选取糖浆，将干冰颗粒喷入糖浆内并搅拌均匀，待干冰颗粒在糖浆内升华，制成均匀稳定的泡状流糖浆；在进行搅拌的过程中对糖浆给予加热，以保持恒温，温度控制在30 ?50?。
[0026]b、将制成的泡状流糖浆装入透明的溶液盛放器25内，采用液相粘度测量装置对糖浆的粘度进行测量。
[0027]干冰颗粒经干冰喷枪喷入糖浆内，如图1所示，含气泡被测液体生成装置，该装置主要用于制作均匀稳定的泡状流糖浆，主要包括干冰发生器、干冰颗粒喷枪10、传动装置
11、搅拌浆12、用于盛有糖浆的容器，先将糖浆装在容器内，然后经输送管将干冰颗粒送至干冰颗粒喷枪10中，由干冰课题喷枪10将干冰颗粒喷到盛有糖浆的容器内。喷枪一边喷、搅拌浆12 —边搅拌，以便生成均匀的泡状溶液。为了使生成的泡状流尽可能的均匀，每次生成的泡状溶液不能太多。如需一次生成较多的泡状溶液，可以通过调节锁紧螺钉调节搅拌浆12的高度，进行泡状溶液的分层制备。通过调节搅拌桨12的转速和更换颗粒喷枪上喷孔的直径可以生成含不同尺寸气泡和不同体积分数的泡状流糖浆。
[0028]如图2所示，一种液相粘度测量装置，包括工作台，在工作台上设置有流变仪24、激光发射器、高速相机21以及计算机23，在流变仪24的下方设置有溶液盛放器25，流变仪24、激光发射器以及高速相机21经传输线与计算机23连接。为实现同步传输，液相粘度测量装置还包括同步器22，计算机23经同步器22分别与流变仪24、激光发射器以及高速相机21形成传输连接。
[0029]工作时，将制备好的泡状流糖浆适量加入溶液盛放器25内，并将激光发射器20、流变仪24、高速相机21和计算机23接通电源处于待机状态，当计算机23发出指令时，先传给同步器22，然后再由同步器22分发给激光器、流变仪24和高速相机21，让三者同时工作。激光发射器20发出激光照亮溶液中气泡的分布和运动特征，由高速相机21记录下来，而流变仪24同步记录对应时刻下溶液的粘度。并且流变仪24和高速相机21将记录下来的数据传回计算机23保存，便于后续处理和分析。液相粘度测量装置原理简单、易于实施，可同步获得气泡变形和其运动特征对液相流变特性的影响。
[0030]如图3所示，溶液盛放器25包括方形透明杯251以及用于盛放泡状流糖浆的圆形透明杯252，圆形透明杯252放置在方形透明杯251的内腔中，在圆形透明杯252外壁与方形透明杯251内壁之间的空间253内注入有清水。这种结构的溶液盛放器25，当激光发射器20从溶液盛放器25的侧壁照射进去的时候，由于外壁是平面状的，这样可以减少激光反射和散射，提高光的穿透性，从而使高速相机21能拍照糖浆内部清晰的气泡分布图。
[0031]上述结构的溶液盛放器25需要注入清水，相对比较麻烦，溶液盛放器也可以制成一体结构，溶液盛放器内腔呈圆柱形结构，且该溶液盛放器采用有机透明玻璃制成，这种结构的溶液盛放器整体结构比较简单，不需要再往里面注入清水，使用更加方便。
[0032]本发明中，利用干冰颗粒经过液体快速升华的物理现象和糖浆固有的大粘性特征，生成均匀稳定的泡状流。也就是用粘稠的糖浆(为透明的牛顿流体)将所需测量尺度的气泡束缚住，通过搅拌生成均匀的被测泡状流；然后利用液相粘度测量装置对其进行测量，通过对比有无气泡时糖浆的粘度，实现气液两相泡状流瞬态和平均粘度的准确测量。而且该方法能够测量和分析气泡不同物理参数度(如气泡大小、体积分数和瞬态变形)对液相粘度的影响规律。测量装置能够长时间得观察和测量、并同时记录气泡在剪切运动状态下的变形特征以及对液相流变特性的影响。测量重复性好，为了准确测量气泡对液相流变特性的影响，可对一次制备的溶液，进行分组多次测量。
[0033]之所以选用糖浆，首先它是牛顿流体，其次其粘度可以将所需测量的微气泡束缚住，生成稳定的泡状流，相对其他的牛顿流体，像水和血浆等，使用糖浆取材比较方便，容易购买到，并且在试验的过程中不会产生有毒物质，使用相对安全环保。
[0034]以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【权利要求】
1.一种气液两相泡状液体粘度测量方法，其特征是，包括以下步骤， a、选取糖浆，将干冰颗粒喷入糖浆内并搅拌均匀，待干冰颗粒在糖浆内升华，制成均匀稳定的泡状流糖浆； b、将制成的泡状流糖浆装入透明的溶液盛放器(25)内，采用液相粘度测量装置对糖浆的粘度进行测量。
2.根据权利要求1所述的一种气液两相泡状液体粘度测量方法，其特征是，在步骤a中，在进行搅拌的过程中对糖浆给予加热，以保持恒温，温度控制在30?50°C。
3.根据权利要求1所述的一种气液两相泡状液体粘度测量方法，其特征是，所述的干冰颗粒经干冰喷枪喷入糖浆内。
4.一种液相粘度测量装置，其特征是，包括工作台，在工作台上设置有流变仪(24)、激光发射器(20)、高速相机(21)以及计算机(23)，在流变仪(24)的下方设置有上述的溶液盛放器(25)，所述的流变仪(24)、激光发射器(20)以及高速相机(21)经传输线与计算机(23)连接。
5.根据权利要求4所述的一种液相粘度测量装置，其特征是，所述的溶液盛放器(25)包括方形透明杯(251)以及用于盛放泡状流糖浆的圆形透明杯(252)，所述的圆形透明杯(252)放置在方形透明杯(251)的内腔中，在圆形透明杯(252)外壁与方形透明杯(251)内壁之间的空间(253)内注入有清水。
6.根据权利要求4所述的一种液相粘度测量装置，其特征是，所述的溶液盛放器整体呈立方体方体结构，溶液盛放器内腔呈圆柱形结构，且该溶液盛放器采用有机透明玻璃制成。
7.根据权利要求4所述的一种液相粘度测量装置，其特征是，所述的液相粘度测量装置还包括同步器(22)，所述的计算机(23)经同步器(22)分别与流变仪(24)、激光发射器(20)以及高速相机(21)形成传输连接。
【文档编号】G01N11/00GK104132867SQ201410331423
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】庞明军, 徐一丹, 巢建伟, 刘文明, 高光藩 申请人:常州大学