落球粘度计是一种基于Hoppler(或斯托克斯)原理设计的经典粘度测量仪器,通过测量金属球在重力作用下垂直穿过被测液体所需的时间来计算流体粘度。其利用球体在液体中自由下落的速度与液体粘度相关的原理进行测量。当球体在液体中下落时,受到重力、浮力和粘性阻力的作用。当球体达到稳定下落速度时,粘性阻力与重力、浮力达到平衡,此时球体的下落速度与液体的粘度成反比。通过测量球体在已知长度的液体中下落所需的时间,结合球体和液体的物理参数(如密度、直径等),可以计算出液体的粘度。
落球粘度计的操作流程及注意事项:
一、准备工作
1、仪器检查
确认测量管(粘度管)内壁清洁、无划痕或污渍,避免影响球体下落轨迹。
检查测试球体(如钢球、玻璃球)表面光滑、无缺损,直径符合测量范围要求。
验证计时系统(电子或机械)功能正常,电子计时器需校准至零点。
若仪器配备温度控制装置(如恒温水浴),提前设定目标温度并稳定液体温度。
2、环境控制
将仪器放置在水平、无振动的台面上,避免外界干扰。
确保实验室温度稳定,远离通风口或阳光直射,防止温度波动影响粘度测量。
3、液体准备
根据测量需求选择透明或半透明液体,避免悬浮颗粒或气泡干扰。
若需控制温度,将液体倒入测量管后,通过水浴或加热装置稳定至目标温度(通常需恒温10-15分钟)。
记录液体温度,因粘度对温度敏感,后续计算需代入温度修正系数。
二、操作步骤
1、安装球体
方法一(手动释放):用镊子夹取球体,轻放至测量管顶部液体表面,确保球体完q浸没且无初始速度。
方法二(释放装置):将球体固定在释放夹具中,调整至测量管中心位置,避免接触管壁。
2、释放球体并计时
手动计时:释放球体的同时启动秒表,观察球体下落至预设刻度线(如测量管底部)时停止计时,记录下落时间t。
自动计时:若仪器配备光电传感器或激光触发装置,球体通过起始和终止位置时自动记录时间,直接读取显示值。
重复测量:为减小误差,同一液体需重复测量3-5次,取平均值作为最终下落时间。
3、数据记录
记录每次测量的下落时间t、液体温度T、球体直径d及密度ρs、液体密度ρl(可通过密度计测量或查阅资料获取)。
四、清洁与维护
1、清洗测量管
测量完成后,用溶剂(如乙醇或去离子水)冲洗测量管,去除残留液体。
使用软毛刷或棉签清洁管壁,避免划伤内表面。
干燥后存放,防止灰尘或水汽影响下次使用。
2、球体保养
用溶剂清洗球体表面,去除油污或液体残留。
存放于干燥容器中,避免碰撞或腐蚀。
3、仪器存放
将测量管垂直放置于专用支架上,避免变形。
关闭温度控制装置(如水浴),断开电源,覆盖防尘罩。
五、注意事项
1、避免管壁效应
确保球体下落时与测量管壁距离大于球体直径的2.5倍,否则需修正斯托克斯公式(如采用Faxén修正)。
2、温度一致性
液体温度需均匀,避免局部温差导致密度或粘度分布不均。
3、球体选择
球体密度需显著大于液体密度(通常ρs/ρl>1.1),以确保下沉而非悬浮。
4、湍流控制
液体粘度过低时,球体下落速度过快可能引发湍流,需改用更小球体或调整测量管长度。
5、安全操作
处理高温液体或腐蚀性液体时佩戴防护手套和护目镜。
避免球体弹出测量管造成伤害,释放时保持安全距离。