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Brookfield博勒飞在线粘度计FAST-101实现在线流变测量

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概述
实验/设备条件
样品提取
实验/操作方法
实验结果/结论
仪器/耗材清单

      经常有客户来询问有没有在线流变仪,能不能实现在线流变测量,作者根据流变理论、仪器测量原理及实际使用,对于这一问题进行分析,给大家一些参考意见!

一、客户对于在线流变测量的期待:

       根据客户对于在线流变的要求讨论,我们可以归纳为两种期待:1、在反应釜、容器或管道上实现自动采样及流变测试,这种要求是想实现流变测量的自动化,2、在反应釜、容器或管道上安装在线测量仪器,通过改变搅拌或流量(流速),得到物料的黏度变化或流变曲线。这两种要求略有不同,实现的方式、仪器的选择也会有不同。

二、可能使用的测量方式和仪器:

       根据流变学理论,要能实现流变测试一般需要通过改变剪切率来实现流变测量,相对应的方法就有能自行改变剪切率的仪器或者是通过改变流体的剪切率直接测量。目前理论上和实际中可能可用的在线测量仪器主要有毛细管压差、旋转法和震动法三种,1、毛细管法是通过自带的泵将管道或容器内的流体物料一恒定的流速泵入毛细管,测量两端的压力差,再计算出毛细管的剪切应力和剪切率,通过改变泵的流速改变剪切率,得到相应的流变曲线,2、旋转法是通过管路安装,物料经管路直接流入在线仪器,通过改变转子的转速直接改变剪切率,得到相应的流变曲线,3、震动法是探头直接安装在管道或容器、反应釜上,通过改变流速或搅拌速度,改变剪切率,得到相应的流变曲线。

三、不同方法的特点:

       1、毛细管法:完成一次测量约30分钟、适合均相纯液体、不适合高温、高压或含颗粒体系、不适合会固化样品、清洗要求高。

       2、旋转法:仪器复杂、不适合会固化样品、清洗维护要求高、测量灵敏度低(Zdi几十cP)

       3、震动法:仪器简单、清洗维护要求低、测量灵敏度高(SRV系列Zdi0.001cP)、适合各种非均相体系、适合高温、高压

四、非牛顿流体在线流变测量结果分析:

       实际测量中,测量的物料大部分是非牛顿流体,其中又以剪切变稀的居多,大部分又具有和时间相关的触变性,见下图:


20200608-590955171.jpg


       根据以上的流变曲线可以知道,如果在管道或容器中取样出来测和管道上马上测量,得到的测量结果是有可能不同的,因为物料经过剪切后,一旦撤掉剪切,物料的结构有可能不能马上回复或已经受到破坏,而毛细管法和旋转法都会有一个取样或从小管径管道进入样品腔的过程,物料会有一个恢复的过程,这样的测量与取样流变会有一些差异,需要注意;而震动法可以直接探测物料的细微差异,通过直接改变物料的运动,得到不同剪切率的流变曲线,下图是将SRV在线黏度计直接安装在管道上,通过改变泵的频率得到不同流量(剪切率)条件下的流变曲线。


20200608-450696289.jpg


       通过以上的分析和实例,可以看到,要实现在线流变测试是可以实现的,但是需要根据在线流变测试的真正目的,进行分析和选择相应的测试仪器,有些在线流变测试(期待1)建议可以采样进行实验室流变测量,似乎没有必要再去购买在线流变仪器;而在线流变测试(期待2)建议采用SRV在线黏度计,通过改变流速(流量)来进行真正意义上的流变学测量,直接安装在管道、容器或反应釜上的实测会发现更多的流变信息。当然在进行在线流变和实验室流变数据分析比较时,会涉及管道剪切率、流变特性、测量剪切率、安装位置等因素的综合影响,建议在实际安装和开展在线流变测试前,和我们一起详细交流,将可能遇到的问题和后续数据处理问题先行做好技术储备!

       以上的分析和建议,不涉及对任何测量方法和仪器的评论,个人的观点,供参考!



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