流体的粘度是工质热物性研究的重要内容之一,它是化工、制冷、能源、材料等应用领域中不可缺少的基础数据.目前在CFCs替代研究中,许多工质的粘度数据都亟需扩充和完善.对于低粘度液体的测量,一般可用各种形式的毛细管粘度计、落球粘度计、旋转粘度计等进行,但难以得到高压下的精确数值.气体粘度的测量则难度更大. 本世纪初,以水蒸气为代表的低粘度流体粘度的测量由于工业发展的需要而逐渐展开.在测量方法上,大部分人沿用了测量液体粘度的方法,如落球法、旋转筒法、借助毛细原理设计的各种方法以及利用标准喷管的阻力损失来进行测量等等.但大多数测量的范围狭窄,结果不甚满意. 低频振动粘度计又称振动盘粘度计,它在工作时是利用一个在被测流体中作简谐衰减扭振的圆盘来测量粘度,通常盘是悬挂于一根高弹扭丝下,振动周期在10 s以上.由于其原理最先由Maxwell在18世纪提出,所以也有人称Maxwell型粘度计,它在低粘度流体的测量上得到比较高的精度.

    相关专家总结了气体粘度测量的诸多方法,首先利用振动盘粘度计来测量水蒸气的粘度,并得到了较高的精度,同时,他们在Maxwell理论的基础上,进一步发展了其测量理论,并又对设计进行了改进,使之可用于液体和融盐的粘度测定.其测量范围达到 30 MPa和500℃. 日本在Brown大学之后很快建立了自己的试验台位,他们分别采用融解石英和不锈纲作为扭丝和盘的材料,并将振动盘的初始振动改用电磁激振,设计了较好的高压定量加压系统, 整个测量系统的精度约1%.

    工作原理

    准备测量时，先将本体转动1个小角度，然后恢复原位，振动盘就会在弹性扭丝的作用下做振幅逐渐衰减的简谐扭转振动.由于小镜是跟随工作盘一起运动的，所以工作盘的运动轨迹可以通过记录从小镜反射出来的激光束的运动轨迹C到，由其运动轨迹可以直接得到振动的周期T和振幅的对数衰减率△，由这2个参数，可以追过工作方程计算出振动盘周围流体的粘度.

    气体的粘度测量

    我们利用自行研制的粘度试验台,首先对R152a气体进行了测量.由于气相粘度一般较小,国外利用低频振动粘度计进行测量时都采用相对测量法.本试验台用于气相粘度测量时发现,若采用绝对测量法,误差较大.所以,对R152a气体粘度的测量也采用了相对方法. 首先,对试验台在真空下的振动周期和对数衰减率随温度的变化进行测量然后测量了部分温度和压力下高纯氮气的振动周期和对数衰减率,并用实验中提供的氮气数据回归出测量公式中校正项与边界层厚度的关系;最后,在本试验台上对50～100℃及2.5 MPa范围内的R152a进行了粘度测量.