液體參數(shù)測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本實用新型涉及測量儀器/儀表技術(shù)領域，尤其涉及一種液體參數(shù)測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 粘度、表面張力是液體的主要物性參數(shù)，是石油化工、醫(yī)藥等工業(yè)領域檢測的重要 參數(shù)。粘度與表面張力的測量在科研、技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)品制造上具有重要的意義。測量液體 粘度的方法有毛細管法、旋轉(zhuǎn)柱法等。測量表面張力的方法有最大氣泡壓力法、氣泡幅頻當 量法等。
[0003] 本申請的申請人于2014年12月17日提交了兩份關(guān)于液體參數(shù)測量系統(tǒng)的專利 申請（201410785514. 2,201420802103. 5)，該兩份專利申請的內(nèi)容納入本申請作為參考。如 圖1所示，該液體參數(shù)測量系統(tǒng)包括：Tayl〇r氣泡流產(chǎn)生裝置；可視測量微管107,其具有 一微通道，該微通道的前端與Taylor氣泡流產(chǎn)生裝置相連通，后端連接至回收容器1108 ; 溫度傳感器組件（111、112)，設置于可視測量微管107的前端和后端；液膜厚度測量裝置 109,設置于可視測量微管107徑向的外圍；高速相機110,設置于可視測量微管107徑向的 外圍；以及數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)113,電性連接至溫度傳感器組件（111、112)、液膜厚度測 量裝置109和高速相機110。
[0004] 請繼續(xù)參照圖1，Taylor氣泡流產(chǎn)生裝置用于生成待測液體的Taylor氣泡流，包 括：驅(qū)動電機101，注射器102,第一調(diào)節(jié)閥103,壓縮氣瓶104,第二調(diào)節(jié)閥105和第一三通 管106。測量前，注射器注滿被測液體。驅(qū)動電機101啟動后，推動活塞芯桿向前運動，擠壓 待測液體流出，通過第一調(diào)節(jié)閥103調(diào)節(jié)后進入第一三通管106。打開壓縮氣瓶104,并調(diào) 節(jié)第二調(diào)節(jié)閥105的開度，使填充氣緩慢注入第一三通管106。注射器102中流出的待測液 體與壓縮氣瓶流出的填充氣在第一三通管106內(nèi)混合，形成穩(wěn)定的Taylor氣泡流。
[0005] 數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)113采集溫度傳感器（111、112)獲取的溫度信號、液膜厚度 測量裝置109測得的初始液膜厚度δ。、高速相機110捕捉的Taylor氣泡流的瞬時圖像。首 先，由Taylor氣泡流的多個瞬時圖像得到氣泡流的流速Ub，進而依據(jù)公式（1~3)由氣泡 周邊初始液膜厚度S。、氣泡流的流速Ub、可視測量微管107的微通道的內(nèi)徑D、待測液體的 密度pi計算當前溫度下待測液體的動力粘度μi和表面張力〇 :
[0006]
[0007] 公式1中，D表示可視測量微管107的微通道的內(nèi)徑（D= 2R);Ca= μ瓜/〇是 毛細常數(shù)；韋伯數(shù)We和雷諾數(shù)Re的計算公式為：
[0010] 公式1表示的氣泡微液膜厚度S。與毛細常數(shù)Ca之間的量化關(guān)系而設計的測量
[0008]
[0009] 系統(tǒng)，此關(guān)系式是由多種流體在多種流動條件下歸納得到的經(jīng)驗關(guān)系式，適用面廣，測量精 度高。
[0011] 在公式1，有兩個未知量-待測液體的動力粘度μi和表面張力σ。當被測液體 的表面張力σ已知時，可以通過一次測量（即一組Taylor氣泡流）來獲得待測液體的動 力粘度h。當被測液體的動力粘度h已知時，可以通過一次測量（即一組Taylor氣泡 流）來獲得待測液體的表面張力σ。當動力粘度Pi和表面張力σ都未知時，可以通過調(diào) 節(jié)Taylor氣泡流參數(shù)（待測液體流量和/或填充氣體量），來獲得兩組Taylor氣泡流，而 獲得兩個方程，對該兩個方程組成的方程組進行求解，即可同時測量動力粘度μ:和表面張 力〇 〇
[0012] 然而，圖1所示系統(tǒng)只能測量氣-液系統(tǒng)中液體的表面張力和粘度，而無法測量 液-液系統(tǒng)中液體的表面張力和粘度，但在化學工業(yè)、石油工業(yè)、食品醫(yī)藥等領域中，如溶 液萃取、油品添加劑設計、表面活性劑的開發(fā)應用中，都需要對液-液系統(tǒng)中液體的表面張 力和粘度進行測量。 【實用新型內(nèi)容】
[0013](一）要解決的技術(shù)問題
[0014]鑒于上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種液體參數(shù)測量系統(tǒng)，以實現(xiàn)液-液系 統(tǒng)中液體的表面張力和粘度的測量。
[0015](二）技術(shù)方案
[0016]本實用新型液體參數(shù)測量系統(tǒng)包括：第一供液管路和第二供液管路；混液部件 106,其第一接口和第二接口分別連接至第一供液管路和第二供液管路的后端；可視測量微 管107,其具有一透明的微通道，該微通道的前端與混液部件106的后端相連通；液膜厚度 測量裝置109和相機110,分別設置于可視測量微管107徑向的外圍，以及數(shù)據(jù)采集及分析 裝置113,與相機110和液膜厚度測量裝置109相連接。其中，第一供液管路提供連續(xù)的待 測液體Α，第二供液管路以添加泡的形式提供液體Β;待測液體Α和液體Β在混液部件106內(nèi) 混合，形成液-液柱塞流，待測液體A在液-液柱塞流中呈連續(xù)的液池形式，液體B在液-液 柱塞流中呈離散的液泡形式；液-液柱塞流流經(jīng)可視測量微管107的微通道；液膜厚度測 量裝置109透過可視測量微管測量微通道內(nèi)液泡周邊初始液膜厚度δ。，相機110透過可視 測量微管捕捉微通道內(nèi)液泡流動的多個瞬時圖像；數(shù)據(jù)采集及分析裝置113利用相機110 捕捉液泡流動的多個瞬時圖像得到液泡的表觀流速Ub，進而計算待測液體Α的動力粘度μ1 和/或表面張力σ。
[0017]優(yōu)選地，本實用新型液體參數(shù)測量系統(tǒng)中，第一供液管路和第二供液管路均包括： 驅(qū)動電極、注射器和調(diào)節(jié)閥；其中，注射器存儲液體，其活塞芯桿的后端由相應驅(qū)動電機驅(qū) 動，其出口通過相應調(diào)節(jié)閥連接至混液部件106的相應接口。
[0018]優(yōu)選地，本實用新型液體參數(shù)測量系統(tǒng)還包括：第三管路，包括：壓縮氣源104和 調(diào)節(jié)閥105 ;其中，在進行液-液系統(tǒng)中液體參數(shù)測量時，第一供液管路和第二供液管路中 的調(diào)節(jié)閥打開，第三管路中的調(diào)節(jié)閥關(guān)閉；在進行氣-液系統(tǒng)中液體參數(shù)測量時，第一供液 管路和第三供液管路中的調(diào)節(jié)閥打開，第二管路中的調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，第一供液管路、第三管路 和混液部件106構(gòu)成Taylor氣泡流產(chǎn)生裝置。
[0019] 優(yōu)選地，本實用新型液體參數(shù)測量系統(tǒng)中，混液部件106為"T"型三通件，其第一 直通接口連接至第一供液管路中調(diào)節(jié)閥103的出口，其旁通接口連接至第二供液管路中調(diào) 節(jié)閥123的出口。
[0020] 優(yōu)選地，本實用新型液體參數(shù)測量系統(tǒng)還包括：調(diào)溫管路124,連接于混液部件 106和可視測量微管107之間，其主體部分被置入溫控腔125內(nèi)。
[0021] 優(yōu)選地，本實用新型液體參數(shù)測量系統(tǒng)中，溫控腔125為水浴/油浴/空氣浴電加 熱類型的溫控腔。
[0022] 優(yōu)選地，本實用新型液體參數(shù)測量系統(tǒng)還包括：溫度傳感器111、112,設置于可視 測量微管107的前端和/或后端；和/或回收器108,連接于可視測量微管107的微通道的 后端。
[0023] 優(yōu)選地，本實用新型液體參數(shù)測量系統(tǒng)中，相機110的拍攝速率不小于1000幀/ 秒；液膜厚度測量裝置為激光共焦距位移測量計或橢偏儀，其測量精度大于〇. 1μm;液膜 厚度測量裝置109和相機110所對應的可視測量微管107上的面為平面。
[0024] 優(yōu)選地，本實用新型液體參數(shù)測量系統(tǒng)中，可視測量微管107為外方內(nèi)圓的透明 玻璃管，其內(nèi)徑小于1. 5mm。
[0025] 優(yōu)選地，本實用新型液體參數(shù)測量系統(tǒng)還包括：數(shù)據(jù)采集及分析裝置113利用以 下公式計算待測液體A