振動(dòng)盤(pán)粘度計的研制及流體粘度的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究
點(diǎn)擊次數：2647 更新時(shí)間：2012-06-29
粘度是流體介質(zhì)的一個(gè)重要基礎物性。它在熱力工程、化學(xué)工程及很多工程應用中均有重要意義。粘度的研究方法有多種，其中由于理論以及經(jīng)驗、半經(jīng)驗公式進(jìn)行的流體粘度研究要么精度不高、要么適用范圍非常有限，所以可靠的數據還是來(lái)源于試驗。
氣體粘度的試驗一向比較少，這是因為氣體粘度小而難于測量。目前國外進(jìn)行氣體粘度試驗研究主要采用振動(dòng)盤(pán)粘度計。振動(dòng)盤(pán)粘度計的測量理論繁瑣、結構復雜、各部件加工要求高、制作困難、設計和安裝都需要考慮多種因素的相互影響。本文對振動(dòng)盤(pán)粘度計的測量理論進(jìn)行了深入研究，分析了在相對測量中采用虛部方程處理數據的原因，及直接測量參量的不確定度對zui終結果的影響。在此基礎上研制了我國*臺振動(dòng)盤(pán)粘度計。研制中經(jīng)多種方案的比較，制作了石英絲和鈦鎳絲兩種懸掛系統；并根據試驗臺的要求制作了8031單片機信號采集系統，實(shí)現了高精度、大容量數據采集；針對我國現有加工水平，設計制作了手動(dòng)激振和干式加熱及溫控系統；并針對數采系統編制了大量數據處理軟件。試驗中發(fā)現了影響系統誤差的一個(gè)新的因素——振動(dòng)相位角的影響，文中對此進(jìn)行了仔細分析。針對系統誤差可能產(chǎn)生的影響，從測量方法和測量軟件兩個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn)，使測量精度有較大提高。
利用上述所建試驗臺位，作者進(jìn)行了HFC152a和HFC125氣體粘度的測量研究。HFC152a和HFC125是用以替代CFC12和CFC22的中、遠期混合替代物的組分。本文測量了HFC152a氣體的27個(gè)狀態(tài)點(diǎn)的粘度，與文獻值比較平均偏差2.9％，zui大偏差7.4％。HFC125氣體粘度的數據在文獻中至今未見(jiàn)有發(fā)表，本文測量了40個(gè)粘度數據，測量范圍為286K至372K、0.3MPa至近飽和壓力，所測數據可填補這方面的空白。
利用計算機模擬技術(shù)計算流體的物性是物性研究與計算機模擬交叉產(chǎn)生的一個(gè)新的學(xué)科分支。用計算機模擬可以得到試驗上難以測量的一些物性數據，并可作為檢驗理論和模型的一種有效手段。本文利用非平衡分子動(dòng)力學(xué)方法自編程序對氬在三相點(diǎn)的粘度進(jìn)行了模擬計算，并針對模型的特點(diǎn)，用預估—校正思想改進(jìn)了Verlet算法，計算結果與文獻的計算值和試驗值很接近，表明該算法與所編程序可靠、正確。該項工作可為深入研究流體遷移性質(zhì)的計算機模擬打下基礎。
