无转子流变仪工作原理

流变仪是一种测量浆液或液体流动方式的设备，特别是对于无法通过单一粘度测量来描述的流体，流变仪可用于测量流体的流变性。流变仪广泛应用于食品、饮料、油漆、涂料、聚合物、医药、化妆品、石油化工等领域。预计2021-2027年间全球流变仪市场复合年增长率约为4%。中国是世界上最大的工业设备制造商和消费国之一，预计占东亚流变仪销售额的近40%。由于国内工业化加快以及国内对精密工业设备部门的投资，预计2021-2031年间，国内流变仪的市场规模将以12%的复合年增长率增长。目前，在国外工业发达国家，流变仪行业普遍处于较为先进的水平。流变仪制造商主要集中在美国、奥地利、英国和德国。领先的制造公司通过大力投资研发 (R&D) 活动来专注于产品开发和进步。他们还通过参与并购来扩大其地域影响力。在生产前后，控制和监控产品的工艺参数已成为石化、聚合物、橡胶、制药行业不可或缺的过程，对油漆和其他液体等成品一致性的日益关注迫使上述行业采用新的测量设备，如粘度计等。根据调研机构数据，2021年全球粘度计市场约为3.047亿美元，预测2021-2031年间市场将以6.9%的复合年增长率增长，预计到2031年底将达到5.873亿美元。中国作为世界上最大的工业设备生产国和消费国之一，估计占东亚粘度计销售额的50%以上。当前部分粘度计厂商受到易替代和低端产品的的冲击，部分用户不需要标准化的精度进行测量，从而选择采用低成本的粘度计，成本效益或将成为阻碍粘度计销售的重要因素。综合来看，国内流变仪&粘度计市场近年来将取得较快速的增长，各大厂商自2021年到2022年上半年也在陆续上市新品。据不完全统计，2021-2022年间，国内共上市了2台（套）流变仪新品和6台（套）粘度计新品。2021年-2022年上半年上市流变仪&粘度计新品2022年上半年上市新品流变仪瑞典百欧林KSV NIMA ISR Flip 界面剪切流变仪（上市时间：2022年4月）粘度计上海欢奥煤灰高温粘度计（上市时间：2022年1月）上海欢奥高温粘度计（上市时间：2022年1月）2021年上市新品流变仪奥地利安东帕模块化智能型高级流变仪MCR Evolution（上市时间：2021年4月）粘度计美国CANNON UltraVIS无溶剂运动黏度测定仪（上市时间：2021年10月）荷兰Omnitek 全自动运动粘度计S-Flow IV+（上市时间：2021年6月）杭州中旺微型自动粘度测量仪IVS200（上市时间：2021年3月）荷兰Omnitek公司S-Flow IV+专用CITO全自动进样系统（上市时间：2021年1月）2021-2022年上市流变仪&粘度计新品简介：流变仪1.瑞典百欧林瑞典百欧林KSV NIMA ISR Flip 界面剪切流变仪（上市时间：2022年4月）创新点：1. 不同与现有的流变仪，KSV NIMA ISR Flip界面剪切流变仪专注于界面流变。 2. KSV NIMA ISR Flip专利的磁针磁阱技术可以将探针精准定位在液液或者气液界面上，即使在长时间的实验或在单分子层薄膜扩散等实验中，磁阱也能够保证磁针的定位。磁阱的强度可以通过调整磁阱位置，靠近或者远离磁针来精确控制。这一控制模式也能够对单一探针施加更宽的模量和频率范围。 3. 动态剪切模量低至10-8，远超现有的检测精度水平，轻巧的磁性探针在测试过程中能最小化仪器与探针的相互作用，实现高灵敏度测试。 4. 搭配Langmuir技术，可以实现界面分子有序可控 5. 相机上下灵活切换，可以适应更多的测试目的。2.奥地利安东帕奥地利安东帕模块化智能型高级流变仪MCR Evolution（上市时间：2021年4月）创新点：即使在极端温度（-160°C 至 1000°C）下，也可以在短短一秒内以最快的速度单手联结和断开测量夹具：新型快速连接器 2：使用我们的入门预算型号，就可以精确测量低粘度样品：灵敏度更高（从 7.5 nNm 到 2 nNm） 3：即使在低扭矩下进行长期测量也能获得稳定结果：从 MCR 302e 开始，改进了 EC 马达内部的热管理 4：用于样品处理和更换附件的更大空间：从 MCR 302e 开始，增大了工作区高度 5：市场上唯一的一款带有刮边观察镜的流变仪，可以 360° 观察样品而不会出现盲点，避免了样品准备误差，结果具有高度可重复性。 6：即使在最短时间尺度内也能检测到任何样品行为的变化：每个测量点的取点时间低至 1 ms 7：完全符合制药标准：针对 RheoCompass软件的最佳制药软件包（21 CFR 第 11 部分，符合ALCOA+ 的全面数据完整性)粘度计1.上海欢奥上海欢奥煤灰高温粘度计（上市时间：2022年1月）创新点：国内首家做煤灰高温粘度计研发，解决一系列煤灰黏度特性问题，气体还原，样品溢出。上海欢奥高温粘度计（上市时间：2022年1月）创新点：可编程Brookfield LVDV2T+粘度计用于测量给定剪切速率下的粘度。操作原理是通过校准弹簧驱动浸没在试验液体中的转子。流体对转子的粘性阻力由弹簧变形来测量，该变形由旋转传感器检测测量范围由转子的转速、转子的尺寸和形状、转子所在的容器以及旋转弹簧的满量程来决定的。模型类型中的LV代表低粘度，这意味着粘度计的校准弹簧比其他DV-II模型更柔软。LV模型还配备了一套不同的标准转子。2.美国CANNON美国CANNON UltraVIS无溶剂运动黏度测定仪（上市时间：2021年10月）创新点：（1）无需清洗溶剂 （2）无需恒温浴液 （3）检测时间快速，仅需3分钟3.杭州中旺杭州中旺微型自动粘度测量仪IVS200（上市时间：2021年3月）创新点：（1）针对牛顿液体的流体特性，采用特制乌氏毛细粘度管，研发了由PC、电路控制板和计算粘度及衍生物理量装置等构成的微型全自动乌氏粘度仪； （2）通过WIFI对自动粘度仪发送命令和收集数据，采用图形和文字方式与用户进行信息交换； 、（3）集成半导体制冷机技术，内置制冷系统，具有体积小，温场恒定和自动化程度高的特点； （4）产品在功能设计上有创新，相关技术已获实用新型专利1件，处国内先进水平4.荷兰Omnitek 荷兰Omnitek 全自动运动粘度计S-Flow IV+（上市时间：2021年6月）创新点：较前型号和市面其他同类产品相比，升级为双浴型粘度管，同一样品可以同时检测2个温度，自动计算粘度指数，对于很多样品来说，非常方便。荷兰Omnitek公司S-Flow IV+专用CITO全自动进样系统（上市时间：2021年1月）创新点：1.该自动进样器设计打破了传统人工操作得局限，提高了产业生产使用得效率。并且可以24小时无人值守自行工作。 2.目前该自动进样器在粘度计领域属于领先位置，折管粘度计配备自动进样器也是首创。3.使用的材料环保，符合实验室IOS17025质量管理体系，并且对实验室环境没有污染。流变仪主要厂商介绍：耐驰、赛默飞、哈克、安东帕、Brookfield、莱美、TA 仪器、单尼斯科、Formulaction、OFITE、中航时代、Goettfert、英斯特朗、安田精机、凯能、艾安得、Calmetrix、高铁检测仪器、KSV NIMA、长春智能、DT、泰洛思、Rheotest粘度计主要厂商介绍：赛默飞、IKA、Brookfield、卓祥、凯能、中旺、欧米泰克、东机产业、安东帕、哈克、锐欧森、爱拓、平轩、欢奥、莱美、衡平、海默生、右一仪器、劳达、SBS、Orton、布拉本德、上海叶拓、魅宇仪器、艾安得、化仪、思尔达、兰尔荷洛基、OFITE、珀智仪器、Endecotts、OMNITEK、优莱博、京都电子、上海昌吉、夏溪电子、Techne、成仪、Fungilab、宝罗、保圣、PAC、ChemTron、GBX SCIENTIFIC、时代新维、鲁玟、博勒飞、达文波特

尊敬的客户: 想巩固流变学的知识? 实验中遇到了问题? 实验数据如何处理? 流变测量学有何新技术和新进展?...针对快速发展的流变测量技术, 全球领先的旋转流变仪供应商 - 安东帕公司（Anton Paar GmbH）邀请您参加我们的学术研讨会! 主要内容包括: 1.旋转流变仪的测量原理和方法 2.流变测量技术在涂料/油墨, 食品和药品, 聚合物溶液和熔体,油品等领域的应用 3.旋转流变仪的新进展: 流变光学, 界面流变学, 磁流变, 拉伸流变, 摩擦学等 主讲: Mr. Klaus Wollny (安东帕德国), 陈飞跃 先生(安东帕中国) 时间: 2007年5月18日 上午9:30到下午16:30 地点: 好望角大饭店(上海市肇嘉浜路500号5楼鸣龙厅)； 若您对该学术交流会感兴趣, 请填写以下回执, 传真或Email给徐甲菲小姐(传真: 021-6288 6810 Email: selina.xu@anton-paar.com,电话:021-6288 7878) 谢谢! 奥地利安东帕(中国)有限公司 回执 我参加” 旋转流变仪--原理,应用和新进展” 的学术报告,请预留位置: 姓名: 单位名称和邮编: 电话: 传真: EMAIL:

粉体和颗粒介质几乎可以在任何行业都在使用，它们作为原材料、中间产品或最终产品进行使用和加工。粉体在使用过程中可能会造成一些困难，因此，有效的质量控制和顺利的粉体加工非常重要。粉体行为特性在制造过程中可以改变，特别是当条件或环境改变时，例如粉体在气动输送过程中流态化，在储存过程中固结。当粉体特性已知时，最好对工艺条件进行修改适应，以便在加工过程中不会出现问题（例如分层）。 Anton Paar公司的两个粉体测量池（粉体流动池和粉体剪切池）为此提供了一套完整的工具，可以确定各种粉体特性和加工参数。这套工具有助于描述粉体的特性，以及预测粉体在加工、处理和储存过程中的行为。软件中提供了多种专用的粉体测量方法，大多数只需几分钟即可完成。虽然这两个测量单元在应用和技术上有一定程度的重叠，但它们的专业领域可以根据所涉及的粉体的粘性来划分：粘性粉体在粉体剪切池中工作得更好，而自由流动状态的样品在粉体流动池中工作得更好。下图显示了不同状态粉体适用的测试方法和测量池。在本应用报告中，展示和讨论了表征粉体和颗粒介质的各种方法和相应的参数。可在Anton Paar粉体流动池进行的测试方法概述见表1，表2显示了粉体剪切池方法的概述。Anton Paar联合一些大学和研究实验室正在不断开发出更多的实验方法，最新进展可在我们网站上的科学出版物和其他应用报告中找到。流动池的测量功能1、动态流动测量Anton Paar模块化紧凑型流变仪系列（MCR）可配备粉体流动池和螺旋双叶测量系统，该测量系统可用于扩展粉体的动态测量和测定其运动特性。通过测量系统在粉体样品中的向上和向下运动计算动态流动特性。如基本流动能（BFE）、稳定性指数（SI）、流速指数（FRI）和比流动能（SE）。该测量方法分析了整个粉体床上粉体的动态特性。测量转子动态上下运动，从而根据粉体的阻力建立特定的流动模式。样品的流动模式取决于主要的内部和外部参数。因此，动态流动特性的测定是一种快速简便的粉体质量控制工具。动态流动测量示意图，左:测量系统在样品池中一边旋转一边上下移动，右:同时记录扭矩和法向力的数值变化总流动能通过测量扭矩的积分加上法向力（下式）计算得出，考虑了测量系统轴向和径向运动的总和，其中r为转子半径，α为螺旋桨角度，h为行程。2、压降测量了解用于输送的起始流化和全流化的气体流速对于气动输送水泥、食品粉、粉煤灰、洗衣粉、油漆粉、塑料和金属粉很有意义。样品制备所用的气体流动速率在内聚强度测量、透气性测量和流动曲线测量中非常有用。测量一般包括两个步骤。首先，空气流量从最大值持续减小到最小值，这个过程中可以研究全流化率。在第二步中，空气流量不断增加，这个过程可以测量粉体的初始流化和全流化时的空气流动速率，以及粉体的滞后行为。为了简单起见，下图中只显示了空气流量增加的部分（红色）。通过在控制单元上执行相同的测量，考虑系统（多孔烧结玻璃、过滤器等）的影响是至关重要的。该基线（上图中的灰色线）必须从样品的测量值中减去，结果图如下图所示。测量池内的压力随着体积流量的增加而增加，因为颗粒对流态化空气产生的反压力增加。一旦达到一定的体积流量（取决于颗粒特性），就可以检测到粉体流化和曲线峰值。在这种情况下，可以在0.75l/min的流速下看到初始流化的过冲峰值，在完全流化时，观察到恒定压力信号，这意味着粉体在1l/min下完全流化。此时，颗粒之间的残余张力被消除。3. 内聚强度测量内聚强度描述了粉体流动的内部阻力，从而衡量粉体的流动性。它被定义为测量粉体颗粒之间结合力的强度。粘结强度测量速度快，重复性高，有助于预测粉体行为的质量控制工具。这种测量方法可以作为一种快速简单的质量控制工具，因为它通常具有很高的重复性，有助于区分甚至非常相似的粉体。测量由两步组成：样品制备：样品完全流态化，以重置粉体并消除残余张力和结块。必要的体积流量应事先用压降法确定。样品测量：关闭气流，测量双叶搅拌器的旋转扭矩，如下图所示。默认情况下，测量在100秒后结束。内聚强度S是用测量的扭矩值和转子的特性系数（CSS系数）计算的，因此，计算的结果是相对值。计算结果显示在公式1中扭矩值是通过对过去20个数据点的线性回归得到的（见图5）。对于CSS因子，用碳酸钙（CRM116，标准物质局）进行了校准测量。4. Warren-Spring内聚强度此方法用于测量粉体的内聚强度，特别是强粘结性的粉体（如面粉或水泥）它是基于Geldart的工作，通过使用一种叫做the Warren- Spring-Bradford测试仪的扭转装置进行研究，粉体在固结状态下测量，固结也使粉体均匀化。所得结果可用于分析粘结粉体的流动性和流动函数，该方法也可用于粉体结块的研究。此方法可用于质量控制、粉体特性表征（固结状态下的弹性、内聚强度）、流动性分析（ffc）和结块行为研究。最适用于粘性粉体，如面粉、二氧化钛或碳酸钙，但通常适用于除最自由流动的粉体外的所有粉体。测试包括两步：粉体在粉体流动池中用透气活塞固结，通过消除残余张力和颗粒之间的聚集形成均匀的粉体层。Warren-Spring转子完全插入粉体样品中，然后将粉体以0.1转/分的速度剪切，同时记录扭矩，从而产生Warren-Spring内聚强度。如果Warren-Spring转子不能完全插入样品，建议降低样品固结程度，或者只将转子插入到正常深度的一半。这也是拱起行为的一个方便指示，因为粉体内部很容易形成力链，可能导致粉体堵塞漏斗或管道。粘结性粉体比不粘结性粉体表现出更高的Warren-Spring内聚强度，如果观察到尖锐的峰值，则样品破裂迅速而强烈。另一方面，较宽的峰值表明样品的断裂缓慢。峰值位置靠后表明样品具有弹性特性或可能没有充分的固结。5. 壁摩擦测量壁摩擦力是指颗粒介质与固体之间的摩擦力，它是通过在规定的法向应力下压缩样品，并在记录扭矩和剪切应力的同时旋转圆盘来测量的。所得到的壁摩擦角是漏斗设计中的一个重要参数，目的是防止堆芯流动和实现质量流动，用于测量的圆盘可以很容易地更换，从而可以分析任何壁面材料和粉体之间的摩擦。由壁面材质制成的圆盘安装在测量杆上（如上图），用于测量每种壁面材料和粉体之间的摩擦。用预定法向载荷和0.05rpm的转速压实样品，同时记录扭矩。此测量步骤在不同的法向应力（通常为3、6和9kpa）下进行，扭矩被转换成剪切应力，将剪切应力/法向应力结果值绘制成图表（下图）。图中的红色曲线显示了标准壁面摩擦角测量值，在这种情况下，数据点（壁屈服轨迹）的回归是线性的，并通过原点。壁摩擦角是该趋势线的角度，此值在所有法向力下都是相同的（与法向力无关）。上图中的灰色曲线显示了高黏性粉体的壁摩擦角测量值，趋势线不再是线性的，也不会经过原点。在这种情况下，每个法向力对应于不同的壁摩擦角。因此，有必要估算实际应用和工艺条件下的法向力，在这些值下进行测量，以便得到正确的壁摩擦角趋势线与Y轴的截距给出粘附值，这与粉体具有足够高的粘附力以粘附在垂直壁面上具有相关性。计算出的壁摩擦角可与上图中的图表一起使用，从而得到允许质量流的漏斗角，这有助于避免出现芯流、桥接、拱起、鼠洞等筒仓排放中的问题。6. 压缩性测量压缩性是测量当施加压力或改变压力时样品所产生的相对体积变化，它描述了体积密度与外加压力的关系。压缩性受许多颗粒参数的影响，如粒径和形状、弹性、含水量和温度。尽管是一个简单的测试，它可以用来识别粉体流动的性质，例如，使用堆积密度来避免筒仓和料斗中的鼠洞和拱起。结合壁摩擦角，可以对筒仓进行优化。它也被用来研究侧壁和给料器上的负荷。其他可以分析的参数是Carr压缩指数和Hausner比。使用透气圆盘进行测量下降粉体样品制备盘，直到与样品接触。记录该位置并用于计算未固结体积密度。然后进一步降低，直到达到一定的法向应力（通常为3kPa）。法向应力进一步增加到两个更高的法向应力值（如6和9 kPa）这允许计算固结后体积密度，以及Hausner比和Carr指数。卡尔指数曲线7. 流化态黏度和剪切速率曲线使用粉体流动池，可以测量粉体非流化态、亚流化态和完全流化态下的黏度，以及与剪切速率相关的黏度曲线。这可用于阐明粉体在输送过程中可能遇到的困难，具有高剪切黏度的粉体很难通过窄间隙或弯头，因为那里的剪切速率急剧增加。对于经历不同剪切速率加工步骤的粉体（例如，通过喷嘴喷射后的气动输送），表观黏度也是有意义的。流化态粉体表观黏度的计算方法与复杂流体的完全相似，这种流变特性的估计对于流化床的流体动力学建模、粉末涂料施工性能、反应器设计、气动输送、成型填充过程都很有意义，由于自由落体中的任何粉体都是流态化的，因此它也有助于描述各种排放过程。下图显示了未改性和改性（添加气相二氧化硅）涂料粉末在不同空气流量下的黏度曲线，在未流态（上方的曲线）下，通过添加气相二氧化硅来辅助流动，如改性粉体的表观黏度降低所示。然而，在全流化态粉末的情况下（下图最下方的曲线），添加气相二氧化硅的粉末显示出略高于未改性样品的表观黏度。剪切速率扫描相关测量结果如上图所示。在非流体状态下，可以观察到规则的剪切稀化行为。在亚流化状态下，在低剪切速率下也观察到剪切稀化行为，但随后被剪切速率超过50 1/s时的剪切稠化行为所取代。在全流化状态下，在低剪切速率下可以观察到类似牛顿流体的行为，在较高的剪切速率下，会发生剪切增稠效应。提高流态化和转速会导致颗粒之间的碰撞增加，同时，颗粒之间的摩擦也会减小，这种效应被称为“干扰过渡”。剪切池的测量模式1、剪切屈服测量屈服轨迹分析是剪切测量池中最基本的分析方法。一个屈服轨迹关注样品的“固体”行为与“液体”行为的分界线。它基于Mohr-Coulomb原理，测量样品的失效平面（类似于固体样品的胡克定律）。在开始测量之前，样品被填入测量池。使用专用的填样工具可以避免操作者对测量结果的影响。第一步需要对样品施加预设的预压实，这样可以提高实验的重现性，因为预压实可以消除粉体的残余张力（粉体记忆），这一步与流化测量池中的流化步骤有类似之处。预压实的应力大小可以从样品的实际工艺中计算获得。这样可以保证实验室的测量结果与实际工艺更加接近。这也是在测试中保持湿度和温度控制的重要性。然后，在不同的载荷下进行剪切屈服测试。如下图，是在9kPa压实载荷（灰色曲线），剪切屈服载荷从小到大依次用2.7kPa、4.95kPa、7.2kPa，测量屈服应力曲线（红色曲线），得到屈服应力。通过屈服应力、稳态应力，以及对应载荷，获得下图流动函数和莫尔圆，从而计算得到内聚强度τc、张应力σt、无约束屈服应力σc、主应力σ1、内摩擦角φe、体积密度ρb。进一步通过无约束屈服应力和主应力计算得到流动函数ffc，其中ffc=σ1/σc。通过ffc的数值范围可以判断样品在此载荷下的流动特性，例如ffc大于10时，样品可自由流动，在4到10之间时，样品非常容易流动；在2-4之间时，样品具有粘性；在1到2之间时，样品具有很大的粘性；ffc小于1时，样品不能流动。2、壁摩擦测量粉体剪切池也可以进行壁摩擦测量，配备了不锈钢、铝、PTFE材质的测量板，也可以订制配备其他用户需要的任何材质测量板。用于策略壁摩擦角和摩擦系数，用于筒仓、管道设计方面的参考。3. 压缩性测量粉体剪切池也可以进行压缩性测量，得到体积密度、卡尔指数、Hausner比等数据，及其与载荷的相关曲线。4. 时间固结测量粉体剪切池配备了时间固结台，可以选择不同载荷对样品进行长时间的固结处理，如几小时、几天，甚至几个月，此固结台单独使用，不影响流变仪正在进行的测试。5. 温度和湿度控制下的剪切测量如粉体剪切池配备了控温系统（如CTD180、CTD450、CTD600、CTD1000），就可以在控制样品温度的条件下，对样品进行剪切屈服和压缩等特性的测量，或进行程序升温或降温测试，最大温度范围可达-160℃至1000℃。如配备CTD180控温系统，则还可以选配湿度控制模块，实现5% - 95%范围内的相对湿度控制。为模拟更加真实的粉体生产、加工、使用环境提供可能。安东帕中国总部销售热线：+86 4008202259售后热线：+86 4008203230官网：www.anton-paar.cn在线商城：shop.anton-paar.cn