水+醇二元體系粘度性質(zhì)研究【畢業(yè)設(shè)計(jì)】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　水+醇二元體系粘度性質(zhì)研究</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 化學(xué)工程與工藝

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p>　　摘要: 采用烏氏粘度計(jì)測(cè)量醇和水的二元體系在298.35K 、3

3、03.45K和308.25K下的粘度從溫度、濃度角度分析粘度性質(zhì)的變化規(guī)律，過(guò)量粘度性質(zhì)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞: 醇 粘度 二元體系A(chǔ)bstract: Measured by Ubbelohde viscometer water alcohol binary systems 298.35K, 303.45K and 308.25K the viscosity from the temperature,

4、concentration point of view of the nature of the changes of viscosity．</p><p>　　Keywords:Viscosity binary system ethanol</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要

5、I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 引言1</b></p><p>　　1.2 意義錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

6、.........................................................................................................................2</p><p><b>　　2 實(shí)驗(yàn)部分3</b></p><p>　　2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和實(shí)驗(yàn)儀器3</p&g

7、t;<p>　　2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑3</p><p>　　2.1.2 儀器及玻璃器皿3</p><p>　　2.2 溶液的配制3</p><p>　　2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3</p><p>　　2.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法3</p><p>　　2.5 計(jì)算方法4</p>&l

8、t;p><b>　　3 結(jié)果5</b></p><p>　　3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)5</p><p><b>　　3.2 結(jié)果8</b></p><p><b>　　4 結(jié)論9</b></p><p><b>　　致 謝10</b>&l

9、t;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)11</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　粘度(Viscosity) 是流體在流動(dòng)中所產(chǎn)生的內(nèi)部摩擦阻力.“為什么要做粘度的測(cè)量呢？”成千上萬(wàn)的做相關(guān)

10、實(shí)驗(yàn)的研究人員告訴我們，它可以提供給我們數(shù)據(jù)，對(duì)于預(yù)測(cè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的工藝控制、輸送性以及產(chǎn)品在使用時(shí)的操作性有著重要的指導(dǎo)價(jià)值。是化工設(shè)計(jì)和過(guò)程優(yōu)化不可缺少的基礎(chǔ)物性和熱力學(xué)數(shù)據(jù)。粘度數(shù)據(jù)在流體流動(dòng)和動(dòng)量傳遞過(guò)程中有非常重要的作用。并且與溶液的熱力學(xué)性質(zhì)存在著內(nèi)在的聯(lián)系．研究溶液熱力學(xué)性質(zhì)和傳遞性質(zhì)的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)二者的相互推算，是人們感興趣的理論問題，也有著重要的實(shí)際意義[1]。</p><p><b>

11、　　1.2 意義</b></p><p>　　粘度是流體的重要物理特性，是表征流體性質(zhì)的一項(xiàng)重要參數(shù)。粘度測(cè)量與石油、化工、輕工、交通、冶金、建材、煤炭及國(guó)防等領(lǐng)域的關(guān)系非常密切。在這些領(lǐng)域中，粘度測(cè)量是控制生產(chǎn)流程、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約與開發(fā)能源的重要手段。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，測(cè)量血液及其生理液體的粘度是最新發(fā)展起來(lái)的診斷學(xué)，特別是心血管疾病及癌、瘤等疑難病癥的重要診斷手段。在物

12、理化學(xué)、流體力學(xué)、冶舍學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域中，粘度測(cè)量可以獲得各種產(chǎn)品的性能、預(yù)期信息、處理效應(yīng)、配方變化以及老化現(xiàn)象等等[2]。通過(guò)對(duì)流體粘度測(cè)量、對(duì)流體性質(zhì)和流體流動(dòng)狀態(tài)的研究，知曉了流體的流變特性，對(duì)工廠設(shè)計(jì)泵和管道系統(tǒng)等的能力也大有幫助。</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　應(yīng)用流變學(xué)在粘度測(cè)量中有三個(gè)學(xué)派[3]。其一，實(shí)效學(xué)派，它是最有效的，這個(gè)學(xué)派只關(guān)心粘

13、度計(jì)所產(chǎn)生的對(duì)產(chǎn)品或工藝有用的數(shù)值。他們不關(guān)心流變學(xué)理論和以絕對(duì)值表示的測(cè)量參數(shù)。這個(gè)學(xué)派的典型應(yīng)用是質(zhì)量管理和工廠生產(chǎn)[4]。其二，理論學(xué)派，它有更多的理論色彩，他們知道粘度計(jì)不能直接產(chǎn)生確定剪切率以及非牛頓流體的絕對(duì)粘度。他們可用重要的產(chǎn)品或工藝參數(shù)展示“刻度粘度”的關(guān)系，在多數(shù)情況下，也可以得出十分滿意的結(jié)果，而不用購(gòu)買復(fù)雜的昂貴的流變測(cè)量設(shè)備[5]。最后，學(xué)院學(xué)派，它則要求確定并知曉所有的測(cè)定參數(shù)，特別是剪切和剪切應(yīng)力。他們需要

14、有確定的幾何形狀的設(shè)備，如圓錐體、膜片或同軸圓筒式的轉(zhuǎn)體。這些類型的枯度計(jì)可以確定剪切率并可直接獲得精確的絕對(duì)粘度。[6]</p><p>　　現(xiàn)在普遍運(yùn)用于工業(yè)測(cè)量的毛細(xì)管測(cè)量方法是通過(guò)在一個(gè)恒溫浴的毛細(xì)管中，將</p><p>　　需要測(cè)量的流體灌入，由于毛細(xì)管的兩頭存在氣壓差，流體往毛細(xì)管底部流動(dòng)，流體</p><p>　　流滿整個(gè)毛細(xì)管的時(shí)問間隔就是要用來(lái)計(jì)

15、算粘度的一個(gè)重要的物理量，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)</p><p>　　得出該時(shí)間問隔的平均值，然后再與毛細(xì)管的參數(shù)(每根毛細(xì)管有固定的參數(shù)值)在粘度公式里進(jìn)行計(jì)算即可得出流體的粘度值。在該實(shí)驗(yàn)中，恒溫浴的溫度設(shè)定，流體運(yùn)動(dòng)的時(shí)問間隔計(jì)時(shí)以及粘度值的最后計(jì)算都需要人工操作。并且，這種粘度計(jì)由于其自重式結(jié)構(gòu)，測(cè)量對(duì)象局限于牛頓流體；這種粘度計(jì)對(duì)測(cè)量環(huán)境要求嚴(yán)格，需要大型恒溫輔助裝置，應(yīng)用多局限于工廠的檢驗(yàn)室；其測(cè)量過(guò)程為手工操

16、作，對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)還要做大量的運(yùn)算處理。</p><p>　　在現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化需求逐漸提高的今天，人工操作測(cè)量過(guò)程的弊端已經(jīng)很明顯地暴露出來(lái)。例如，測(cè)量過(guò)程中測(cè)量人員需要手動(dòng)對(duì)儀器進(jìn)行設(shè)定，這就需要測(cè)量人員懂得儀器相關(guān)的技術(shù)背景；在計(jì)時(shí)過(guò)程中要人手操作，過(guò)程繁瑣，降低了準(zhǔn)確度；粘度計(jì)算準(zhǔn)確度也受到很大的考驗(yàn)；另外，在歷史測(cè)量數(shù)據(jù)管理方面也增加了測(cè)量人員的工作量。[7]</p><p>

17、　　國(guó)外的毛細(xì)管粘度測(cè)量已普遍實(shí)行自動(dòng)測(cè)量，儀器也很多。如德國(guó)Schott Gerate公司的AVS 400型自動(dòng)粘度計(jì)(1-3×104mm2／s，9999．99／0．0ls，一80—200℃)，日本的AVId全自動(dòng)粘度計(jì)(1-3×104mm2／s，5-100℃±0．01℃)[8]．美國(guó)Cannon儀器公司的CAv一1自動(dòng)粘度計(jì)(3-600mmZ／s，5-100℃)等[9]。</p><

18、p>　　縱觀目前國(guó)內(nèi)各行業(yè)中粘度計(jì)使用狀況，普遍比較落后，在其它的理化參數(shù)廣泛應(yīng)用先進(jìn)自動(dòng)化設(shè)備的狀況下，粘度測(cè)量?jī)x器仍停留在50～60年代的水平[10]。在國(guó)內(nèi)，在粘度測(cè)量的研究領(lǐng)域中有一種基于毛細(xì)管法的新型全自動(dòng)粘度測(cè)量系統(tǒng)[11]，該系統(tǒng)采用雙氣室氣路結(jié)構(gòu)，通過(guò)89C 52單片機(jī)測(cè)量系統(tǒng)，它采用獨(dú)特的氣路設(shè)計(jì)完成自動(dòng)采樣，并可調(diào)節(jié)毛細(xì)管兩端的壓差，實(shí)現(xiàn)對(duì)非牛頓流體的測(cè)量。通過(guò)89 c 52單片機(jī)系統(tǒng)控制，無(wú)需測(cè)試者介入即可實(shí)

19、現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。儀器還具有恒溫控制(精度025℃)功能，整個(gè)系統(tǒng)采用蓄電池供電，使其可用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。該實(shí)驗(yàn)的原理是根據(jù)哈根一泊肅葉定律，粘度測(cè)量實(shí)際轉(zhuǎn)化為對(duì)流體體積、流動(dòng)時(shí)間和驅(qū)動(dòng)壓力的測(cè)量。另外，因?yàn)榱黧w粘度會(huì)隨環(huán)境溫度變化而發(fā)生顯著改變，所以要保證測(cè)量精度，必須進(jìn)行恒溫控制[12]</p><p><b>　　2 實(shí)驗(yàn)部分</b></p><p>　　2.1 實(shí)驗(yàn)

20、試劑和實(shí)驗(yàn)儀器</p><p>　　2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑</p><p>　　乙醇，甲醇，乙醇，正丙醇，異丙醇，均為分析純，分別由中國(guó)杭州化學(xué)試劑有限公司，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，浙江臨安青山化工試劑廠，浙江杭州雙林化工試劑廠提供。</p><p>　　2.1.2 儀器及玻璃器皿</p><p>　　FA1004型電子天平，精確度為&#

21、177;0.0001g；S.C.101型鼓風(fēng)電熱恒溫干燥箱；76-1A型玻璃恒溫水?。籎D-2型金雀牌秒表；燒杯；錐形瓶；移液管；洗耳球；烏氏粘度計(jì)；毛細(xì)管直徑在0.6-0.8mm。</p><p>　　2.2 溶液的配制</p><p>　　先確定實(shí)驗(yàn)所需混合溶液的體積，再估算溶液大概的質(zhì)量。計(jì)算出理論摩爾比情況下兩混合組分各自的質(zhì)量。用電子分析天平稱出錐形瓶的質(zhì)量，清零（帶瓶），加入

22、第一組分后稱重（加入組分的質(zhì)量要跟理論計(jì)算的數(shù)值相近），記錄數(shù)據(jù)A，清零（帶瓶），加入第二組分后稱重，記錄數(shù)據(jù)B。根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)A、B及組分的摩爾質(zhì)量，可以得出所配混合溶液的實(shí)際摩爾分率，重復(fù)操作。</p><p><b>　　2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容</b></p><p>　　分別測(cè)定甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇與水組成的二元體系在不同的組成和溫度下的粘度，分析并計(jì)算體系

23、的粘度性質(zhì)和過(guò)量性質(zhì)及其它相關(guān)性質(zhì)，從分子相互作用角度討論這些二元體系性質(zhì)的變化規(guī)律。</p><p>　　2.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法</p><p>　　2.4.1 實(shí)驗(yàn)步驟</p><p>　　（1）配制不同組成的甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇與水組成的二元體系溶液。</p><p>　?。?）將恒溫水浴調(diào)整到規(guī)定的溫度，把裝好試樣的粘度計(jì)浸在

24、恒溫水浴中恒溫15分鐘，試驗(yàn)的溫度必須保持恒定到±0.1℃。 </p><p>　?。?）吸上試樣進(jìn)行測(cè)量，觀察試樣在管身中的流動(dòng)情況，記錄液面流過(guò)兩刻度線的時(shí)間。</p><p>　?。?）重復(fù)上述測(cè)定至少5次，其中各次流動(dòng)時(shí)間與其算術(shù)平均值的差數(shù)不超過(guò)算術(shù)平均值的±0．5％，然后取不少于5次的流動(dòng)時(shí)間所得的算術(shù)平均值，作為試樣的平均流動(dòng)時(shí)間。</p>

25、<p>　　（5）利用公式計(jì)算運(yùn)動(dòng)粘度。</p><p>　　2.5 計(jì)算方法 </p><p>　　運(yùn)動(dòng)粘度計(jì)算公式v=C1t-C2/t </p><p>　　動(dòng)力粘度計(jì)算公式 η= ρ×v</p><p>　　過(guò)量動(dòng)力粘度ηE=η-(X1η1+X2η2)</p><p>　　η是動(dòng)力粘度

26、η1 η2是對(duì)應(yīng)的純物質(zhì)的動(dòng)力粘度 ρ 是密度 v是運(yùn)動(dòng)粘度 [13]</p><p><b>　　3 結(jié)果</b></p><p><b>　　3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)</b></p><p>　　測(cè)定數(shù)據(jù)列于表3-1~3-4。并作出相應(yīng)的關(guān)系圖：圖3-1~圖3-4。</p><p>　　表3-1 甲

27、醇+水二元體系的粘度性質(zhì)</p><p>　　圖3-1-1 甲醇+水二元體系的動(dòng)力粘度 圖3-1-2 甲醇+水二元體系的過(guò)量動(dòng)力粘度 </p><p>　　表3-2乙醇+水二元體系的粘度性質(zhì)</p><p>　　圖3-2-1乙醇+水

28、的動(dòng)力粘度 圖3-2-2 乙醇+水的過(guò)量動(dòng)力粘度</p><p>　　表3-3 正丙醇+水二元體系的粘度性質(zhì)</p><p>　　圖3-3-1正丙醇+水的動(dòng)力粘度 圖3-3-2正丙醇+水的過(guò)量動(dòng)力粘度 </p><p>　　表3-4異丙醇+水二元體系的年度性質(zhì)</p><p>　

29、　圖3-4-1異丙醇+水的動(dòng)力粘度 圖3-4-2異丙醇+水的過(guò)量動(dòng)力粘度</p><p><b>　　3.2 結(jié)果</b></p><p>　　從圖3-1~圖3-4和表3-1~3-4可以看出：</p><p>　　粘度隨著溫度的升高而下降。</p><p>　　在同一溫度下，4個(gè)體系的動(dòng)力粘度

30、隨著濃度的增大，粘度先上升后下降。</p><p><b>　　4 結(jié)論</b></p><p>　　測(cè)定了甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇與水組成的六個(gè)二元體系在不同的組成和溫度（298.35K 、303.45K和308.25K）下的粘度，計(jì)算了上述四個(gè)二元體系在不同的組成和溫度（298.35K 、303.45K和308.25K）下的過(guò)量粘度性質(zhì)。得出了：</p&

31、gt;<p>　　在恒定溫度下，隨著醇的摩爾分率的增大，其運(yùn)動(dòng)粘度呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)。在某一恒定組分下，其混合液的粘度隨溫度的升高而減小。在X≈0.4處出現(xiàn)最大值。</p><p>　　粘度隨著溫度的升高而減小，這符合流體的一般規(guī)律。</p><p>　　物質(zhì)的粘度隨著分子量的增大而變大。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</

32、b></p><p>　　[1]胡副欣,岳杰.液體混合物粘度的測(cè)定和計(jì)算[J].信陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2000,13(4):418-420.</p><p>　　[2] 陳惠釗．粘度測(cè)量沖國(guó)計(jì)量出版社．1994</p><p>　　[3]J．F．Swindells．J．R．Ceo Jr．．a(chǎn)nd T．B．Gadfrey．Absolute Viscos

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36、sevier Scientific Pub．C0．1982．</p><p>　　[10]王永洪，王浩新型液體粘度自動(dòng)測(cè)量?jī)x的研制．儀器儀表學(xué)報(bào)．1994，15(2)：45—46</p><p>　　[11]陳惠釗．毛細(xì)管粘度計(jì)自動(dòng)洗滌器．計(jì)量技術(shù)．1980(7)：23．25</p><p>　　[12]朱震鈞，王明時(shí)．新型全自動(dòng)毛細(xì)管式粘度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)．化工自動(dòng)