燒瓶在線粘度計是基于旋轉剪切原理或振動剪切原理,在燒瓶內實時監測液體粘度的設備,核心是通過傳感器直接接觸物料并反饋粘度數據,無需取樣即可實現連續測量。
一、核心工作原理:兩種主流技術路線
1.旋轉式燒瓶在線粘度計(常用)
該類型設備的核心是在燒瓶內安裝一個可旋轉的“轉子”,通過轉子與液體的相互作用計算粘度,具體流程如下:
轉子浸入物料:將柱狀或槳狀轉子固定在傳感器軸上,使其直接浸沒在燒瓶內的液體中。
恒定轉速驅動:電機帶動轉子以固定速度(如10rpm、50rpm)旋轉。
剪切力反饋:液體粘度越大,對轉子的阻力(剪切力)就越大,這個阻力會反作用于傳感器軸。
扭矩信號轉化:傳感器實時檢測轉子受到的扭矩(阻力對應的力矩),并將機械信號轉化為電信號。
粘度計算輸出:系統根據“粘度=扭矩/轉速”的核心公式(結合轉子系數、物料溫度等補償參數),自動計算出當前液體的粘度值,并實時顯示或傳輸至控制系統。
2.振動式燒瓶在線粘度計(高精度場景)
該類型通過傳感器的高頻振動與液體的阻尼作用測量粘度,適用于低粘度或易揮發的燒瓶內物料:
振動探頭植入:將石英晶體或金屬探頭(如音叉式)固定在燒瓶內,探頭可產生高頻微小振動(如32kHz)。
阻尼力檢測:液體粘度越大,對探頭振動的阻尼力(阻礙振動的力)越強,會導致探頭的振動頻率或振幅發生變化。
頻率/振幅分析:傳感器檢測振動參數的變化量,將其轉化為與粘度相關的電信號。
數據校準輸出:通過預先校準的“粘度-振動參數”對應關系,計算出實時粘度,精度通常比旋轉式更高,且對物料擾動更小。
二、關鍵結構與優勢
1.核心組成部分
探測單元:包括轉子(旋轉式)或振動探頭(振動式),直接與燒瓶內物料接觸,是獲取粘度信號的核心。
驅動與傳感單元:提供旋轉動力(電機)或振動激勵(振蕩器),同時內置扭矩傳感器(旋轉式)或頻率傳感器(振動式)。
溫控與補償單元:部分設備集成溫度傳感器,因為液體粘度受溫度影響極大(如溫度每變化1℃,粘度可能變化5%-10%),系統會根據溫度數據自動校準粘度值,確保準確性。
數據輸出單元:將實時粘度數據以數字形式顯示,或通過RS485、4-20mA等接口傳輸至PLC、DCS系統,用于生產監控或自動控制。
2.適用場景與優勢
適用場景:主要用于化工、醫藥、食品等行業的燒瓶反應過程,如聚合物合成、藥物溶解、涂料制備等,需實時監測物料粘度變化以控制反應進度或產品質量。
核心優勢:無需人工取樣,避免取樣過程中物料狀態變化(如溫度、揮發)導致的測量誤差;可24小時連續監測,及時反饋粘度異常,減少產品報廢風險。