Orton的RSV-1600旋转高温粘度计(熔融玻璃/熔融煤灰/熔岩粘度计)是按照ASTM C-965 程序A标准方法设计的,测定不同温度下熔融玻璃/熔融煤灰/熔岩的粘度,RSV-1600是一种旋转高温粘度计,采用恒定旋转速度方法来测定熔融玻璃/熔融煤灰/熔岩在特定温度下的粘度,得到熔融玻璃/熔融煤灰/熔岩的粘度/温度相关关系曲线,本系统也可以按照ASTM C-1276以及ISO 7884/2标准方法用于测定。
Orton设计的炉子系统,可以放置用户提供的铂金坩锅/刚玉坩埚/石墨坩埚,左边的图即为最高温度为1600℃、实验室使用的旋转高温粘度计,可放置的坩锅最大为60mm(2.36")高、上面的外径为73mm(2.87")、下面的外径为57mm(2.24"),可以放置大约300g左右的熔融玻璃。
右图则是该系统的剖面图,展示了高温旋转粘度计的基本部件,放置玻璃样品的坩埚放置在底座上,炉子采用垂直硅钼棒为加热单元、S型控制热电偶控制炉子加热速度和样品温度。样品有一根专门监控热电偶来测量样品的温度。通用型温控仪(见上图)包含一个多段可编程的PID控制器Honeywell UDC3200、限制电流的可控硅功率控制模块、电流表,温控仪用于在不同的升温/降温速率以及保持时间下控制炉子的加热循环。
炉子是固定在支撑结构上,坩埚的底座是电动升降,自由进出炉子,便于装有熔融样品的坩埚的操作,既安全、操作也简单。转子以及粘度计测试头可以手动下降和提升,整个旋转粘度计的设计可以完全按照用户的坩埚尺寸、粘度范围、部件活动的方法、以及预算来设计。
由于炉子结构的特殊设计,用户可以热操作坩埚的放置和取出,这样的设计可以减少用户的后处理时间,例如对于玻璃来说,可以在高温下将坩埚取出,将熔融玻璃直接倒出,在热的情况下降坩埚扔进水中,这样便于坩埚的处理,而不需要使用氢氟酸来处理坩埚。在实验紧张的情况下,可以连续进行玻璃粘度的测试。
炉子的升温/降温/保温、以及粘度计转子的转速控制和扭矩数值的读取由专有软件VISCO控制和实时显示。
等温测试
熔融玻璃/熔融煤灰/熔岩保持在预先设定的温度下平衡,通过坩锅下面的样品热电偶监控熔融样品的温度,并将温度值传输到计算机软件或温控仪面板上、实时显示。并通过软件启动转子的旋转,软件会自动控制转子的转速,Brookfield粘度计以软件VISCO设定的旋转速度控制转子的旋转,VISCO软件界面上实时显示扭矩读数以及粘度值,VISCO软件实时显示和记录对应的粘度值。
NIST SRM717A标准玻璃RSV 1600等温实际测试数据
样品温度(℃) | 粘度(cP) | Log[粘度,Pa.s] | NIST证书数据注1 |
1560 | 10240 | 1.01 | 0.99±0.06 |
1475 | 19040 | 1.28 | 1.22±0.06 |
1400 | 32640 | 1.51 | 1.46±0.07 |
1332 | 57760 | 1.76 | 1.70±0.08 |
1272 |
93920 |
1.97 |
1.93±0.10 |
1218 | 163000 | 2.21 | 2.17±0.11 |
1168 | 266000 | 2.42 | 2.41±0.12 |
1124 | 451000 | 2.65 | 2.65±0.13 |
1083 | 765000 | 2.88 | 2.89±0.14 |
1027 | 1680000 | 3.23 | 3.25±0.14 |
991 | 2820000 | 3.45 | 3.52±0.15 |
961 | 4750000 | 3.68 | 3.75±0.15 |
931 | 8130000 | 3.91 | 4.00±0.16 |
注1:该NIST证书数据是按照NIST SRM 717A标准玻璃证书公式计算得到的:
动态测试
我们更推荐用户采用动态测试:先把炉子升温到设定的最高温度,然后以设定的降温速率降温,软件VISCO实时记录控制温度/样品温度/扭矩/转子转速,并实时计算粘度,如右图所示。
右图中红色曲线是专用软件记录的玻璃粘度随温度的变化;黑色曲线是拟合得到的,由此我们可以计算任何温度点对应的粘度值,也可以外推到更高温度或更低温度下的粘度值,可以在更宽的温度范围内了解材料的粘度性能。
NIST SRM717A标准玻璃RSV 1600动态实际测试数据
样品温度(℃) | 粘度(cP) | Log[粘度,Pa.s] | NIST证书数据注2 |
1555 | 9840 | 0.99 | 1.00±0.06 |
1466 | 17840 | 1.25 | 1.25±0.06 |
1388 | 31240 | 1.50 | 1.50±0.07 |
1318 | 55760 | 1.75 | 1.75±0.08 |
1256 |
105000 |
2.02 |
2.00±0.10 |
1201 | 181000 | 2.26 | 2.25±0.11 |
1151 | 321000 | 2.51 | 2.50±0.12 |
1106 | 574000 | 2.76 | 2.75±0.13 |
1065 | 1020000 | 3.01 | 3.00±0.14 |
1028 | 1780000 | 3.25 | 3.25±0.14 |
993 | 3110000 | 3.49 | 3.50±0.15 |
961 | 5490000 | 3.74 | 3.75±0.15 |
注2:该NIST证书数据是NIST SRM 717A标准玻璃证书数据。
软件
麟文仪器与Orton公司联合开发了高温粘度计的专业软件VISCO,包括下面功能:
1. 设置:包括升温程序的设置,可以升温速率、降温速率、也可以实现保温;软件自动读出Brookfield粘度计的型号,选择转子的型号和参数,软件查找高温液体的液面,转子的校正;数据文件的选择、数据记录的间隔设置;气氛的控制开关;
2. 运行界面:实时显示控制热电偶温度、坩埚底部样品热电偶温度、以及平均温度;实时显示当前运行温度段的状态;实时显示粘度数据,包括厘泊(cP)、泊(P)、帕.秒(Pa.s)、以及上述单位的对数值。
3. 分析界面:可以对测试数据进行分析比对,可以显示三坐标【时间、温度、粘度相关关系】,也可以直接显示双坐标【温度、粘度的相关关系】,可以直接打印出测试报告。
坩锅和转子
1. 用于熔融玻璃的坩锅和转子:一般来说是铂/铑合金制成的,虽然由于铂金的成本很高,但Orton/麟文仪器还是鼓励用户使用铂/铑合金的坩锅以及转子。许多玻璃公司可以比较容易得到价格比较低铂金,我们可以为用户提供有关铂/铑合金的坩锅和转子的加工图纸,这样用户能节省较多的费用。
2. 用于熔融煤灰的坩埚和转子:我们采用刚玉材料作为熔融煤灰的坩埚和转子,采用独特的双坩埚设计,可以确保熔融煤灰粘度测定的平稳运行,可以简化煤灰样品的处理过程,提高测试效率。从下图,我们很容易判断熔融煤灰随着温度的下降而出现的拐点,结晶的开始。
3. 用于熔岩的坩埚和转子:由于熔岩的温度相对较低、粘度也较小,我们设计了适合于低粘度的不锈钢转子和不锈钢坩埚,以确保低粘度测试数据的准确。
RSV-1600熔融玻璃粘度测定仪的指标
仪器型号 |
RSV-1600 |
最高温度 | 1600℃,可以为用户提供1700℃的高温粘度计 |
热电偶 | S型,有两根,一根热电偶为控制热电偶,一根为样品热电偶 |
温度控制系统 | PID,Honeywell 自动控制器,软件控制程序升温/降温/保温 |
样品坩锅和转子 | 铂/铑合金坩埚和转子、刚玉坩埚和转子、不锈钢坩埚和转子。 |
粘度计 | Brookfield系列粘度计,按照下列范围选择: HB DV2T: 1×102~3×105P,10~3×104Pa.s,104~3×107cP HA DV2T: 25~8×104P,2.5~8×103Pa.s,2.5×103~8×106cP RV DV2T: 10~4×104P,1~4×103Pa.s,1×103~4×106cP LV DV2T: 0.1~4×102P,0.01~4×101Pa.s,10~4×104cP |
功率消耗 | 220伏,25安 |
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