高圧液体の粘性計測

高圧液体の粘性計測

水晶振動子による粘性計測

液体の粘度測定法には、細管式、回転式、振動式、落体式など多くの方法がある。
水晶振動子を使った粘度測定は、単一平板型振動粘度計の一種であり、
得られる測定値が粘度と密度の積であり、粘度と密度が分離できない。

しかし、水晶振動子法には、
　　・小型で圧力セル内に組み込める。
　　・電気的計測であり、迅速に測定出来る。
　　・安価な市販品を入手可能。
などの利点がある。


水晶振動子の等価回路は下図のようになる。

　　　　　　　第46回高圧討論会発表資料より抜粋

横軸を掃引周波数としたときのスペクトルが下図のようになる。
縦軸:コンダクタンスにとるとローレンツ関数のピークとなる。（黄色の線）
　　　　　　　　

　　　　　　　第46回高圧討論会発表資料より抜粋


ピーク周波数のシフトと粘度の関係は下図のようになる。
　　　　Sauerberyの式から、液体粘度が剪断速度によらず一定の仮定のもと、
　　　　Kanazawa則が導出される。

文献： K. K. Kanazawa, and J. G. Gordon II, Anal. Chim. Acta, 175 (1985), 99.

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第57回高圧討論会発表資料より抜粋

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高圧下での水晶振動子共振スペクトル測定

高圧力下で粘度を測るための圧力発生装置


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第57回高圧討論会発表資料より抜粋




　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第57回高圧討論会発表資料より抜粋

周波数シフトからの粘度算出（Δf法）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第38回熱物性シンポジウム発表資料より抜粋

1. 複数の参照液体を用いて、(ηρ)^1/2と周波数シフトの関係式を実験的に求める。
　　　Kanazawa則により直線関係の式が得られる。
2. 参照液体を用いて、実験的に水晶振動子自体の圧縮による周波数シフト成分Δf_pを求める。
3. 目的試料を測定し、Δf_vを求める。　　Δf_v = Δf - Δf_p
4. (ηρ)^1/2との関係式を用いて、Δf_vから(ηρ)^1/2を算出する。


この方法を使用した例が
H. Yamawaki, Int J Thermophys (2017) 38:64　DOI:10.1007/s10765-017-2198-6

YAMAWAKI's Homepage e-mail:h.yamawaki@aist.go.jp