用于牛顿流体和非牛顿流体的粘度计.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103512833103512833A(43)申请公布日2014.01.15(21)申请号201210505985.4(22)申请日2012.11.30(30)优先权数据13/538,4882012.06.29US(71)申请人罗斯蒙德公司地址美国明尼苏达州(72)发明人罗格·肯尼斯·皮赫拉亚(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人潘剑颖(51)Int.Cl.G01N11/08(2006.01)权权利要求书3页利要求书3页说明书9页说明书9页附图3页附图3页(54)发明名称用于牛顿流体和非牛顿流体的粘度计(57)摘要一种粘度计，包括：与质量流量计串联连接的多个毛细管。所述毛细管是光滑的、直的、且不受阻碍的，并且均具有不同的已知恒定直径。差分压力变换器感测跨越每个毛细管的测量长度的差分压力，并且质量流量计感测流体质量流量和流体密度。与质量流量计和差分压力变换器连接的数据处理器使用非牛顿流体模型，基于每个毛细管的已知恒定直径和测量长度、感测到的跨越每个测量长度的差分压力、流体质量流量以及流体密度，计算流经粘度计的流体的粘度参数。CN103512833ACN103528ACN103512833A权利要求书1/3页1.一种粘度计，包括：第一毛细管，具有第一直径D1和第一管长度LTot1；第一差分压力变换器，跨越所述第一毛细管的第一测量长度L1操作以感测第一差分压力ΔP1，所述第一测量长度L1沿所述第一毛细管上被配置为产生稳态层状流的光滑的、直的且不受阻碍的部分延伸；第二毛细管，流动地串连在所述第一毛细管之后，并且具有第二直径D2和第二管长度LTot2，D2≠D1；第二差分压力变送器，跨越所述第二毛细管的第二测量长度L2操作以感测第二差分压力ΔP2，所述第二测量长度L2沿所述第二毛细管上被配置为产生稳态层状流的光滑的、直的且不受阻碍的部分延伸；质量流量计，流动地串连在所述第二毛细管之后，并且能够感测流体密度ρ和流体质量流量m；以及处理器，与所述质量流量计进行数据通信，并且能够使用非牛顿流体模型，基于D1、D2、L1、L2、ΔP1、ΔP2、ρ和m，计算流经所述第一毛细管、所述第二毛细管和所述质量流量计的流体的粘度参数。2.根据权利要求1所述的粘度计，其中所述处理器还能够基于D1、D2、L1、L2、ΔP1、ΔP2、ρ和m计算流经所述第一毛细管、所述第二毛细管和所述质量流量计的流体的牛顿粘度。3.根据权利要求1所述的粘度计，其中所述第一管长度LTot1大于或等于L1+0.07D1[Re]1，并且LTot2大于或等于L2+0.07D2[Re]2，其中[Re]1是流经所述第一毛细管的流体的Reynolds数，而[Re]2是流经所述第二毛细管的流体的Reynolds数。4.根据权利要求1所述的粘度计，其中所述处理器配置为将所述流体作为Bingham塑料进行建模，并且所计算的粘度参数是表观粘度μA和临界剪切应力τ0。5.根据权利要求1所述的粘度计，其中所述处理器配置为将所述流体作为Ostwald-deWaele流体进行建模，并且所计算的粘度参数是表观粘度μA和相对于牛顿行为的指数偏离程度n。6.根据权利要求1所述的粘度计，还包括：第三毛细管，流动地串连在所述第一毛细管和所述第二毛细管之后，并且具有第三直径D3和第三管长度LTot3，D3≠D1或D2；以及第三差分压力变送器，跨越所述第三毛细管的第三测量长度L3操作以感测第三差分压力ΔP3，所述第三测量长度L3沿所述第三毛细管上被配置为产生稳态层状流的光滑的、直的且不受阻碍的部分延伸；以及其中所述处理器除了基于D1、D2、L1、L2、ΔP1、ΔP2、ρ和m之外，还基于D3、L3和ΔP3，来计算粘度参数。7.根据权利要求6所述的粘度计，其中所述处理器配置为将所述流体作为Ellis流体进行建模，并且所计算的粘度参数是Ellis流体等式中的α、和8.根据权利要求6所述的粘度计，其中所述处理器配置为将所述流体作为Herschel-Bulkley流体进行建模，并且所计算的粘度参数是临界剪切应力τ0、表观粘度μA以及相对于牛顿行为的指数偏离程度n。2CN103512833A权利要求书2/3页9.根据权利要求8所述的粘度计，其中所述处理器配置为通过在使用Bingham塑料模型对τ0和μA进行求解与使用Ostwald-deWaele模型对μA和n进行求解之间交替地迭代，来计算τ0、μA和n。10.根据权利要求1所述的粘度计，还包括温度传感器，所述温度传感器产生感测到的流体温度，所述流体温度被所述处理器用于计算所述粘度参数。11.根据权利要求1所述的粘度计，其中所述质量流量计是科里奥利效应质量流量计