文档介绍：:..落球法测定液体粘度实验原理:、浮力和粘滞阻力3个力的作用,如果小球的速度v很小,且液体可以看成在各方向上都是无限广阔的,则从流体力学的基本方程可以导出表示粘滞阻力的斯托克斯公式:F=3Tcr|ud()()式中d为小球直径。由于粘滞阻力与小球速度u成正比,小球在下落很短一段距离后(参见附录的推导),所受3力达到平衡,小球将以u。匀速下落,此时有:| -p^g=3-r-rp^d()式中p为小球密度,Qo为液体密度。由()式可解出粘度“的表达式:()本实验中,小球在直径为D的玻璃管中下落,液体在各方向无限广阔的条件不满足,此吋粘滞阻力的表达式可加修正系数 (1+2・4d/D),而(243)式可修正为:口=盘磊(244)当小球的密度较大,直径不是太小,而液体的粘度值又较小时,小球在液体中的平衡速度Vo会达到较大的值,奥西思■果尔斯公式反映出了液体运动状态对斯托克斯公式的影响:F=3切珂d(1十三屉-益血2十...)()其中,Re称为雷诺数,是表征液体运动状态的无量纲参数。Re=^odp0/v(),可认为()、()式成立。<Re<1U寸,应考虑()式中1级修正项的影响,当Re大于1时,还须考虑高次修正项。考虑()式中1级修正项的影响及玻璃管的影响后, 粘度m可表示为:= (p-儿加1 = 1 ()(l+IRe/lfi)—"HUto/LS(乙4・了)由于3Re/16是远小于1的数,将1/(1+3Re/16)按幕级数展开后近似为1-3Re/16, ()式又可表示为:‘、1="一令咖円()已知或测量得到p、Q0、D、d、v等参数后,由()式计算粘度“,再由(246)式计算Re,若需计算Re的1级修正,则由()式计算经修正的粘度〃1。在国际单位制中,“的单位是Pa?s(),在厘米,克,秒制中,〃的单位是P(泊)或cP(厘泊),它们之间的换算关系是:1Pa•s=lOOOPa=1000cP(), 。W) u(t) (t)二设定值■被控量,调节器依据e(t)及一定的调节规律输出调节信号u(t),执行单元按u(t)输出操作量至被控对象,使被控量逼近直至最后等于设定值。调节器是自动控制系统的指挥机构。在我们的温控系统中,调节器采用PID调节,执行单元是由可控硅控制加热电流的加热器,操作量是加热功率,被控对象是水箱中的水,被控量是水的温度。PID调节器是按偏差的比例(proportional),^^(integral),微分(differentiaI),进行调节,其调节规律可表示为:U(t)=Kp[e(t)+ ()式中第一项为比例调节,心为比例系数。第二项为积分调节,巧为积分时间常数。第三项为微分调节,G为微分时间常数。PID温度控制系统在调节过程中温度随时间的一般变化关系可用图 ,控制效果可用稳定性,准确性和快速性评价。(或受到扰动)后经过一定的过渡过程能够达到新的平衡状态,则为稳定的调节过程;若被控量反复振荡,甚至振幅越来越大,则为不稳定调节过程,不稳定调节过程是有害而不能采用的。准确性可用被调量的动态偏差和静态偏差来衡量,二者越小,准确性越高。快速性可用过渡时间表示,过渡时间越短越好。实际控制系统中,上述三方面指标常常是互相制约,互相矛盾的,应结合具体要求综合考虑。,系统在达到设定值后一般并不能立即稳定在设定值,而是超过设定值后经一定的过渡过程才重新稳定,产生超调的原因可从系统惯性,传感器滞后和调节器特性等方面予以说明。系统在升温过程中,加热器温度总是高于被控对象温度,在达到设定值后,即使减小或切断加热功率,加热器存储的热量在一定时间内仍然会使系统升温,降温有类似的反向过程,这称之为系统的热惯性。传感器滞后是指由于传感器本身热传导特性或是由于传感器安装位置的原因,使传感器测量到的温度比系统实际的温度在时间上滞后,系统达到设定值后调节器无法立即作出反应,产生超调。对于实际的控制系统,必须依据系统特性合理整定 PID参数,才能取得好的控制效果。由()式可见,比例调节项输出与偏差成正比,它能迅速对偏差作出反应,并减小偏差,但它不能消除静态