眾所周知，液-氣或液-液的界面張力值因溫度變化而不同，通常溫度越高，界面張力值越低。所以，有效地控制溫度對于界面張力的測值具有舉足輕重的地位。旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀是一種采用光學(xué)影像法測試動態(tài)或靜態(tài)界面張力的儀器，溫度控制技術(shù)在儀器的設(shè)計中因本方法測試過程的復(fù)雜性而與其他界面張力測試技術(shù)有明顯區(qū)別。
概括而言，目前應(yīng)用到比較多的技術(shù)包括：
1、非氣熱式溫度控制技術(shù)：
本方法的技術(shù)特征為：通過控制加熱源的溫度，間接控制旋轉(zhuǎn)軸所在位置的空氣的溫度，再利用這些空氣溫度傳導(dǎo)至裝有被測樣的樣品管，實現(xiàn)控制樣品溫度的目的。在具體實現(xiàn)方式上，溫度傳感器與加熱源都被安裝到同一塊散熱塊上是其顯著標識。
目前應(yīng)用這項技術(shù)的包括Texas 500 、TX500C（舊款）等大部分生產(chǎn)廠的旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀。
安裝方式如下圖所示:
2、氣熱式溫度控制技術(shù)：
本方法的技術(shù)特征為：通過控制旋轉(zhuǎn)軸所在位置空氣的溫度并將樣品管固定在中空的旋轉(zhuǎn)軸里，實現(xiàn)控制樣品管溫度從而控制樣品溫度的目的。在具體實現(xiàn)方式上，溫度傳感器被安裝到樣品管同一垂直與水平位置的空氣中。
顯然，本方法相較于非氣熱式溫度控制技術(shù)更為，控制溫度與實際溫度的符合度更高。
目前應(yīng)用到本項技術(shù)的包括500D、500H以及TX500C改進型(是選購件)等型號。
3、油浴動態(tài)密封溫度控制技術(shù)：
本方法的技術(shù)特征為：通過控制樣品管所在導(dǎo)熱油的溫度，實現(xiàn)控制樣品溫度的目的。在具體實現(xiàn)方式上，必須擁有動態(tài)密封技術(shù)，溫度傳感器安裝在導(dǎo)熱油里。
顯然，本方法僅從溫度控制技術(shù)上而言，相較于氣熱式具有更加明顯的優(yōu)勢。但在具體的樣品測試過程中，特別是在油田測試有粘度樣品的過程中，會遇到各種困難，如進樣不方便，清洗不方便等等。所以，本方法的可實施性不強。
目前應(yīng)用到本項技術(shù)的包括德國Kruss、Dataphisics、500G型界面張力儀。
以來，由于技術(shù)更新比較慢，儀器廠商重視程度不夠等原因，在市場上銷售比較多的是擁有比較落后技術(shù)的TX500C型界面張力儀。加上使用本儀器的用戶重視程度不高以及化程度不夠等原因，以來，TX500C型界面張力儀的溫度控制問題沒有得到足夠的認識，也因溫度控制技術(shù)問題，給廣大用戶造成的的困撓。這些困撓包括了如測值時間非常長(通常需要2個小時)、測試重復(fù)性差、測試過程油樣回縮等等。
為了進一步揭示TX500C型界面張力儀溫度控制方面的嚴重缺陷，我們召集測試工程師對儀器的實際溫度控制效果進行了嚴格的測試。現(xiàn)將相關(guān)測試結(jié)果公布如下：
1、測試環(huán)境：
儀器：TX500C型旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀；室內(nèi)溫度：18.8℃；高速電機控制轉(zhuǎn)速：5000轉(zhuǎn)/分(RPM)；測試用溫度儀表：上海亞泰制PT100溫度器。
2、測試方式：
(1)將一根頂部裝有PT100探頭的鋁合金管(Φ5 L150)安裝到一個精密光學(xué)控制平臺上(控制精度：0.01mm)后，將探頭部分深入到旋轉(zhuǎn)軸的測觀察孔偏里2/5處，從而用溫度器實時讀取旋轉(zhuǎn)軸里的溫度。這樣就可以在效地測試真正樣品管所在位置的空氣溫度。
(2)調(diào)整溫度器與儀器顯示溫度一致。
終值分別為：界面張力儀顯示溫度18.8℃，溫度儀顯示溫度為18.8℃。符合要求。
(3)具體測試中采用控制一個目標溫度，等待儀器顯示溫度與目標溫度一致后，再等待溫度儀器顯示溫度穩(wěn)定后，分別讀取界面張力儀顯示溫度與溫度儀顯示溫度，并進行比較。
3、測試結(jié)果：
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目標溫度
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實際溫度
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溫差
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25.0
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22.9
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2.1
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30.0
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25.8
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4.2
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35.0
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29.1
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5.9
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40.0
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32.3
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7.7
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45.0
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35.5
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9.5
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50.0
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38.7
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11.3
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55.0
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42.0
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13.0
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60.0
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45.5
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14.5
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65.0
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48.8
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16.2
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70.0
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52.2
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17.8
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75.0
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55.8
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19.2
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80.0
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59.1
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20.9
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84.9
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62.5
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22.4
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測試結(jié)果曲線對比圖如下所示：
4、結(jié)論：
儀器目標控制溫度與實際樣品管所在空氣位置的溫度相差比較大，從如上列表數(shù)據(jù)中已經(jīng)顯示無遺了。這樣的溫度控制結(jié)果是根本無法滿足界面張力測試特別是油田三次采用用油樣與油驅(qū)界面張力測試的需求。
從具體測試過程來看,需要描述的結(jié)論包括:
(1)本次測試過程是指非科諾產(chǎn)品及其他TX500C型界面張力儀，在19度左右的特定環(huán)境溫度條件下、電機轉(zhuǎn)速為5000RPM時的相應(yīng)測試數(shù)據(jù)。測試數(shù)據(jù)不針對任何廠家，目的只是揭示現(xiàn)有界面張力儀中存在的缺陷，任何廠家均可以按自己的設(shè)計能力進行更改，更改后的測溫結(jié)果可能會有不同。所以，以客戶自行測試的溫度為準。以上數(shù)據(jù)僅作為參考。
(2)以上數(shù)據(jù)在使用中，可以結(jié)合相應(yīng)的軟件功能進行，如軟件中開發(fā)了相應(yīng)的轉(zhuǎn)換功能(但作用有限)，那么只要按一下溫度轉(zhuǎn)換鈕即可。但可能溫度達不到如85度這樣的高溫，溫度有限。
(3)測試過程中，我們發(fā)現(xiàn)，事實上加熱到目標溫度(指儀器的顯示溫度達到設(shè)置的45度這樣的值時)，此時旋轉(zhuǎn)軸里的溫度已經(jīng)快達到終穩(wěn)定溫度。根據(jù)我們現(xiàn)有的數(shù)據(jù)來看，控制時，首周期溫度時，次降低下來后，差不多達到旋轉(zhuǎn)軸空氣的溫度。這個時間差差不多可以估算為5分鐘左右。而以后再長時間，這個空氣的溫度的改變非常有限。
(4)在使用中，我們建議用戶可以先預(yù)熱起儀器，達到穩(wěn)定溫度值。再加樣，如果是高溫(60度)的話，等待樣品穩(wěn)定達到目標溫度的時間差不多為20-40分鐘左右。而如果是45度這樣的溫度，這個時間差不多是10分鐘。
(5)旋轉(zhuǎn)滴界面張力測試，特別是油驅(qū)的界面張力測值是一種非常復(fù)雜的過程，事實上，這個過程中除了一個控制溫度的問題，還有一個以來沒有被研究人員注意的問題，就是膠體(特別是含有表面活性劑、聚合物的膠體)會由于離心作用形成分層。而美國德州理工的Pape教授的研究也證實了這一點。所以測試時間的控制是一個比較復(fù)雜的問題，而不僅僅是指等溫度達到要求的這么簡單。所以，總的來說，三次采用的二元或三元驅(qū)的界面張力分析，作為研究院或地質(zhì)院而言，革命遠沒有成功。這就要求有比較的人員，比較的儀器廠商提供的服務(wù)。而對于一些非儀器公司而言，這樣的動作事實上是無法完成的。
從具體應(yīng)用來說,溫度控制與實際值的不符合性的缺陷導(dǎo)致的結(jié)果主要表現(xiàn)為如下四個方面：
、TX500C型界面張力儀的顯示終控制溫度不具有參考意義。
本次測試顯示在是在具體某個室溫條件下，某個轉(zhuǎn)速條件下的TX500C界面張力儀的溫度測試結(jié)果，雖然沒有對全部環(huán)境下的溫度實際值進行測試，但已經(jīng)非常有代表性的揭示出來，這個界面張力儀上顯示出來的溫度是不能代表樣品管所在位置空氣，更不用說是樣品的實際溫度了。而正由于溫度控制環(huán)境是千變?nèi)f化的，控制的參數(shù)也不盡相同，因而，具體此時樣品的溫度是多少，是一個不能取得的結(jié)果。
第二、控制溫度達不到模擬地下真實溫度的要求。
如果用戶使用儀器顯示的溫度作為摸擬地下溫度所用時，如大慶油田模擬溫度為45℃，而用戶簡單的使用這臺儀器控制了45℃，當(dāng)儀器顯示了45℃時，就認為已經(jīng)模擬了地下溫度了。這樣的判斷是根本沒有任何依據(jù)的。
第三、無法滿足部分油田，特別是對測試環(huán)境的溫度要求較高的油田如勝利油田、河南油田等的真正需求。
有些油田對測試溫度要求是83度或93度等等溫度時，儀器的技術(shù)指標項雖然說是可以達到85度或通過外接恒溫油浴(除非溫度傳感器放在空氣中，若放在水循環(huán)槽上也是一樣的)控制了100度，但是，從實際效果來看，根本達不到這個溫度的。實際測試已經(jīng)非常明確地顯示出來，控制溫度與儀器顯示溫度是84.9℃時，實際空氣溫度只有區(qū)區(qū)的62.5℃，遠遠低于要求溫度值。
第四、界面張力控制溫度根本無法滿足旋轉(zhuǎn)滴測試油驅(qū)與原油界面張力的特殊性。
在原油樣的測試中，因原油具有一定的粘度，旋轉(zhuǎn)滴測試過程的溫度控制除了增加溫度外，還有一個附帶作用是降低了油樣的粘度。而如果溫度達不到，油樣的拉升通常是不符合要求的，比較有時油樣還是粘連的，根本不是離心到5000RPM所能克服的。這也就好解釋為什么我們的測試過程中重復(fù)性差、測試時間長等原因了。
綜合而言，基于如上原因，科諾才會下大力氣更新溫度控制技術(shù)，從而從根本上了我們測試的方便性與真實性。當(dāng)然，公布本次數(shù)據(jù)的目的有幾個：
、我們希望用戶能夠幫助用戶解決一些實際中的困撓；
第二、我們希望這些數(shù)據(jù)給沒有來得及升級儀器的用戶一點幫助，比如，你可以直接用這些數(shù)據(jù)控制溫度，比較你現(xiàn)在想控制45℃，那么你設(shè)置60℃，在差不多的外界條件下，是可以達到你的控制目標了；如控制65℃以上，那么你只好另行選購儀器了，別在原地想為什么測試數(shù)據(jù)與理想數(shù)據(jù)差那么多的原因了。
第三、不利的一面是，可能原來一些用儀器顯示的某個溫度條件下測試的數(shù)據(jù)值就不能用了，因為根本沒有什么指導(dǎo)意義。這點對于我們的用戶而言，我們已經(jīng)作了相應(yīng)的解決。但不是采購我們的儀器的用戶可能是比較麻煩的。當(dāng)然，部分用戶僅僅用這個儀器測試對比數(shù)據(jù)(不管對比數(shù)據(jù)是否有效、真實)，估算一下是否符合要求的，那么就不用很關(guān)心這些了，還是安心用這款儀器吧，畢竟這款儀器已經(jīng)操作比較熟練了。
第四、美國科諾新推了一款改進型的500C型界面張力儀，操作上與性能上與原款TX500C是一樣的，只是在溫度控制上，設(shè)計了一個部件，你想與原來的數(shù)據(jù)對比，PT100溫度探頭可以與加熱塊連在一起，顯示加熱塊的溫度；而想控制溫度，測得實際溫度值，可以打開這個部件，將溫度探頭放在旋轉(zhuǎn)油的空氣中，此時就實現(xiàn)了氣熱式溫控方式。
當(dāng)然，我們也提醒一下我們的同行，本文所提的氣熱式溫度方式，美國科諾已經(jīng)授權(quán)中國全權(quán)代理商在中國地區(qū)申請了相關(guān)，號ZL：CN200920213959.8，所以，如果想使用這個技術(shù)，就需要得到我們的授權(quán)。敬請自重。
