Первичный преобразователь вязкости жидких сред

Первичный преобразователь вязкости жидких сред

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике измерения вязкости жидкости. С целью обеспечения возможности исследования малых количеств образцов в качестве первичного преобразователя вязкости применяют электрохимический диффузионный датчик рО2. В основу измерений положена зависимость отношения установившихся значений диффузионных токов при наличии и отсутствии перемешивания исследуемой среды в зоне активной поверхности датчика от ее вязкости при прочих неизменных словиях. Для проведения анализа требуется не более 10 -10 г исследуемого вещества . 2 ил. (2 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

15 4 G 01 N 11 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

C (0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4189156/31-25 (22) 04.02.87 (46) 30.08.88. Бюл. № 32 (7I ) Институт биологии южных морей им. А. О. Ковалевского (72) В. Б. Владимиров и В. И. Белоиваненко (53) 532.137 (088.8) (56) Заявка Японии № 53 — 23!83, кл. 111 Д 2, 1978.

Заявка Великобритании № 2130382, кл.G I S G I N,1984.

„„SUÄÄ 1420467 А1 (54) ПЕРВИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ВЯЗКОСТИ ЖИДКИХ СРЕД (57) Изобретение относится к технике измерения вязкости жидкости. С целью обеспечения возможности исследования малых количеств образцов в качестве первичного преобразователя вязкости применяют электрохнмический диффузионный датчик рО . В основу измерений положена зависимость отношения установившихся значений диффузионных токов при наличии и отсутствии перемешивания исследуемой среды в зоне активной поверхности датчика от ее вязкости при прочих неизменных условиях. Для проведения анализа требуется не более 10 — 10 г исследуемого вещества. 2 ил.

1420467

Изобретение относится к технике измерения вязкости, в частности к первичным преобразователям, служащим для измерения вязкости жидких сред.

Цель изобретения — обеспечение воз5 можности исследования малых количеств образцов. (z.) 1„= k p02, где pO> — напряжение кислорода;

k — коэффициент пропорциональности.

Величина коэффициента пропорциональности характеризует скорость поступления молекул 02 к активной поверхности индикаторного электрода и определяется выражением

45 и F, — + — +— а Ь 6

Рэ Рм Рн.с количество электронов, участвуюгцих в электрохимической реакции; число Фарадея; площадь индикаторного электрода; толщина слоя внутреннего 55 электролита, газопроницаемой мембраны и диффузионной области соответственно; где n— а, b, о—

На фиг. 1 изображен схематически датчик рОэ, на фиг. 2 — кривая зависимости отношения установившихся значений 10 диффузионных токов датчика при наличии и отсутствии перемешивания исследуемой среды от ее вязкости.

Электрохимический диффузионный датчик рОо Кларка, работаюший по принципу измерения тока восстановления кислорода, включает в себя электродную систему, состоящую из индикаторного поляризуюшегося электрода (катода) 1 и опорного электрода 2 сравнения, помещенных в электро: лит 3. Электродная система отделена от 20 анализируемой жидкости 4 газопроницаемой полимерной мембраной 5. Перемешивание анализируемой среды 4 в зоне рабочей поверхности датчика осуществляется электромешалкой 6.

Для измерения вязкости исследуемой жидкости на электродную систему датчика подают напряжение, обеспечивающее поляризацию индикаторного электрода 1 на величину потенциала, соответствующего предельному току электрохимического восстановления кислорода. Ток деполяризации индикаторного электрода, обусловленный ионизацией молекул кислорода на нем по реакции:

02+ 2Н О + 4е — . 4ОН (1) пропорционален напряжению кислорода в

: анализируемой жидкости 4:

Рэ, Рм, Р . - газопроницаемость указанных составляющих приэлектродной области датчика

При этом диффузия через мембрану 5 и приэлектродную область электролита 3 в датчике обусловлена, в основном, конкретными конструктивными параметрами

6 самого датчика. Член — выражения (3), Рн с учитывающий свойства диффузионной области, определяется в исследуемой жидкости конвективным переносом и величиной молекулярной диффузии кислорода.

При включении электромешалки 6 определяющую роль играет конвективный перенос, при отключении мешалки — процесс молекулярной диффузии растворенного кислорода.

Конвективная составляющая представ,. ляет собой перенос молекул в зону ионизации вместе с потоком движущейся жидкости при перемешивании или принудительной циркуляции. При этом величина конвективного массопереноса выражается уравнением

1кокв — — Vn.r. 02, (4} где V . — объемная скорость движения исследуемой жидкости; с02 — концентрация кислорода в ней.

Молекулярная диффузия обусловлена переносом молекул растворенного кислорода под действием градиента концентраций.

Массоперенос за счет молекулярной диффузии кислорода в исследуемой жидкости, направленный к реакционной зоне датчика рО, можно выразить уравнением вида

1,к =-D град.сОт (5) где D — коэффициент молекулярной диффуфузии; град.сΠ— градиент концентрации растворенного кислорода

Поскольку концентрация кислорода в зоне рабочего электрода датчика рОо близка к нулю за счет его электровосстановления в соответствии с уравнением(1),то выражение (5) с небольшим прибли;кением можно записать в виде

1пкц — D сОэ, (6)

Отношение потоков направленного переноса при наличии и отсутствии перемешивания исследуемой жидкости принимает вид

1копв Чппкс02 Ъпвк

1 ф D cO2 D

При этом результируюшая сигнала отношения выходных токов датчика рОо при наличии и отсутствии перемешивания практически не зависит от действующего значения концентрации кислорода.

Коэффициент молекулярной диффузии анализируемого газа в соответствии с из1420467 вестным уравнением можно представить в виде

D-Ке т где К вЂ” константа жидкости;

W — энергия активации; — постоянная Больцмана;

Т вЂ” температура жидкости.

Вязкость жидкости в зависимости от ее температуры изменяется по закону

10 т1-Те т

1кокв Vn.c.

Iëиф K Т

20 т.е. работу датчика рО, используемого в качестве первичного преобразователя вязкости, можно описать следующим уравнением:

Подставляя уравнение (9) в уравнение (8), получим

 — К Т 1 (у ) 15 а уравнение 7 принимает вид

Таким образом, при контролируемой величине Vn ° /КТ значение вязкости исследуемой жидкости определяется отношением выходных токов датчика р0 при наличии и отсутствии перемешивания.

Изображенная на фиг. 2 зависимость отношения установившихся значений диффузионных токов электрохимического датчика рО. от вязкости исследуемой среды подтверждает правильность сделанных выводов. Измерения проводили на водных растворах глицерина с известными табличными значениями вязкости.

Изобретение обеспечивает возможность исследования проб малых объемов. Это позволяет расширить область применения изобретения в биологии и медицине при анализе ценных и редких образцов. При этом количество материала, необходимое для проведения анализа с применением предлагаемого преобразователя, значительно меньше по сравнению с известными устройствами и определяется величинами порядка 10 —

10 г.

Фор иула азобретения

Применение электрохимического диффузионного датчика парциального давления кислорода в качестве первичного преобразователя вязкости жидких сред.

1420467

5 /7Õ6 Р 10

Составитель В. Филатова

Редактор A. Огар Техред И. Верее Корректор М. Максим ншинец

Заказ 4322/47 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4