Способ определения вязкости материалов

Способ определения вязкости материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к определению и исследованию реологических свойств материалов, в частности определению вязкости, по их реакции на сдвиговое деформирование между коаксиальными цилиндрическими рабочими поверхностями в условиях термогидродинамического равновесия и при изотермичности одной и адиабатичности другой поверхности. Цель изобретения - повышение точности определения вязкости материалов за счет введения температурной поправки. Определяют зависимость вязкость - температура на основе опыта через определение превышения температур среднего слоя в неизотермическом течении с учетом теплофизических свойств материала, геометрических размеров слоя и интенсивности энергии деформирования, определяют характерные температуры состояний неизотермического течения и параметров ориентировочной зависимости вязкость - температура, определяют температуру реального течения с учетом корректирующего влияния зависимости вязкость - температура. Предложенная совокупность операций позволяет повысить точность определения вязкости материалов до 2%. 1 табл.

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСОУБЛИН (q1)5 а 01 И ll/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОЫРЕТЕНИЯМ И СтНРНТИНМ

ПРИ П НТ СССР (21) 4363048/31-25 (22) 13 ° 01,88 (46) 15.03,90. Бюл, ¹ 10 (71) Отделение. Института химической физики АН СССР (72) А,F., Солохненко, В,И, Кукушкин, и А,N.Còoëèí (53) 532,137 (088.8) (56) Белкин И.М. и др, Ротационные приборы, М.: Машиностроение, 1968.

Авторское свидетельство СССР

¹ 200309, кл, G 01 И 11/14, 1966, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ

«МАТ EPHAJI0B (57) Изобретение относится к определению и исследованию реологических свойств материалов, в частности к определению вязкости, по их реакции на сдвиговое деформирование между коаксиальными цилиндрическими рабочими поверхностями в условиях термогидродинамического равнойесия и при

Изобретение относится к исследованию и измерениям реологических характеристик материалов и может использоваться в частности для определения вязкости ньютоновских ма— териалов . преимущественно жидкостей, Целью изобретения является повышение точности определения вязкости материалов за счет введения температурной поправки.

При сдвиговом деформировании материала между коаксиальными цилиндра2 изотермичности одной и адиабатичности другой поверхности, Цель изобретения — повышение точности определения вязкости материалов за счет вве-. дения температурной поправки, Определяют зависимость вязкость — температура на основе опыта через определение пр евышения температур среднего слоя в неизотермическом течении с учетом теплофизических свойств материала, геометрических размеров слоя и интенсивности энергии деформирования, определяют характерные температуры состояний неизотермического течения и параметров ориентировочной зависимости вязкость — температура, определяют температуру реального течения с учетом корректирующего влияния зависимости вязкость — температура, Предложенная совокупность операций позволяет повысить точность определения вязкости материалов до 27., 1 табл:. ми, например, в ротационных васкозиметрах вязкость при заданной температуре определяется по крутящему мо. менту и относительной круговой частоте вращения рабочих поверхностей цилиндров с учетом фактора формы испытуемого материала, Диссипация энергии в процессе де- .. формирования материала приводит к повышению температуры течения слоев.

Реальная т емпер атур а Т; т ечения материала определяется путем введе1550364 ния температурной поправки g Т1, = T> + ЬТ,, где Тц — температура цилиндра, Температурная поправка определяет5 ся из двух или более измерений при разных температурах, причем в опытах поддерживается постоянство диссипации. энергии в единицу времени путем изменения относительной скорости вращения 10 рабочих поверхностей цилиндров, Так как выделяемая энергия в единицу вре мени ньютоновских сред пронорциональ,на, крутящему моменту, то в опытах поддерживается постоянство момента.

Температура в опытах изменяется в относительно узком ийтервале температур, в котором сохраняется постоянство теплофизических характеристик испытуемого материала: теплопроводнос- 20 ти, теплоемкости и температуропроводности, например, в пределах 20-50 С, о

Температурная поправка определяется из зависимости

25 (ТоцВс/Tc„ R4 +1)

ЬТ = ДТ, ——

1-(Rc /Ru + 1)KI

1 эксперимента; где средний радиус 30 слоя, который определяется с учетом напряжения сдвига ., радиуса ротора Я, удельной интенсивности тепловыделения q Вт/м, и вязкости о;, 35 определяемой из соотношения о; Т" — const, где п — показатель степени, из параметров деформирования по крутящему моменту и частоте вращений;

Т, = Т + ДТ, - Тп„— характерная 40 температура течения материала, определяемая с учетом температуры плавления Т„„ и поправки к температуре неизотермического течения; То

w,g 45

О 375 — — — вычисляемой из ин%F тенсивности диссипативных потерь W. с учетом теплопроводности материала

< ф и геометрических факторов — толщины слоя о и повеРхности среднего слоя F, представляющей собой превышение температуры среднего слоя материала над температурой цилиндра;

R ц — радиус цилиндра;

1/R+ — 1/R+ с ц 55

К

Rс 1 с («с + с )()

4 4 Ф.

Rp Ru, Вр Rq геометрическая постоянная, В узком диапазоне температур йзвестное соотношение Т ; = const справедливо и из него определяется показатель степени и.

Температурная поправка 5,Т сосо тавляет (0,9+1) 6,Т -- поправки к температуре неизотермического течения, Температурная поправка Д Т ; существенно нелинейна интенсивности деформирования и получена из пропорциониро вания градиентов температур в среднем слое соответствующим поправкам

ДТо, ((= const и ДТ / = f(T), Определение вязкости производят после проведения подготовительных работ.

Поиск или определения и, Тд определения К, величины (†-) и др, (Rc

Б„

Порядок операций в определении взякости следующий, Определение вязкости в неизотермиM, ческом течении П = К вЂ” —— со> Q, Определение величин ДТ = 0,375 х

w;3

44 целесообразности последующих

Ф операций (при Д.Т, < 2 С,.Т; = Т +

Д о

Определение характерных температур течения То; = Т + ЙТо, + 7„„, Определение показателя степени п из равенства

Й и

Т = т о о 30,1м о,i+ <

Определение поправки в реальном (; ф const) неизотермическом течении ДТ

Определение температуры реального неизотермического течения Т;

= Т + hT g для вязкости о, р и M e р. Производили измерения вязкости на ротационном приборе

r реализующем изотермический способ. Исходные данные: $ = 2625 мм;. К

= 0,09086 1/м, Материал — касторовое масло. Т,д = -18 С; F = 103 10 м, Данные измерений сведены в таблицуПри заданной интенсивности деформирования - 0,6 Вт/см превышение тем9

5 1550364

6 пературы среднего слоя над Тц сос- ратурах в условиях постоянства диставляет Т = 9 С в неизотермическом сипативных потерь, а температуру Т, о ! о течении и без учета теплового эффек- материала определяют из уравнения та ошибка в определении вязкости сос- Т; = Т + Т ;, где Tg, — температу тавит 40%. С учетом теплового эф- ра цилиндра, С; Т вЂ” температурфекта указанная ошибка остается в ная поправка, которую определяют иэ пределах 2Х, причем в этом случае по- соотношения правка должна быть определена иэ уравнения

1-(Т В /To Я +1) KI

hT, = ЬТ„

ЬТ, = 5Т0, 1-.(R, /Б + 1) К, 15 где R, — радиус среднего слоя м

=9,8С, л — напряжение сдвига, Па;

R — радиус ротора, м; — удельная интенсивность тепловыделения, Вт /м э.

1 1

25 с Н

К =

Формула изобретения

То = Тп + То Тппе

50 так как Q Т, = h T О,, поправка Ь Т

9 С велика, Таким образом, в данном случае поправка Т примерно на

10 выше Т и этой величиной пренео брегать недопустимо, Как видно из таблицы относительная погрешность измерений при удельной интенсивности всего q 0,1 Вт/ ч

/смэ улучшилась с 11 до 1,5Õ, Способ дает возможность определять границы применимости расчетных зависимостей изотермического течения для неизотермических течений сопровождающихся существенным тепловыделением, без ущерба для заданной точности измерений и может быть использован при разработке приборов и стандартизации измерений, Способ определения вязкости материалов по реакции на сдвиговое деформирование между коаксиальными цилиндрическими рабочими поверхностями в условиях термогидродинамического равновесия при изотермичности одной из рабочих поверхностей и адиабатичности другой, включающей определение вязкости по крутящему моменту при заданной скорости вращения рабочей поверхности с учетом температуры материала, отличающийся тем, что, .с целью повышения точности измерений, крутящий момент измеряют в интервале температур жидкого состояния материалов при нескольких темпе4

Б1 Вц Бр Вц геометрическая постоянная; R + радиус цилиндра, м; Т = Т вЂ” Тд„- ха-, рактерная температура цилиндра, С; о

T щ- температура плавления материао Г;о ла, С; g Т ° = 0,375 — - - — поправка

35 к температуре неизотермического течения при постоянной вязкости;

W, — диссипативные потери, Вт;

P — толщина слоя материала, м;

40 % — теплопроводность материала, Вт/м град;

F — поверхность среднего слоя, м; о, — вязкость в неизотермическом течении, определяемая по кру45 тящему моменту и частоте вращения из зависимости „; ° Т . и

= const; — показатель степени, определяемый из зависимости д, Т ° = const для интервалов 20-50К.

« х

v л

Р E о» Kl

CO

Р л

C)

Щ о !

С4 (3

ЕГ ь.» Э

1« о и о ж а

СЧ

Ю

С ) нО аo са

1- — — — е .u оа

l Е-» 1 ю и О оО

Е- о г Ю

O о

Е-»

«.Л

2|

Е-»

Ю I..о оо

I.«Д 1

1 I=(1

1 ж1P

«1

11Х

О\

Щ О

° l ь

1 м щ Е-»

Е

ЧО

° Ъ

1Г ь

°

Р î ь ь о

<и Л

1 Е» I

1..

1 о

l o

СЧ

О ь

М п1

Е» Е

С 1

1 («1

C) Ю

° \ ь и л

C)

С 4 о, И о ь ь

I *, i Е»

«д 1

I (—

Ж и

1 1 в

Я

I и

C х

1550364 ж ж

Э о

Гч о

Х о

Е о

Ю Э

" o

0) ж

Ol

О

Е

cd а . о

Х

cd

I A