Способ определения вязкости жидкостей

Способ определения вязкости жидкостей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИ Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1»1 65488l

Союз Советских

Социалисти cGcKHx

Республик

®PfT@

ФЪ1717Р)гсл. (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.05.77 (21) 2476841/1S-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51) М. Кл. -

G 01N 11 14

Государствеииык комитет

СССР по делам изабретеиий (43) Опубликовано 30.03.79. Бюллетень № 12 (53) УДК 532.137 (oss.s) и открытий (45) Дата опубликования описания 30.03.79 (72) Авторы изобретения

А. М. Столин, А. Г. Мержанов, Н. В. Плотникова и Б. H. Шаталов (71) Заявитель Отделение Ордена Ленина института химической физики АН СССР (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к области исследования реологических характеристик жидкостей, в частности, может быть использовано для непрерывного определения зависимости вязкости от температуры.

Известен способ определения реологических характеристик в зависимости от температуры, реализованный в ротационном вискозиметре (1), согласно которому в процессе измерения температура на стенке наружного неподвижного цилиндра поддерживается на определенном уровне за счет теплоносителя, омывающего эту стенку.

Недостатком способа является дискретность измерений и в связи с этим увеличение времени измерений и снижение их точности.

Наиболее близкое к изобретению техническое решение — способ определения вязкости жидкостей с использованием ротационного вискозиметра путем ее деформирования, заключающийся в измерении температуры исследуемой жидкости до наступления в ней динамического теплового равновесия и отводе из зоны деформации тепла, количество которого поддерживают на заданном уровне (2).

Недостатками способа являются невысокая точность измерений, обусловленная диссипативным тепловыделением, возникающим при деформировашш исследуемой жидкости, а также дискретность, сложность снятия температурной зависимости вязкости.

Цель изобретения — упрощение снятия зависимости вязкости от температуры.

Поставленная цель достигается тем, что подводят тепло со стороны внешнего цилиндра в количестве, достаточном для исключения градиента температур в зоне деформации. Количество подводимого тепла непрерывно поддерживают равным количеству тепла, выделяемого исследуемой жидкостью при ее деформировании в окружаю15 щую среду.

Вязкое течение сопровождается диссипативным тепловыделеннем, в результате которого возникает разогрев жидкости. При нелинейной зависимости вязкости от тем20 пературы влияние теплового фактора становится существенным, поэтому опрсдсление этой зависимости имеет важное значение. Удельная мощность ламннарного погока — количество тепла W, выдели.ощегося

25 в единицу времени в единице объема всщ ства, определяется выраженпсм

W=G y, где 6 — напряжение сдвига;

30 у — скорость сдвига.

654881

Составитель А. Волков

Корректоры: T. Добровольская и Л. Орлова

Техред И. Строганова

Редактор T. Рыбалова

Заказ 304/11 Изд. № 236 Тираж 1089 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

В случае, когда поддерживается заданным кинематический- параметр (расход при напорном течении или скорость подвижной границы для куэто овского течения) и у = const, для ньютоновской жидкости

Ъ (G= S(T) V) имеет место W= V, (Т) у . Отсюда видно, что тепловыделение быстро возрастает с повышением скорости деформации, особенно в случае высоковязких сред. Это явление ограничивает возможность проведения исследований при высоких скоростях деформации.

Пример. Проводилось определение вязкости ньютоновской жидкости (касторового масла). Было определено: вязкость касторового масла постоянна 1ь= 10 П в диапазоне скоростей сдвига от у=О до у=55 1/с при температуре термостатирования Тс ——

=20 С, а в диапазоне скоростей сдвига от у=55 1/с до у=400 1/с вязкость непрерывно падает от 10 до 7,8 П.

Изотермические условия предполагают постоянство температуры, а следовательно и вязкости. В то же время большинство исследований не отрицают наличия тепловых эффектов, особенно в области высоких скоростей сдвига для высоковязких жидкостей, поэтому в практике вискозиметрии принято при обнаружении диссипативного разогрева вносить в расчетные формулы соответствующие поправки, что необходимо сделать и в указанном выше примере после у 55 1/с.

Для получения сравнительных данных параллельно проводилось определение вязкости этого же касторового масла в условиях отсутствия теплоотвода. При этом было получено: вязкость постоянна p,=10 П в диапазоне скоростей сдвига от у=О до у=55 1/с, температура постоянна То —— 20 С.

При увеличении скорости сдвига температура касторового масла непрерывно растет, а вязкость падает: так при у1 — 150 с —, Т1 — — 21,9 С, р,1 — — 9,9 П, уг — — 245 с —, Тг=

=23,2 С, цг=8,69 П уз=400 с, Т=24,2 С, уз=7,6П и т. д., т. е. получаем однозначную и непрерывную зависимость вязкости от температуры без ошибок, связанных с диссипативным разогревом. Из приведенного примера следует, что прснебрежение к уче5 ту тепловых эффектов приводит к грубым ошибкам измерений и неправильным из них выводам.

Предлагаемый способ определения вязкости жидкостей не следует рассматривать

10 как одну из попыток ослабить влияние вредного эффекта саморазогрева при измерениях, этот способ создает условия для развития саморазогрева, использования его для непрерывного нагрева жидкости, устра15 няя при этом распределение температуры в рабочей зоне.

Использование этого способа определения вязкости по сравнению с существующими обеспечивает следующие преимущества:

20 повышение точности измерений за счет устранения распределения температуры в рабочей зоне; обеспечение возможности исследований реологических характеристик различных систем при высоких скоростях

25 деформации; получение однозначной непрерывной зависимости вязкости от температуры за счет использования саморазогрева жидкости, что значительно повышает качество выпускаемой продукции, вязкость ко30 торой в ходе технологического процесса необходимо контролировать.

Формула изобретения

Способ определения вязкости жидкостей

35 с использованием ротационного вискозиметра, отличающийся тем, что, с целью упрощения снятия зависимости вязкости от температуры, подводят тепло со стороны внешнего цилиндра в количестве, достаточ40 ном для исключения градиента температур в зоне деформации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

45 М 200309, кл. G 01N 11/14, 1966.

2. Павлов В. П. и Виноградов Г. В. Доклады АН СССР, 125, М 5, 1061 (1959).