Способ измерения реологическихсвойств жидкостей

Способ измерения реологическихсвойств жидкостей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

> 8104

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.04.79 (21) 2750473/18-25 (51) М.Кл з С 01 N 11(08 с присоединением заявки—

Государственный комитет (23) Пр.иоритет— (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень «¹" 9 (45) Дата опубликования описания 10.03.81 по делам изобретений и открытий (53) УДК 532.137 (088,8) (72) Авторы изобретения

В. М. Шаповалов, Н. В. Тябин и А. Б. Голованчиков

Волгоградский политехнический институт

{71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕОЛОГИЧ

СВОЙСТВ ЖИДКОСТЕЙ

»е;

4Q —.ю

rbР

Изобретение относится к способам измерения реологических свойств многофазных гетерогенных жидкостей и может найти применение при определении реологических параметров суспензий, эмульсий, пульп и пылей.

Известен способ капиллярной вискозиметрии, позволяющий уменьшить влияние сил тяжести на расслоение дисперсных систем за счет инерционных сил, возникаю- !О щих при движении в капилляре, что достигается применением капилляра синусоидальной формы. Однако возникшие силы инерции искажают профиль скорости, тем самым уменьшая точность измерения вяз- 15 кости.

Известен также способ измерения реологических свойств жидкостей при помощи капиллярного вискозиметра, который широко применяется для исследования реоло- 20 гических свойств однофазных жидкостей (21.

В процессе исследования определяются значения перепада давления и расхода жидкости, протекающей через капилляр по обычной методике. Затем строят кривую 25 течения, дЛя чего рассчитывается касательное напряжение по формуле

«Я у где т — касательное н г — радиус капилляра;

ХР— перепад давления;

l — длина капилляра, а также градиент скорости где у — градиент скорости сдвига;

Q — объемный расход жидкости;

r — радиус капилляра.

Однако данный способ имеет ограниченное применение для измерения многофазных систем. Можно измерять свойства лишь относительно устойчивых к гравитационному разделению гетерогенных систем.

При исследовании же неустойчивых систем область измерения смешается в сторону увеличения скорости течения и значительно сужается. Кроме того, понижается точность измерения. Это объясняется тем, что в неподвижном капилляре в процессе измерения разделение фаз существенно искажает картину течения. При малых скоростях течения может произойти закупоривание дисперсной фазой сечения капилляра и измерения невозможны.

Целью изобретения является расширение диапазона и повышение точности изме811104 рактеристику методом двух капилляров.

Далее определяется касательное напряжение на стенке капилляра и градиент скорости сдвига по формулам соответственно б

r5,P

4Q и r V 3,14 0,0012 рад об

r 0 004 cer; мин (О =

Э

Опыт, № ЬР, и ли q 104,.ыз/сек ЬР, н .м."

q 104 л(з еек (1000

35000

0,052

0,1 1

0,157

0,26

0,34

0,42

0,48

0 55

0,6

2

5

7

Я

0,115

0,216

0,342

0,413

0,455

0,505

0,562

35000

Как видно из таблицы, предлагаемым позволяет определить более точно проявлеспособом можно измерять реологические ние пластических свойств исследуемой сиссвойства лри малых скоростях течения, что 50 темы. Кроме того, вращение капилляра дерения реологических свойств гетерогенных многофазных сред.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, заключающемся в определении зависимости расхода жидкости в капилляре от градиента давления, капилляр (являющийся измерительным элементом) в процессе измерения вращают с угловой скоростью кУ

0):

r где а — угловая скорость вращения капилляра; V — скорость гравитационного разделения фаз; r — радиус капилляра, что предотвращает процесс разделения гетерогенных фаз. При этом, процесс осаждения, искажающий картину течения среды в капилляре, исключается, тем самым диапазон измерения реологических авойств существенно расширяется и, кроме того, повышается точность измерения.

Перед началом исследования определяют скорость разделения гетерогенных фаз, которая необходима для расчета требуемой скорости вращения капилляра, предотвращающей процесс гравитационного разделения исследуемой системы. После определения скорости разделения фаз рассчитывают требуемую скорость вращения капилляра по формуле где а — угловая скорость вращения капилляра;

V — скорость осаждения;

r — радиус капилляра.

Затем капилляр вращают вокруг собственной оси с найденной скоростью. Сам процесс вискозиметрии заключается в снятии расходной характеристики капилляра, т. е. зависимости расхода от перепада давления. Для исключения концевых эффектов рекомендуется снимать расходную хагде т — касательное напряжение;

l0

r — радиус капилляра;

ХР— перепад давления;

1 — длина капилляра;

Q — расход среды, по которым строят кривую течения, характеризующую реологические свойства исследуемой жидкости.

Способ осуществляют следующим образом.

Проводилось измврение,реологических свойств 2% суапензии бумажной массы в воде.

Капилляр с внутренним диаметром

О,ОО8 и длиной 0„67 м установлен в подшипниках качения и соединен ременной пере. дачей с приводом вращения.

Скорость осаждения для исследуемой суспензии составляет О,ОО12 м/сек. Следовательно требуемая скорость вращения

30 капилляра составляет

Капилляр приводят во вращение.

Далее по обычной методике снималась зависимость расхода суспензии от перепада давления, которая однозначно определяет кривую течения.

Результаты опытов представлены в таблице. Для сравнения снята аналогичная зависимость расхода от,перепада давления по известному способу в неподвижном капилляре.

45 Исследование реологичеокого поведения суспензии во вращающемся капилляре (ХР, д) и неподвижном (КР, д ) .

81!104

С0 !

ЛР (н „, z) 10

7 лает более устойчивым течение среды, поскольку нет процесса разделения, который искажает течение среды. Это повышает точность измерения (см. чертеж). Разброс точек при измерении предложенным способом ниже, чем при измерении традиционным.

Предлагаемый способ измерения реологических свойств гетерогенных многофазных сред может использоваться при исследовании их гидродинамического поведения в технологическом оборудовании. В частности, для расчета гидравлических потерь в трубопроводе при транспортировке многофазных сред, для гидравлического расчета реакторов, мешалок и т. д.

Формула изобретения способ измерения реологических свойств жидкостей, заключающийся в определении зависимости расхода жидкости от градиента давления в капилляре, о т л ич аю щийся тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности измерения за счет предотвращения разделения гетерогенных фаз, в процессе измерения капилляр вращают вокруг собственной оси с угловой скоростью, определяемой по формуле где д — угловая скорость вращения капилляра;

V — скорость разделения гетерогенных фаз;

r — радиус капилляра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Авторское свидетельство СССР № 409114, кл. G 01 М 11 68, 1973.

2. Мак Келви Д. М. Переработка полимеров. М., «Химия», 1965, с. 85 (прототип).