Способ определения физико-химическихпараметров жидкостей и устройство дляего осуществления

Способ определения физико-химическихпараметров жидкостей и устройство дляего осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Автор изобретения

В. П. Васильев (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ ЖИДКОСТЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к лабораторной технике определения физико-химических констант вещества и может быть использовано для измерения поверхностного натяжения смачивающих и несмачивающих жидкостей на границе твердое тело-жид. 9 кость".

Известен способ определения поверх« ностного натяжения жидкостей путем измерения радиусов жидкости в капилляре .10 н перепада давления на концах .капилляра f1).

Однако данный способ требует нескольких последовательных измерений и последующих расчетов, что не позволяет ускорить ы автоматызировать процесс измерений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения физико-химических параметров жидкостей, например вязкости расплавов металлов, путем вращения расплава в сосуде вокруг вертикальной оси с переменной скоростью н последующего

2 определения динамики поведения расплава при изменении скорости и устройство для его осуществления, включающее сосуд для исследуемого расплава, источник излучения н регистратор f2).

Однако данный способ н устройство для eio осуществления не дают возмож ности проводить экспресс - измерения поверхностного натяжения жидких сред в автоматическом режиме.

Цель изобретения — ускорение и автоматизация процесса определения поверх-, ностного натяжения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения физико-химических параметров жидкостей путем вращения жидкости вокруг вертикальной оси с переменной скоростью, исследуемую жнд-! кость вращают с положительным ускорением до момента разрыва жндкости, затем с отрицательным ускорением до момента слияния жидкости на месте разрыва, а величину поверхностного натяже». ния определяют по размерам зоны разры82!3060

Ьа и по разности скоростей вращения жидкости в момент разрыва и в момент слияния.

Способ осуществляется устройством для определения физико-химических параметров, включающим сосуд с исследуемой жидкостью, источник изнучения и регистратор, дно сосуда выполнено в виде обращенной внутрь него выпуклой поверхностью собирающей линзы, а регистратор снабжен блоком управления приводом вращения сосуда и установлен в фокусе линзы.

На чертеже схематически представлено устройство.

Устройство содержит привод 1, попую . ось 2 его вращения, на которой установлен сосуд 3 с исследуемой жидкостью 4.

Дно сосуда выполнено в виде. собирающей линзы. Для того, чтобы разрыв жидкости на дне происходил при малых скоростях, вращения сосуда, линза обращена выпуклой поверхностью внутрь сосуда (зона 5 разрыва жидкости íà этой поверхности).

По одну сторону линзы установлен источник 6 излучения, например света, с конденсатором 7, формирующим параллельный пучок, распространяющийся вдоль оси вращения сосуда. По другую сторону линзы в ее фокусе, установлен регистратор

8, снабженный блоком 9 управления привода 1 вращения.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Вращение привода 1 заставляет вращаться сосуд 3, установленный на оси 2.

Привод сначала вращают с положительным ускорением. При вращении под действием центробежной силы инерции и силы тяжести жидкость 4 растекается от центра сосуда, а поверхность ее стремится при+ нять равновесную форму параболоида вращения. Привод вращают с достаточно ма лым ускорением, чтобы запаздывание перестройки поверхно ти в соответствии со скоростью вращения (определяемое вязкостью) было минимальным. Пучок света от источника 6 при этом не попадает на дискриминированный по уровню регистратор

8 в случае непрозрачной жидкости 4. В случае прозрачной жидкости система дно-жидкость образует рассеивающую . линзу и несфокусированный свет также не приводит к реакции дискриминированного

tio уровню регистратора. При определенной скорости вращения сосуда происходит скачкообразный разрыв слоя жидкости в центре линзообразного дна в зоне 5. Поскольку при этом оголяется часть поверх4 ности линзы, параллельный пучок света, сформированный источником 6 и конценсатором 7, фокусируется линзой — дном и фиксируется регистратором 8. Сигнал c регистратора 8 подается на блок 9 управления, с которого подается управляющий сигнал на привод вращения, заставляя его вращаться с отрицательным ускорением.

Кроме того, сигнал с регистратора и зна1О чение скорости вращения, при которой происходит смена знака ускорения, поступают на анализатор (не показан). Далее, с уменьшением скорости вращения, зона разрыва уменьшается, и при определенной

ls скорости вращения сосуда .происходит скачкообразное слияние жидкости, При этом свет снова не попадает на регистратор

8, что влечет за собой поступление сигнала на блок 9 управления, с которого

2р подается управляющий сигнал на привод вращения, заставляя его снова вращаться с положительным ускорением, и процесс повторяется. Значение скорости вращения, при которой происходит обратная смена зна2S ка ускорения (соответствующая моменту слияния жидкости в зоне 5 разрыва) также подается на анализатор.

При малом значении ускорения (как положительного, так и отрицательного)

3О вращающая жидкость находится практически и равновесном состоянии. Это означает, что размеры зоны разрыва (в данном случае плошадь, пропорциональная интенсивности света попавшего на регистратор) определяется значением поверхност35 ного натяжения на границе жидкость-материал дна . Значение скоростей вращения сосуда в момент разрыва жидкости и в момент ее слияния также определяется величиной указанного поверхностного натяжения. Данные о размерах зоны разрыва и о скоростях вращения сосуда, поступающие в анализатор, сравниваются с калибровочными значениями и выдаются в виде значения величины поверхностного на45 тяжен ия.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство позволяют быстро и без проведения вычислений производить измерение величины поверхностного натяжения жидкостей в автоматическом режиме. При этом измерения проводят для широкого класса смачивающих и несмачивающих жидкостей, а неизменность условий при многократном повторении описанного проss цесса позволяет добиваться высокой повторяемости и точности результатов.

Способ и устройство находят применение в исследовательских лабораториях, 823980 а также на предприятиях с технологией, производства, предполагающей контроль физико-химических параметров веществ, находящихся в жидкой фазе.

Формула изобретения

1. Способ определения физико-химических параметров жидкостей путем вращения жидкости вокруг вертикальной оси с переменной скоростью, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью ускорения и автоматизации процесса определения поверхностного натяжения, исследуемую жид- g кость вращают с положительным ускорением до момента разрыва жидкости, затем с отрицательным ускорением до момента слияния жидкости на месте разрыва, а величину поверхностного натяжения определяют по размерам зоны разрыва и по разности скоростей вращения жидкости в момент разрыва и в момент слияния.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, включающее сосуд с исследуемой жидкостью, источник излучения и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что дно сосуда выполнено в виде обращенной внутрь него выпуклой поверхностью собирающей линзы, а регистратор снабжен блоком управления приводом вращения сосуда и установлен в фокусе линзы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское: свидетельство СССР

No. 623138> кл. Q 01 l4 13/02е

2. Создание лабораторной установки для комплексного использования физических свойств жидких металлов и сплавов (вязкость 5 и плотность с применением . проникающих излучений. Рук. темы Боровский О. Б.) Отчет )4 67OB2/28, 11НИИТМАШ, 1968.

К анализатору

ВНИИПИ Заказ 2095/60 Тираж 907 Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4