Способ определения межфазного натяжения жидкостей

 

I. CnOqOB ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕЖФАЗНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ, заключакяцийся в приведении эталонного тела в колебательное движение в направлении , перпендикулярном межфазной границе, и погружении тела в жидкость до соприкосновения с границей , отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности исследования непрозрачных жидкостей щгтем устранения необходимости оптического наблюдения за границей, эталонное тело выполняют с плоской поверхностью, которую размещают параллельно границе, и iioгружая эталонное тело в жидкость, измеряют тормозя|цую силу, действующую со стороны жидкости на колеблющееся тело, а затем измеряют изменение силы после перемещения тела до (Л соприкосновения с границей, по величине которого судят о межфазном натяжении . 00 00 со со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ19 (21) 3463494/18-25 (22) 05.07.82 (46) 23.04,84. Бюл. В 15 (72) А.В. Богословский, Л.К. Аптунина, и В.А. Кувшинов (7l) Институт химии нефти Сибирского отделения АН СССР (53) 532.64(088.8) (56) 1. Потапов П.Н. и др. Способ измерения межфазного натяжения."Заводская лаборатория", 1982, l! 10, т. 48, с. 43-44.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 431437, кл. С 01 N 13/02, 1972.

3, Лайттфил Д. Волны в жидкостях, М., "Иир", 1981, с. 60 (прототип). (54) (57) 1. СПОЦОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЕЖФАЗНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ, заключающийся в приведении эталонного

„SU„„ l 087833 A

ЗИРСО! N !3 02 тела в колебательное движение в направлении, перпендикулярном межфазной границе, и погружении тела в жидкость до соприкосновения с границей, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности исследования непрозрачных жидкостеж путем устранения необходимости оптического наблюдения за границей, эталонное тело выполняют с плоской поверхностью, которую размещают параллельно границе, и погружая эталонное тело в жидкость, измеряют тормозящую силу, действующую со стороны жидкости на колеблющееся тело, а затем измеряют изменение силы после перемещения тела до соприкосновения с границей, по величине которого судят о межфазном натяжении.

1087833

2; Способ по п. l о т л и ч а— ю шийся тем, что эталонное тело приводят в колебательное движение с помощью электродинаиического вибратора, через катушку которого проИзобретение относится к измерению свойств поверхностных слоев, в частности к измерению свойств поверхностей раздела жидкость-жидкость и жидкость-газ.

Известен способ измерения межфазного натяжения, заключакщийся

s измерении объема капель одной жидкости, истекающих из капилляра, погруженного в другую жидкость 1 ).

Недостатком данного способа является необходимость визуального наблюдения эа каплями и его неприменимость к исследованию быстро изменяющихся поверхностей, Известен способ измерения межфазного натяжения, заключающийся в из,мерении силы, действукицей на эталонное тело, приведенное в соприкосновение с границей фаз (21.

Однако этот способ является статическим и не позволяет изучать старение поверхностей и релакционные эффекты при иалых временах.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является спосор определения межфазного натяже" ния, заключающийся в приведении эталонного тела в колебательное движение в направлении, перпенднкулярном межфазной границе и погружении тела в жидкость до соприкосновения с границей. Колеблющееся тело возбуждает капиллярнйе волны на поверхности. С помощью оптических приспособлений определяется расстояние между пучностями волн, по которому расчитывают поверхностное натяжение. Изменение частоты колебаний позволяет в широких пределах регулировать время образования границы фаэ (3).

Способ применим к исследованию как границы раздела жидкость-газ так и границы жидкость-жидкость. пускают переменный ток с постоянной амплитудой, а величину изменения силы определяют по из.менению падения напряжения на катушке.

К недостаткам известного способа относится его неприменимость к исследованию непрозрачных жидкостей, так как в этом случае затруднено визу5 альное наблюдение эа границей фаз.

Целью изобретения является обеспечение возможности исследования непрозрачных жидкостей путем устранения необходимости оптического наблюдения эа границей.

Поставленная цель достигается теи, что согласно способу определения межфазного натяжения жидкостей, заключающемся в приведении эталонно15 ro тела в колебательное движение в направлении, перпендикулярном межфазной границе и погружении тела в жидкость до соприкосновения с границей, эталонное тело выполняют с

20 ппоской поверхностью, которую разме-щают параллельно границе, и погружая эталонное тело в жидкость, измеряют тормозящую силу, действующую со стороны жидкости на колеблющееся тело, 25 а затем измеряют изменение силы после перемещения тела до соприкосновения с границей, по величине которого судят о межфазном натяжении.

Кроме того, предлагается приводить эталонное тело в колебательное движение с помощью электродинаинческого вибратора, через катушку которого пропускают переменный ток с постоянной амплитудой, а вели. чину изменения силы определяют по изменению падения напряжения на катушке.

При погружении колеблющегося те40 ла в жидхость. среда оказывает тормозящее действие на тело. При приведении тела в соприкосновение с границей фаэ беэ разрыва последней тело испытывает дополнительное торможение эа счет растяжения межфазной

45 пленки, причем эта дополнительная

1087833

3 сила определяется межфазным натяжением.

При использовании электродинамического вибратором в качестве источника колебаний падение напряжения на катушке вибратора, через которую пропускают переменный ток постоянной амплитуды, зависит от амплитуды скорости колебательного движения эталонного тела, т.е. от величины тор- !О мозящей силы.

На чертеже приведена зависимость межфазного натяжения 6 от изменения напряжения.

Способ осуществляют следующим образом.

Эталонное тело в виде диска, жестко связанного с осью электродинамического вибратора, погружают в одну иэ жидкостей с большей вязкостью так, чтобы тело не касалось границы раздела.

Пропускают через катушку переменный ток с постоянной амплитудой и измеряют падение напряжения на катушке. р

Затем перемещают тело до соприкосновения с межфазной границей, но без разрыва последней. Измеряют падение напряжения на катушке в этом случае.

Находят разность падений напряжения

hU. Величину дП определяют для ряда межфазных границ одной жидкости с другими, межфазное натяжение которых измерено другими способами. Строят график зависимости величины межфазно35 го натяжения от bU. По полученной калибровочной зависимости определяется межфазное натяжение на границе данной жидкости с исследуемой по измеренной для кат;дой лары величине йП.

Пример . Проводят измерение величины ЬП для межфазных поверхностей нефть-водная фаза различного состава. Частота колебаний составляет 50 Гц, амплитуд — 0,55 мм. Диаметр диска — 20 мм. Параллельно измеряется межфазное натяжение методом измерения объема капли.

Используются следующие жидкости: самотлорская нефть — дистиллированная вода; самотлорская нефть—

0,1 11 раствор хлористого натрия в воде; самотлорская нефть — 0,1 N раствор едкого натра в воде, самотлорская нефть — 0,057. раствор ОП-10 в воде, поверхностно-активное вещество, представляющее собой смесь различных оксиэтилированных алкилфенолов.

Полученная зависимость межфазного натяжения 6 от величины 5U выражается формулой 5 =khU, где k — коэффициент пропорциональности (см. чертеж).

С помощью полученной калибровочной зависимости по величине Ж можно определить межфазное натяжение на границе нефть-любая жидкость.

Использование изобретения позволяет определить межфаэное натяжение жидкостей при высоких скоростях дефор мации межфазнои границы для непрозрач ных жидкостей.

Кроме того, изобретение упрощает процедуру определения, так как электрическая регистрация напряжения проще оптической регистрации картины распространения волн.

Составитель А. Кощеев

Редактор П. Коссей Техред M.Íàäü Корректор О.Тигор

Заказ 2647/38 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оч.крытий

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

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