Устройство для определения пластической вязкости вязко- пластичных сред

 

УСТРОЙСТВО ЦШ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ ВЯЗКОПЛАСТИЧНЫХ СРЕД, содержащее задатчик постоянного расхода, систему капилляров различного диаметра, включенных в схему гидродюгамического моста, в противопололсных плечах которого размещены капилляры одинакового диамет-ра и длины, а смежные плечи моста соединены посредством межкапиллярных камер, к которым подключен дифманометр , отличающееся тем, что, с целью повышения точности изме-рения путем устранения влияния ICOHцевых эффектов капилляров, дополнительно в каждое из противоположных плеч моста последовательно включен капилляр с одинаковым диаметром,.равным диаметр капилляра в смежном плече, и,с длиной, при которой отношение разности длин капилляров меньшего диаметра к разности длин капилляров большего диаметра равно отношению меньшего диаметра капилляров к больЕгему. iKsA. якаб.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИН (19> SU(11) 4(51) С 01 N 11/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTGPCHG54V СВИДЕТЕЛЬСТВУ г и, 13 .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3665344/24-25 (22) 23. 11.83 (46) 15.02.85. Бюл, И - б (72) Е,П. Пистун и Л.Б. Крых (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 532. 13(088.8) (56) 1.. Шищенко P.È. и др. Гидравли— ка промывочных жидкостей. И., Нед— ра", 1976, с. 204.

2. Древецкий В.В., Кос В,И. Применение дроссельных мостовых преооразователей для измерения реологических характеристик вязкопластичных жидкостей, — "Контрольно-измерительная техника", Львов, "Вища школа", 1976, вып. 20, с. 107-112 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПЛАСТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ ВЯЗКОПЛЛСТИЧНЫХ СРЕД, содержащее задатчик постоянпого расхода, систему капилляров различного диаметра, включенных в схему гидродинамического моста, в противоположных плечах которого раз— мещены капилляры одинакового диамет.. ра и длины, а смежные плечи моста соединены посредством межкапиллярных камер, к которым подключен дифманометр, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем устранения влияния концевых эффектов капилляров, дополнительно в каждое из противоположных плеч моста последовательно включен капилляр с одпнаковым диаметром,. равным диаметру капилляра в смежном плече, и с длиной, при которой отношение разности длин капилляров меньшего диаметра к разности длин капилляров большего диаметра равно отношению меньшего диаметра капилляров к большему.

1140006

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к кяпиллярной вискозиметрии и может найти ilpimeiieliiie для определения пластической вязкости вязкопластичных сред, в частности буротзь3х растворов.

Известен капиллярный вискозиметр, состоящий из двух последовательно невысокую точность измерения я также не обеспе ивяет негтосредственное измерение пластической вязкости среды.

Наттболее близко к ттзобретению устройство для измерения пластической вязкости, содержя3яее задатчик постоянного рясхогтя, систему капилляоов различного диаметра, вкл1оченных B схему ГР1дрОди 3 ill ill lee&.О Гo мОста в прот иВО1 Оложль x JICMclx KQTopn го размещены капилляры одинакового диаметра и длины, я смежные плечи моста соединены посредством межкяпил20

25 лярных камер, к которым подключен дифманометр 12 .

Извес.ное устройство позволяет непосредственно измерять пластичес- 35 кую вязкость 13язкоплястичной среды, однако не обеспечивает достаточной то-llloc T33 измеренитг иэ-3а влияния на результат измерения концевых эффектов капилляров. 40

Цель изобретения — ттовыше:тие точности измерения пластической вязкостИ ПУТЕМ УСтРаНЕПИЛ ВЛ:.1Л1ГИЛ КОНЦЕВЫХ эффектов капилляров.

Постятзле11нял целт. дости яется тем, что в устройство цлл определения пластической вл."кости вязкоплястичных сред, содержащем задатчик ис стoяниого расхода, систему кяпилллро13 различногo JIHEII Ie TpQ, включенных в схему гттдоо;13111я13131еского моста, в

ПротИ13ОПО:тож131 Г< IIJIC Eel . ° KOTOpo гО раз

i;eIIEeIi1I;3IIliлллры 1 дт111якого "n диамет.30 ра и длинь3, 1 смежные п.1ечи моста соеди11ен3л г:Осрелст 3ом межкяпилляр- 55

НЫХ КЯМЕР, К КОтОРЬГМ ПОДКттЮЧЕEI ДИфманометр, доиол13итгльlln ь каждое

Из llpOTIIBOIIOJIO 3

Од13яко такой вгтскозгтметр имеет довательно включен капилляр с одинаковым диаметром, равным диаметру капилляра в смежном плече, и с длиной, при которой отношение разности длин капилляров меньшего диаметра к разности длин капилляров большего диаметра равно от13оше33ию меньшего диаметра капилляров к большему.

Указанное соединение капилляров обеспечивает полную компенсацию потерь давления на концах капилляров и тем самым устраняет систематическую погрешность измерения пластической вязкости от концевых эффектов капиттляров.

На чертеже покязагта при11ципияльная схема устройства для определения пластической вязкости.

Устройство состоит иэ задатчика 1 постоянного расхода, системы капилляров, ограниченных входной 2 и выходной 3 камерами, между которыми заключены две параллельные ветви капиллярОвр Одна из них состоит из последовательно соедиттенньгх капилляров 4 и 5 большего диаметра и капилляров 6 и 7 меньшего диаметра, а вторая — из последовательно соединенных,капилляров 8 и 9 большего диаметра и капилляров 10 и 11 меньшего диаметра. Между капиллярами 6 и 5 и между капиллярами 10 и 9 нключетть3 соответственно межкапиллярные Iiàìåðû

12 и 13, которые соединены с дифманометром 14. К последнему годключен вторичный прибор 15. Длины капилляров 4 и 9, 6 и 11, 5 и 8, 7 и 10 попарно равны, причетт отно133ение разнос ти длин капилляров 6, 7, 10 и 11 меньшего диаметра к разности длин капилляров 4, 5, 8 и 9 большего диаметра равно отношению меньшего гиаметра капилляров к боль331ему. Между капиллярами 4и6,5и7,8и10,9и11 могут быть также включены межкапиллярные камеры.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемая среда прокачивается по капиллярам системы с ттомощью эадатчика постоятьного расхода 1. Вниду рягенства гидравлических сопро г.твлений последовательно cоедlIEIeнкчлх капилляров 4, 6, и 7 и 8, 10, 9 и }I, а также гидравлических сопротивлений камер 12 и 13 через каждую из параллельных ветвей капилляров протекает одинаковое количество жидкости. з 1140006 4

При течении среды по капиллярам 4 и 6 на них возникает перепад давления

+ — cjoy+ 4Р +, + — —, g +ЬР (1) 128(Q 16 с 1281 Q 16 co s

ЗР4 3 D j " k4 (7

Р с + 0 f + 1Р + + o f + $P (2)

128/2Q 16 128Я 16 7о) г / П4 3 D / ™ Ю4 3 Э К4

1О где P P — давление в камерах 2 г и 3 соответственно;

D — диаметр капилляров 4, 5, 8и9;

D — диаметр капилляров 6, 15

7, 10 и 11

- длина капилляров 4 и 9;

1// — длина капилляров 5 и 8;

2, — длина капилляров 7 и 10;

20 . Х вЂ” длина капилляров 6 и 11; — пластическая вязкость; — предельное напряжение о сдвига;

Аналогично определяется давпение в .межкапиллярной камере 13

Разность давлений в межка—,меряется дифранометром 14 и пилярных камерах 12 и 13 из- -„ равна — Ц 16* / е — I, 2 — f, j /г,) 128/IQ 2—

"= ц е= - Ъд

Таким образом, на перепад давлений Ь Р не влияют концевые эффекты капилляров, поскольку они автоматически компенсируются. Кроме того, Р также не зависит от давлений Р4 и Р, в камерах 2 и 3.

Согласно изобретению геометрические размеры капилляров связаны соотношением о У, (5)

5в = 1 которого, как следует из (6), при постоянном расходе и заданных конст"

40 руктивных характеристиках капилляг ров системы определяются .лишь значением пластической вязкости среды.

Предлагаемое устройство обеспечивает новь//пение точности измерения плести ггеской вязкости путем полной компенсации концевых потерь на капиллярах, которые для вязкогластичных жидкостей могут вносить погрешность в 157. и более.

50 Б качестве базового образца выбран капиллярный вискозиметр, содержл-,-гй задатчик постоянного расхода, систему капилляров, выполненную в виде двух одинаковых пар последовательно

55 соединенных капилляров различного диаметра и длины с противоположным расположением длинного и короткого капилляров в каждой ларе, причем е

С учетом последнего соотношения находим дР =К (6

) г

D ::4

128 () / г — е где е=

Перепад давлений аР преобразуется дифманометром 14 и регистрируется вторичным прибором 15, показания а при течении cpegb/ по капиллярам 5 и 7

Ь Р„,, ЬР„ Р„, / Р.„- потери давления от кон 2 цевых эффектов капилляров 4, б, 5 и 7 соответственно;

P — давление в иежкапилляр12 ной камере 12; — расход среды в капилляре.

Поскольку диаметры капилляров 5 и 4 равны, а диаметр капилляра 6 равен диаметру капилляра 7, и расход среды в капиллярах 4, 5, 6 и 7 одинаковый, то и 1 1 = hP<» à Z P< = 6Р„, Па основании (1) и (2) давление в межкапиллярной камере 12 равно

1140006

C0C éÂé CËÜ В. AlIPKCECB

Редактор K. Волощук Техред С.Легеза Kop;,сктор С. 1цекмар

Заказ 254/32 Тираж 897 Подписное

ВИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная„ отношение большего диаметра капилляров к меньшему равно отношению длин длинного и короткого капилляров. Перепад давлений, измеряемый в межкапил лярных камерах этого устройства ра- 5 вен

1283Q / 1 (7)

1 Р— — + Р— Р

Р (Dn P< ) х< Кд где 11 и D, 3 и D — длина и диаметр длинного и короткого капилляров соответственоа;

gP gP — потери давлеI:1 K2 ния от концевых эффектов на длинном и корот. ком капиллярах, которые зависят 2б от свойств и расхода прокачиваемой среды, а также от диаметров капилляров.

Как видно иэ (7), результат измерения пластической вязкости содержит систематическую погрешность от разницы потерь давления на концевые эф- 30 фекты капилляров различного диаметра, которая достигает, например, для буровых растворов 5% и более. В описанном устройстве эта разница полностью скомпенсирована, что позволяет повысить точность измерения на 5%.

Высокая точность измер"ния пластической вязкости проста и возможность записи определяемого параметра обеспечивают успешное применение предлагаемого устройства в нефтяной и нефтехимической отраслях промышленности. Применение устройства в технологических процессах позволит не только контролировать качество среды, но и регулировать пластическую вязкость с целью получения среды с заданными технологическими свойствами, Измерение пластической вязкости, кроме того, может быть использовано для получения информации о состоянии дисперсных систем, например их дисперсности,:что позволит повысить технико-экономические ноказатели производства а следовательно получить экономический эффект от его применения. Применение устройства в процессах бурения, папримср, обеспечивает получение технико †экономического эффекта за счет непрерывного контроля пластической вязкости, что позволяет целенаправленно регулировать реологические свойства буровых растворов и тем самым уменьшить затра ты на их приготовление и обработку.