Способ определения вязкости волокнистой суспензии

 

Изобретение относится к измерениям и испытаниям структурно-механических характеристик материалов и может быть использовано при определении вязкости волокнистых суспензий. Цель изобретения - повышение точнос- |ти измерения. Способ включает последовательную подачу в ограниченный объем среды шариков из магнитотвердого материала одинакового размера, превьппающего в 5-10 раз длину волокна суспензии. Шарики имеют различную плотность, большую, чем плотность суспензии. При этом на шарики воздействуют возмущакнцей силой и определяют время прохождения каждым шариком фиксированного пути в суспензии . По скорости осаждения шариков строят реологическую кривую. Способ позволяет определить оптимальные параметры технологических процессов обработки волокнистых суспензий и .улучшить условия эксплуатации оборудования . 1 ил. 4 табЛо с- $ (Л со О5 СО о О5 О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3066 A i (19) (11) (51)4 G 01 М 33 34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

gf$(" 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ;., ц

: Kgggg(-"ò -, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ВОЛОКНИСТОЙ СУСПЕНЗИИ (57) Изобретение относится к измерениям и испытаниям структурно-механических характеристик материалов и может быть использовано при определении вязкости волокнистых суспензий.

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4098815/25-12 (22) 24.07.86 (46) 30.12.87. Бюл. У 48 (71) Всесоюзный проектно-конструк.торский и технологический институт вторичных ресурсов (72) С.B.Áàáóðèí, Ф,Ф.Гаев, А.И.Пашовкин и О.А.Терентьев (53) 532.137 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1081474, кл. G 01 И 11/00, 1984, Цель изобретения — повышение точнос,ти измерения. Способ включает последовательную подачу в ограниченный объем среды шариков из магнитотвердого материала одинакового размера, превышающего в 5-10 раз длину волокна суспензии. Шарики имеют различную плотность, большую, чем плотность суспензии. При этом на шарики воздействуют возмущающей силой и опре" деляют время прохождения каждым шариком фиксированного пути в суспензии. По скорости осаждения шариков строят реологическую кривую. Способ позволяет определить оптимальные параметры технологических процессов обработки волокнистых суспензий и ,улучшить условия эксплуатации оборудования. 1 ил. 4 табл.

1363066 2

Изобретение относится к измерениям и испытаниям структурно-механических характеристик материалов и может быть использовано при определении вязкости волокнистых суспензий.

Цель изобретения — повышение точности определения вязкости волокнистой массы.

-На чертеже представлено устройство для реализации предлагаемого способа.

Способ осуществляется- следующим образом.

В сосуд 1, выполненный из немагнитного материала, загружают исследуемую волокнистую суспензию 2. Вокруг сосуда устанавливают источник магнитного поля напряженностью

500 Э и частотой 50 Гц, выполненный в виде катушек 3, соединенных с источником 4 переменного тока. Вокруг сосуда на определенном расстоянии от него раоположены индукционные датчики 5, выполненные также в виде катушек, которые служат для регистрации: времени прохождения шариками фиксированного пути и через блок 6 управ-. ления включают и выключают секундомер 7. Блок 6 управления запитывается от сети переменного тока.

Шарик 8 вводят в исследуемую среду, где он движется под действием силы тяжести и переменного магнитного поля. Фиксируя время прохождения шариком расстояния между индукционными датчиками, находят скорость осаждения шарика в исследуемой среде, по величине которой и параметрам шарика рассчитывают реологические параметры среды.

Шарики изготавливают из магнитотвердого материала, например гексаферрита бария. Плотность шарика изменяют путем добавления к магнитотвердому материалу материала другой плостности, например парафина, фторопласта, свинца.

Размер шарика выбирают в 5-10 раз превышающим размер волокна в суспензии. С уменьшением размера шарика ниже укаэанного предела относительная ошибка в определении вязкости резко возрастает. Кроме того, при малых размерах шарика по отношению к длине волокна он зависает в суспензии и определение реалогичеаких параметров оказывается невозможным. Увеличение размера шарика более чем в 10 раз по сравнению с длиной волокна в суспензии нецелесообразно иэ-за необходимости увеличения размеров установки .

Величина плотности шарика определяет скорость его осаждения, и чем больше плотность шарика, тем больше скорость его погружения. Поэтому максимально возможная плотность шарика определяет границу измерения реологических параметров ° В реальных условиях плотность шарика составляет

1-13 г/см

Пример 1. Определяли реоло)5 гические параметры суспензии типографской бумаги N - 1 при концентрации

0,8Х и температуре 20 С. Плотность э суспензии 1 г/см, максимальный размер волокна в суспензии 2,2 мм. Ис20 пользовали шарики размером 3,3; 8

11; 18; 22 и 28 мм, превышающим размер волокна в суспензии в 1,5; 3,6;

5; 8,2; !0 и 12,7 раз соответствен— но. Шарики изготавливали пустотелыми

25 из гексаферрита бария с коэрцитивной силой более 1000 Э, плотность шариков изменяли путем добавления в полость шарика свинца или парафина. В опыте использовали шарики плотностью 1,020» ч0(1,20;1,40;1,80;3,20; 4,00 г/м для каждого размера. Суспенэию помещали в трубу из оргстекла высотой 2,5 и и сечением 250х250 мм. Шарик помещали в фиксированное место в суспензию вблизи верхнего конца трубы. Под действием силы тяжести и переменного магнитного поля шарик двигался вниз.

При прохождении индукционных датчиков включался и выключался секундо40 мер.Расстояние между датчиками 1,2 мм

Измерение времени прохождения фиксированного пути в суспензии для каждого шарика проводили 10 раз. По полученным данным определяли среднее

45 значение скорости осаждения для каждого шарика, расчетным путем находили значения вязкости, скорости сдвига и относительную ошибку определения вязкости. Полученные данные представлены

50 в табл.1.

Предельное напряжение сдвига во» локнистой суспензии, определенное по шарику диаметром 11 мм и плотностью 1,020 г/см, составило

55 0,46 Па.

Пример 2. Определяли реологические параметры суспензии сульфатной беленой целлюлозы при концентрао ции 1,6Х, температуре 20 С. Плотность

136306 суспензии 1 г/смэ, максимальный размер волокна в суспенэии — 2,2 мм.

Условия проведения опыта те же, что и в примере 1, Использовали шарики с плотностью 1,80; 2,50; 4,0; 5,20;

6,10, 7,50 г/см . Полученные данные представлены в табл.2.

Предельное напряжение сдвига волокнистой суспензии составило 3! Па.

Пример 3, Определяли реологические параметры суспензии сульфатной небеленой целлюлозы при концентрации 2,12 . Плотность суспензии

1 г/см, максимальный размер волокна в суспензии 3,6 мм. Использовали шарики размером 3,3 и 22 мм, превышающим размер волокна в суспензии в

0,92 и 6,1 раза соответственно. Использовали шарики с плотностью 4,0;

5,20; 6,10; 6,80; 7,50; 8,00 г/см

Условия проведения опыта те же, что и в примере 1. Полученные данные представлены в табл.3.

Предельное напряжение сдвига суспензии составило 121 Па.

Пример 4.Определяли реологи ческие параметры суспензии мешочной бумаги при концентрации,37. Плотность суспензии 1 г/см . Максимальный раз- ЗО мер волокна. в суспензии 2,6 мм. Использовали шарики размером 3,3; 11, 22 и 28 мм, превышающим размер волок ,на в суспензии в 1,27; 4,2; 8,5 и

10,8 раза соответственно. Использовали шарики с плотностью 3,2; 4,00;

5,2; 6,10; 7,5; 8,0 г/см . Полученные данные приведены в табл.4.

Предельное напряжение сдвига суспензии, определенное по шарику 40

Ь размером 11 мм с плотностью 4 г/см составило 68,7 Па.

Анализ полученных в примерах данных показателей, что предлагаемый

25 Формула изобретения

Таблица 1

Нет осаждения

Вязкость, Па1с

9,4

«1

Скорость сдвига, с

Относительная ошибка, Х

24,6

Размер Наименование пока шарика, эателей ии

6 4 способ позволяет определять реологические параметры волокнистых суспензий в диапазоне скоростей сдвига

200 — 250 с и концентраций волокна в суспензии 0,8 — 37 при относительной ошибке определения вязкости менее 15Х. Диапазон концентраций волокнистой суспензии 0,8 — 37. являет ся наиболее распространенным в процессах изготовления бумаги и картона.

По известному способу при концентрации волокнистой суспензии более

1,6Х шарики, размер которых менее чем в 2 раза превышает размер волокна в суспензии, не осаждаются. Кроме-" того, если размер шарика менее чем в 5 раэ превышает размер волокна в суспензии, резко во зрастает относительная ошибка . определе ния вязкости, что также неприемлемо .

Способ определения вязкости волокнистой суспензии, например бумажной массы, включающий подачу в огра>: ниченный объем среды шарика из маг,нитотвердого материала, воздействие на него возмущающей силы, определе.ние времени прохождения шариком фиксированного пути в суспензии, по которому судят о вязкости, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения вязкости волокнистых суспензий, в исследуемую суспензию последовательно подают ряд шариков одинакового размера, в 5-10 раз превышающего длину волокна, и имеющих различную плотность, большую, чем плотность суспензии. ие параметры суспеиэии при плотности шарика, г/см

0,086 0,072 0,052 0,038 0,029

202 41 2 748 906

22,8 18,4 21,2 19,6

1363066

Продолжение табл.1

Размер Наименование шарика, эателей мм

1,20

Вязкость, Па с

8, Нет осаж- 0,080 0,061 0,046 0,031 0,032 дения

Скорость сдвига, с

12,4

Относительная ошибка, Ж

12,4 12,6

18,4

15,6

13,2

Вязкость, Па с

Нет осаж- 0,08 дения

° f

Скорость сдвига, С

17т7

14,8 12,8

9 5 9,3 9,9

0,082

21,8 74,4 126,0 141,6

38,4.Относительная ошибка, Ж

1l 8

11,2

l0 6

8,4

8,7 8,3

0,084

28,6

l2,2

Относительная ошибка, Х

12,4

9,8 8,4 &э6

l0,2

8,9

37,2

Относительная ошиб кав X

13,1

9,4 10,2 8,2

8,6 9,2

Таблица 2

Ы

Реологические параметры суспенэии при плотности шарика, г/см

Наименование пока» эателей

1,80 2,50 4,00 5у20 6,10 7,50

3.3

Нет осаждения

l,42 0,78 0,27 0,155

Нет осаж- Нет осаж-. дения дения

Вязкость, Ila c

Скорость сдвига, с

Относительная ошибка,X

Размер шарика, мм

Относительная ошибка, Х

) Вязкость, Ileie

Скорость сдвига, t

Вязкость, Па с

Скорость сдвига, с

Вязкость, Па с

Скорость сдвига, с

0,078

1Â,6 ческие параметры суспензии при плотности шарика, г/см

1,40 1,80 3,20 4,0

27,6 52,8 89,2 . 107,5

0,057 0,0 .4 0,035 0,028

32,3 . 65,1 108,0 122,0

0,067 0,059 0,037 0,029 0,027

0,063 0,054 0,036 0,028 0,025

43,6 ф6,0 144,0 184,0

0 042 0 024

51,5 104,0 168,0 224,0

9,6 27,6 58,4 91;4

28,4 . 22,5 !8,4 15,3

1 8

Продолжение табл. 2

Наименование показателей

Реологические параметры суспенэнн при плотности шарика, г/см

2,50 4,00 5,20 6,10 7,50

Нет освж- Нет осек- 1,24 0,41 О,!7 О,!45 дения дения

Вязкость, Па с

Скорость сдвига, с"

Относительная

:ошибка, Х

)4,8 12,5 9,8

)0,2

Нет освж- ),20

Вязкость, )Ia с дения .Скорость сдвига, с

17,3

Относительная ошибка, Ж

)4,6

I,Э5 0,42

13,6 45,0

Относительная ошибка, Й!

0,4

12,8

Вязкость, Па-с

0,75 О, 26

Скорость сдвига, с

28,4 58,4

Относительная ошибка, Х

12,5

7,2

7,2 7 8

8,2

))33

В «ВМ °

Таблица 3

Наименование показателей алогические параметры суспенэии нри плотности шарика, г/см

Т:7,О .5,20 6,10 6,80 7 50 8,00

Нет осаждения

3.3

5,00 2,47 I 08 0,94- 0,92 0,90

13,4 47,7 86,0 96,8 106 118 4

Относительная ошибкаД

144 l0 l 82 8,8 8,4

8,5

Размер

I шарика, мм

Размер .шарика, ИИ

Вязкость, Па|с

Скорость сдвига, с

Вязкость, Па с

Скорость сдвига, с

16,4 42,5 80,7 119,0

0,45 0,20 0,148 0,125

38,4 67,8 112,1 156,4

12,! 8 ° 8 8 2 8 3

0,165 0,142 0,128, 0,)22

84,5 125,6 )50,0 202,0

7,8 7,2 8,4 7,6

О, 150 О, 126 О, 122 О, 118

102,4 153,6 187,6 248,0

1363066

Таблица 4

Реологические параметры суспензии при плотности шарика, г/см з

3,2 4,00 5,2 6,10 7,5 8,0

3,3

Нет осаждения

Нет осаж- 1,41 дения

0,64 0,50

Вязкость, Па с

Скорость сдвига, <."

88,2

62,7

Относительная ошибка

Вязкость, Па с

1,08

0,45

0,52 0,47

94э0 116ýО 134эО 198эО

71,0

Скорбсть сдвига с

42,3

8,6 8,8

8>4

13,4 10,8 8,8

Относительная ошибка,7.

0142 Ою41 Оэ38

0,49 . 0 45

0,84

Вязкость, Па с

120,7 150,0 . 171,2 256,0

52,4

90,3

9,4

8,7

8,4

8,5

8,3

12,1

ВНУШИ аказ 6397/33 Тираж 776

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Размер шарика, Наименование пока-. зателей

Скорость сдвига, с

Относительная ошибка,X

Нет осаждения

34,2 46,5

14,2 . 12,6

10,5 10 5

0,42 0,40