Способ определения предельного напряжения сдвига вязкопластичной среды

 

Изобретение касается исследования свойств текучих вязкопластичных сред, в частности определения реологических параметров структурированных жидкостей, и может быть использовано при определении предельного напряжения сдвига волокнистых суспензий. Цель изобретения - обеспечение точности определения при исследовании волокнистой суспензии. Достигается это тем, что в способе определения предельного напряжения сдвига вязкопластичной среды, включающем погружение пуансона под действием нагрузки, фиксирование глубины погружения и расчет предельного напряжения сдвига по величине нагрузки и радиусу погруженной в среду поверхности пуансона, погружают пуансон, выполненный по крайней мере в верхней части в виде полусферы, а расчет предельного напряжения сдвига производят по величине нагрузки, определенной после полного погружения пуансона. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (5l)5 G 01 N 11/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4098573/25-12 (22) 24.07.86 (46) 15.01.90. Бюл. Р 2 (71) Всесоюзный проектно-конструкторский и технологический институт вторичных ресурсов Госснаба СССР (72) Ф.Ф.Гаев, О.А.Терентьев, А.И.Пашовкин и С.В.Бабурин (53) 620.1?9(088.8)

; (56) Авторское свидетельство СССР

Р 914969, кл. С 01 N 11/10, 1982. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ СДВИГА ВЯЗКОПЛАСТИЧНОЙ

СРЕДЫ (57) Изобретение касается исследования свойств текучих вязкопластичных сред, в частности определения реологических параметров структурированных жидкостей, и может быть использовано

Изобретение относится к исследованию свойств текучих вязкопластичных сред, в частности к определению реологических параметров структурированных жидкостей, и может быть. использовано при определении предельного напряжения сдвига волокнистых суспензий.

Цель изобретения — обеспечение точности определения при исследовании волокнистой суспензии.

Согласно. способу определения предельного напряжения сдвига вязкопластичной среды, включающему погружение в среду пуансона под действием нагрузки, фиксирование глубины погружения и расчет предельного напряжения сдвига по величине нагрузки и площади погруженной в среду поверхности пуансона, „;,SUÄÄ 1536267 при определении предельного напряжения сдвига волокнистых суспензий.

Цель изобретения — обеспечение точности определения при исследовании волокнистой суспензии. Достигается это тем, что в способе определения предельного напряжения сдвига вязкопластичной среды, включающем погружение пуансона под действием нагрузки, фиксирование глубины погружения и расчет предельного напряжения сдвига по величине нагрузки и радиусу погруженной в среду поверхности пуансона, погружают пуансон, выполненный по крайней мере в верхней части в виде полусферы, а расчет предельного напряжения сдвига производят по величине нагрузки, определенной после полного погружения пуансона. Зил. погружают пуансон, выполненный по крайней мере в верхней части в виде полусферы, а величину нагрузки опре" деляют при полном погружении пуансона.

На фиг.1-3 схематически представлено устройство для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит пуансон 1 со штоком 2, систему 3 фиксирования погружения пуансона 1 и емкость 4, заполненную исследуемой средой.

Пуансон 1 может быть выполнен в виде пустотелого или сплошного шара или в виде полусферы в верхней части и тела вращения любой формы, например конуса — в нижней части. Устройство содержит также загрузочное при153б2б7

ЛС о 11 2 P 2,ется как

ll a g и (- — — ) о где h

4дЬ (2ЛЬ

7r - R Г () 50 получаем: способление 5 дпя подачи внутрь пуансона материалов, обеспечивакщих регулирование нагрузки на пуансон 1. Устройство может быть снабжено грузовой

5 площBgKoH б, закрепленной на штоке пуансона.

Суспензия волокон (целлюлозы, древесной массы или макулатуры) при концентрации 1-3Х запивается в емкость. Пуансон в эастопоренном состоянии устанавливается таким образом, чтобы его нижняя часть касалась по-! верхности суспензии. Затем отпускается стопор и подается нагрузка до eõ пор, пока пуансон почти полностью не погрузится в суспензию. В этом состоянии фиксируется глубина погружения пуансона и его вес вместе с нагрузкой.

По полученным данным рассчитывают предельное напряжение сдвига. Для шарового пуансона:

25 где dG — вес шарового пуансона вместе с нагрузкой за вычетом силы Архимеда„

Относительная ошибка при определении предельного напряжения сдвига при помощи конического пуансона определя2dh

2 к глубина погружения конического пуансона ; ошибка измерения глубины погружения.

Относительная ошибка определения предельного напряжения сдвига предла40 гаемым способом шаровым пуансоном (фиг . 2) определя ется как где 3h — ошибка измерения глубины погружения пуансона; (Qh /Я h /) o

R — - радиус шарового пуансона.

Сравнивая полученные выражения и

dh полагая, что h = 2R — — = 0,1

Относительная ошибка определения Г пр едлаг аемым спо собом примерно в

1,5 раза меньше„чем известным способом.Уменьшение ошибки при использовании предлагаемого способа достигается за счет того, что в верхней части сферической поверхности пуансона составляющая напряжения сдвига направлена почти горизонтально и чем больше погружена сферическая часть пуансона, тем меньший вклад вносит оставшаяся часть в величину силы сопротивления погружению пуансона. В случае конического пуансона, чем больше погружен последний, тем боль- ший вклад касательной составляющей напряжения сдвига вносится в силу сопротивления погруженного пуансона.

Пример 1. Определяли предельное напряжение сдвига суспензии небеленой сульфатной целлюлозы при о концентрации IX и температуре 20 С.

Использовали пустотелый шаровой пуансон с диаметром шара 40 мм. Нагрузку в шаровой пуансон подавали в виде стальных шариков размером 1 мм через полый шток диаметром 2 мм. Глубину погружения пуансона фиксировали с помощью оптической системы. Измерение повторяли 10 раэ. По полученным данным находили среднее значение предельного напряжения сдвига и относительную ошибку измерения. Получили следующие данные:

Предельное напряжение сдвига, Па 8,1

Относительная ошибка измерения, 7 12,8

Пример 2. Осуществляли аналогично примеру 1. Использовали конический пуансон с углом при вершине бО . Нагрузку подавали на грузовую площадку. Получили следующие данные:

Предельное напряжение сдвига, Па 5,8

Относительная ошибка измерения, 7 17,2

Пример 3. Определяли предельное напряжение сдвига суспенэии беленой сульфатной целлюлозы при концентрации 1,62 и температуре 20 С. Использовали шаровой пуансон диаметром

40 мм. Нагрузку подавали на грузовую площадку. Порядок проведения опыта и обработки результатов измерений аналогичен примеру I. Получили следующие данные:.1536267

80,5

12,8

Предельное напряжение сдвига, Па 60,4

Относительная ошибка измерения, 7 8,6

Пример 4. Осуществляли аналогично примеру 3: Использовали конический пуансон с углом при вершине

45 . Получили следующие результаты:

Предельное напряжение сдвига, Па 58,2

Относительная ошибка измерения, 7. 12,3

Пример 5. Определяли предельное напряжение сдвига суспензии макулатуры марки MC-3 при концентрации 37. и температуре 20 С. Опыт осуществляли аналогично примеру 3. Получили следующие результаты:

Предельное напряжение сдвига, Па 86, 4

Относительная ошибка измерения, 7 11,6

Пример 6. Осуществляли аналогично примеру 5. Использовали конический пуансон с углом при вершине 45 . Получили следующие результаты: б

Предельное напряжение сдвига, Па

Относительная ошибка измерения, 7

Предлагаемый способ обеспечивает точность определения при исследовании волокнистой суспензии.

Формула изобретения

Способ определения предельного напряжения сдвига вязкопластичной среды, включающий погружение в среду пуансона под действием нагрузки, фиксирование глубины погружения и расчет предельного напряжения сдвига по величине нагрузки и площади погруженной в среду поверхности пуансона, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения точности определения при исследовании волокнистой суспенэии, погружают пуансон, выполненный по крайней мере в верхней части в виде полусферы, а величину нагрузки определяют при полном погружении пуансона.

1536267

Составитель Н. Цветкова

Редактор Т.Лазоренко Техред N.Õoäàíè÷ Корректор Т-Малец

Заказ 103 Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101