Способ измерения вязкости и плотности жидкости

 

Назначение: изобретение предназначено ) для измерения физико-химических характеристик жидких сред, в частности их вязкости и плотности. Сущность изобретения: способ включает погружение зонда радиуса R и плотности в исследуемую жидкость. На участке экспоненциального движения зонда определяют время погружения и мгновенную скорость или ускорение зонда и трех точках, либо время погружения и пройденного пути в четырех точках, определяют по полученным данным постоянную времени Т ускоренного движения зонда и скорость равномерного погружения Vp, ВЯЗКОСТЬ И ПЛОТНОСТЬ ВЫЧИСЛЯЮТ поприведеннымформулам. и Р ,оз/11 ИЛ.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 01 N 11/10

ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ССР

CCP) 1

I, A РAT

r, >.,< °

0 (21 (2 (4 ) (7 ) ин т ф б (7 ) ги, ко (5 )

ЬЬ 9 т на

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4825296/25

14,05.90

30.08.93. Бюл. М 32

И вано вский инженерно-строительный итут и Московская хлопчатобумажная рика им. М.В.Фрунзе

М.Л,Груэнов, В.Ф,Глазунов, Ю.М.КулаВ.В.Махнач, Е.И.Житниковэ, А.К.Ивани Л.П.Грузнов

Авторское свидетельство СССР

72323, кл. 6 01 N 11/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N. 1481642, кл, G 01 N 11/00, 1986, ) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ И

ОТНОСТИ ЖИДКОСТИ

5 ) Назначение: изобретение предназначедля измерения физико-химических ха1 !

Изобретение относится к способам иэрения физико-химических характеристик ж дких сред, в частности их вязкости и плотсти, Цель изобретения — упрощение способ.

Сущность изобретения поясняется чержом, на котором представлена структуря схема реализующего способ тройства.

Устройство содержит шаровой зонд 1, крепленный на барабане 2 с помощью осэ 3. 8 свою очередь ось барабана 2 нематически связана с осью датчика 4, sxop которого подключен к входу решаюего блока 5, Предлагаемый способ измерения вязкои и плотности жидкости может быть реаизован следующим образом.

Пример 1. В начале измерения оворотом барабана 2 поднимают на требумую высоту погруженный в жидкость ша„„Я,1 „„18372О8 А1 рактеристик жидких сред, в частности их вязкости и плотности. Сущность изобретения. способ включает погружение зонда радиуса R и плотности,оэ в исследуемую жидкость, На участке экспоненциального движения зонда определяют время погружения и мгновенную скорость или ускорение зонда в трех точках, либо время погружения и пройденного пути в четырех точках, определяют по полученным данным постоянную времени Т ускоренного движения зонда и скорость равномерного погружения чР, Вязкость и плотность вычисляют по приведенным формулам.

В Ю

4,5Т и р„=оз/1 — — 1 ил т g ровой зонд 1 и освобождают его. Начинает- . ся свободное погружение на большую глубину шарового зонда 1 под действием собственного веса. Это сопровождается вращением барабана 2 под действием троса

3, что вызывает вращение оси датчика 4, которым в рассматриваемом случае выдается на вход решающего блока 5 напряжение, пропорциональное мгновенному значению скорости погружения шарового зонда 1. Решающий блок 5 измеряет три момента времени, в которые выходное напряжение датчика 4 принимает три предопределен.. ных значения. На завершающей стадии измерения подстановкой значений скоростей и соответствующих им времен в уравнение, характеризующее динамику погружения зонда 1, получают систему из трех уравнений с тремя неизвестными. Решая эту систему получают искомые значения постоянной времени экспоненты Т и рэвно1837208 мерной скорости погружения vp, Подстановка этих значений в формулы для расчета значений вязкости и плотности, другие величины которых известны, позволяет рассчитать измеренные значения вязкости и плотности жидкости.

Пример 2. Как и ранее, в начале измерения поворотом барабана 2 поднимают в жидкости на требуемую высоту шаровой зонд 1 и освобождают его, обеспечивая свободное погру>кение под действием собственного веса, Происходит вращение барабана 2 под действием троса 3, которое контролируется датчиком 4. На выходе этого датчика >ормируется напряжение, пропорциональное мгновенному значению ускорения шарового зонда 1 при погружении в жидкость. После начала погружения в какой-то момент времени решающий блок 5 заменяет выходное напряжение датчика 4 и запоминает время выполнения замера. ПОсле этого им рассчитывается напряжение, в е раз (е — основание натуральных логарифмов) меньшее измеренного, Далее решающий блок 5 измеряет время, в течение которого текущее напряжение на выходе датчика 4 станет равным рассчитанному, Разность между вторым и первым измеренными решающим блоком 5 временами и является постоянной времени экспоненты Т.

Интегрирование решающим блоком 5 напря>кения датчика 4 обеспечивает измерение равномерной скорости погружения vp.

Подстановкой этих значений в формулы рассчитывают значения измеряемых величин.

Пример 3. После подъема шарового зонда t, как описано ранее, перед очередным замером. освобождают его, обеспечивая свободное погру>кение в жидкость. Это вызывает вращение барабана 2 под воздействием трос-3,,Одновременно с вращением барабана 2 вращается кинематически связанная с ним ось датчика 4, С выхода этого датчика на вход решающего блока 5 поступают одиночные импульсы после каждого поворота оси датчика 4 на заданный угол, T.å. после погру>кения шарового зонда 1 на заданное расстояние. Решающий блок 5 запоминает время возникновения каждой метки и рассчитывает результирующее расстояние, проходимое шаровым зондом 1.

При этом выделяется требуемое число пар измеренных длин траектории движения шарового зонда 1 и времен их прохождения.

На завершающей стадии измерения. решая систему из необходимого числа уравнений, соответствующих равноускоренному движению при подстановке в них измеренных длин и соответствующих им времен, в решающем блоке 5 получают искомое значе4 з бч 4 и

3 "" dr 3

zc RЗ (р — р к ) g - 6 m R g . v, 15 (1) где ч — текущее значение скорости движения зонда;

t — время движения зонда;

g — ускорение свободного падения; рз — плотность шарового зонда; рж -- плотность жидкости; д — измеряемая вязкость жидкости;

R радиус шарового зонда.

При установившемся движении с равномерной скоростью в соответствии с законом

Стокса справедливо соотношение

30 — дй (Рз — /. >ж ) g — 6z R y vp =О, (2)

4 где чр — равномерная скорость погружения шарового зонда 1.

Дифференциальное уравнение (1) с учетом уравнения (2) может быть преобразовано к виду б(ч -чр) 45у

40 ч — чР R2 Рз (3) Решение уравнения (3) может быть представлено следующим соотношением

45 ч =vp — (vp — vp) а <(4) г . гдеТ=

45 7у ч >- начальная скорость шарового зонда

50 „.

Т вЂ” по тоянная времени ускоренного движения, Дифференцирование в интегрирование уравнения (4) позволяет получить следующие соотношения, характеризующие изменение во времени ускорения dv/dt и длины пути L, проходимого шаровым зондом 1:

dv vp — ч> —

dt — г.— е (5) ние постоянной времени Т и скорости равномерного погружения чр. После этого, подстановкой этих значений в формулы для расчета значений вязкости и плотности, другие величины которых известны, получают измеренные значения вязкости и плотности жидкости.

Динамику свободного погружения в жидкости шарового зонда 1 характеризует

"0 следующее дифференциальное уравнение

1837208 6

1 -чр t -T(vp-чо)(1 -е ),(6) Составитель Л,Грузнов

Техред М.Моргентал Корректор И.Шулла

Редактор

Зуказ 286т Тирам Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

На соотношениях (4), (5) и (6) основыва-: тся расчеты постоянной времени Т и рав-омерной скорости погружения vp в 5 ервом, втором и третьем примерах.

Формула изобретения

Способ измерения вязкости и плотнос1ти жидкости, включающий погружение в 10 к идкость зонда радиусом R и плотностью тс и определение вязкости и плотности, о т л и1 ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения способа, на участке экспоненциального движения зонда определяют время погружения q мгновенную скОрость или ускоре1 ние зонда в трех точках либо время погружения и пройденный путь в четырех т чках, определяют по полученным данным постоянную времени Т ускоренного движения зонда и скорость равномерного погруЖЕНИЯ .ЗОНДа Vp И ВЫЧИСЛЯЮТ ВясрКОСТЬ жидкости по соотношению t = — =-" и ее

4.5 Т ! д> плотность по формуле рж =р (1 — — ), 1 .g тде g — ускорение свободного падения.