Способ измерения вязкости жидкости по ее колебаниям

 

Использование: в химической, лакокрасочной, пищевой и других отраслях промышленности. В способе газовой струей оказывают периодическое импульсное воздействие на поверхность жидкости, изменяют частоту следования импульсов до значения, при котором амплитуда колебаний поверхности достигает заданного значения, по измеренному значению частоты определяют вязкость исследуемой жидкости. Технический результат: повышение точности измерения, расширение области применения. 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к бесконтактным аэрогидродинамическим способам измерения вязкости жидкостей по их колебаниям, и может найти применение в таких отраслях промышленности, как химическая, лакокрасочная и пищевая.

Известен способ измерения вязкости жидкости путем погружения пластинки в исследуемую жидкость и приведения ее в колебательное движение. При этом по параметрам колебательного процесса судят о вязкости (Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств. - М.: Машиностроение, 1974. - С. 342-346).

Основным недостатком такого способа измерения вязкости является наличие механического контакта с жидкостью, а также невысокая надежность при измерении сред с твердыми включениями.

Наиболее близким к предложенному способу измерения вязкости, в котором исключен контакт с контролируемой жидкостью, является способ (авторское свидетельство СССР 492787, Способ измерения вязкости жидкости по ее колебаниям, 1975, б. и. 43), согласно которому на поверхность исследуемой жидкости воздействуют струей газа, вызывающей в ней устойчивые автоколебания. Затем изменяют частоту автоколебаний с момента их возникновения на постоянную величину, например на 1 Гц, путем изменения давления подаваемой струи газа и по этому изменению определяют вязкость исследуемой жидкости.

Недостаток способа, принятого за прототип, состоит в том, что его применение затруднено для измерения высоковязких сред, для которых автоколебательное взаимодействие струи газа с жидкостью не является характерным. Кроме того, при существовании автоколебательного режима взаимодействия на стабильность частоты оказывает влияние неоднородность контролируемой среды.

Технической задачей изобретения является повышение точности измерения вязкости жидкостей, а также расширение области применения.

Поставленная техническая задача достигается за счет того, что газовой струей оказывают периодическое импульсное воздействие на поверхность жидкости, изменяют частоту следования импульсов до значения, при котором амплитуда колебаний поверхности достигает заданной величины, по измеренному значению частоты определяют вязкость исследуемой жидкости.

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ измерения вязкости жидкости по ее колебаниям. На фиг.2 приведена амплитудно-частотная характеристика системы "струя газа - жидкость".

Устройство содержит емкость 1 с контролируемой жидкостью 2, над поверхностью которой нормально расположено сопло 3, соединенное с выходом генератора 4 импульсов управляемой частоты. Выход генератора 4 подключен к частотомеру 5.

Сущность способа заключается в следующем С выхода генератора 4 через сопло 3 на поверхность жидкости 2 подается периодическая последовательность пневматических импульсов.

При воздействии на поверхность жидкости импульсами, например, со скважностью q=2, в течение времени, когда скоростной напор газа в струе P_c≠0, поверхность жидкости деформируется с образованием углубления. В течение времени, когда Р_с= 0, происходит восстановление поверхности под действием выталкивающей (архимедовой) силы и силы поверхностного натяжения.

При τ_восст = τ_деф частота f генерируемых импульсов будет граничной f_гр (см. фиг.2). При уменьшении частоты от граничного значения амплитуда колебаний поверхности углубления будет постоянной и максимальной Δh_max. С увеличением частоты f от граничного значения f_гр амплитуда колебаний поверхности Δh углубления уменьшается, а на предельной частоте f_пр амплитуда колебаний поверхности Δh-->0.

Таким образом, в предлагаемом способе о вязкости судят по частоте f_и импульсного воздействия, при которой амплитуда колебаний поверхности достигает заданного значения Δh_зад. Выбор заданного значения амплитуды колебаний поверхности определяется возможностями конструктивной реализации способа.

Преимуществом способа является простота конструктивной реализации, более высокая точность измерения, а также возможность точного описания происходящих физических процессов.

Формула изобретения

Способ измерения вязкости жидкости по ее колебаниям путем воздействия газовой струи на поверхность жидкости и измерении частоты ее колебаний, отличающийся тем, что газовой струей оказывают периодическое импульсное воздействие на поверхность жидкости, изменяют частоту следования импульсов до значения, при котором амплитуда колебаний поверхности достигает заданной величины, по измеренному значению частоты определяют вязкость исследуемой жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2