Способ определения вязкости жидкости

Изобретение относится к области исследования физических и химических свойств жидкостей. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения вязкости жидкости при переменном перепаде давления, действующего на столб жидкости при ее истечении через цилиндрический канал. Сущность изобретения заключается в том, что измеряют начальную высоту столба жидкости в емкости и время истечения определенного объема жидкости через цилиндрический канал под действием силы тяжести, производят не меньше трех замеров высоты столба жидкости в емкости, измеряют наклон выпускного цилиндрического канала и вычисляют вязкость по установленному математическому выражению.

 

Предлагаемое изобретение относится к области исследования физических и химических свойств жидкостей.

Известен способ определения вязкости жидкости (А.с. №1191779, G 01 N 11/08, 1985 г.) по разнице времени истечения через капилляр одинакового объема контролируемой жидкости и жидкости с известной вязкостью. Недостатком данного способа является сложность реализации способа, требующая фактического удвоения затрат на оборудование.

Известен способ определения вязкости жидкости (А.с. №493703, G 01 N 11/08, 1976 г.), заключающийся в измерении времени истечения постоянного объема контролируемой жидкости из капилляра под действием силы тяжести или внешнего давления и вычислении вязкости. Недостатком данного способа является низкая точность определения вязкости, так как истечение происходит при переменной высоте столба жидкости, что не учитывается при вычислении вязкости

Известен способ определения вязкости жидкости (А.с. №1176213, G 01 N 11/08, 1983 г.) с помощью капиллярного вискозиметра путем фиксации уровня среды при постоянном установившемся режиме истечения и фиксации высоты столба среды, соответствующей началу капельного истечения. Недостатком данного способа является сложность его реализации, вызванная необходимостью стабилизации уровня среды при постоянном режиме истечения.

Ближайшим аналогом к предлагаемому является способ определения вязкости жидкости (Щепкин С.И., Кулаков М.В. Автоматические контрольно-измерительные приборы для химических производств. М., 1961, с.534-536), заключающийся в определении времени истечения определенного объема жидкости из емкости через капилляр под действием силы тяжести и вычислении динамической вязкости по формуле Пуазейля

где μ - динамическая вязкость;

d - внутренний диаметр капилляра;

g - ускорение силы тяжести;

ΔР - перепад давления, действующего на столб жидкости в капилляре;

l - длина капилляра;

Q - средний объемный расход жидкости, равный Q=V/t;

V - объем жидкости, вытекшей через капилляр за время t:

ν - кинематическая вязкость жидкости;

ρ - плотность жидкости.

Недостатком этого способа является невысокая точность определения вязкости вследствие применения формулы, описывающей стационарное истечение при постоянном перепаде давления, действующего на столб жидкости в капилляре, к процессу истечения при переменном перепаде давления, так как высота столба жидкости в емкости над капилляром уменьшается в процессе истечения, причем нелинейно во времени.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение точности определения вязкости жидкости при переменном перепаде давления, действующего на столб жидкости при ее истечении через цилиндрический канал.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе определения вязкости жидкости, заключающемся в измерении начальной высоты столба жидкости в емкости и времени истечения определенного объема жидкости через цилиндрический канал под действием силы тяжести, новым является то, что в процессе истечения производят не меньше трех замеров высоты столба жидкости в емкости, измеряют наклон выпускного цилиндрического канала, а вязкость вычисляют по формулам:

где с - константа;

n - количество замеров высоты столба жидкости в емкости;

Hj - ряд измеренных значений высоты столба жидкости в емкости над входом в выпускной канал;

L - длина цилиндрического канала;

θ - угол наклона канала к горизонту;

Н0 - высота столба жидкости в емкости в момент начала замеров Н и времени t;

tj - моменты замеров Hj,

t0 - начальный момент замера Н;

R - внутренний радиус цилиндрического канала;

Rc - радиус цилиндрической части емкости;

dj - коэффициенты ряда, аппроксимирующего распределение скорости жидкости в канале;

N - количество членов ряда, определяемое требуемой точностью расчетов;

ν - искомая кинематическая вязкость жидкости;

g - ускорение силы тяжести;

ρg - плотность газа в полости, в которую происходит истечение жидкости;

ρ - плотность жидкости.

Система (1)...(4) получена из более общего аналитического решения системы уравнений неразрывности и Навье-Стокса, описывающих нестационарное однонаправленное движение вязкой жидкости в цилиндрическом канале постоянного сечения:

с использованием следующих допущений и граничных условий:

где t - время;

W(t,r) - скорость жидкости;

z, ϕ, r - продольная, угловая и радиальная координаты;

ρFr, ρFϕ - проекции массовой силы на оси r и ϕ;

P(t,z) - давление жидкости в канале;

H(t) - высота столба жидкости в емкости над входом в выпускной канал;

P0 - давление над поверхностью жидкости в емкости;

Ра2 - давление жидкости на выходе из канала;

Можно доказать (или убедиться подстановкой), что системе (5)...(8) при условиях ограниченности параметров (9) и (10) удовлетворяют следующие выражения:

где di равны (4).

Константа с, зависящая от параметров емкости, канала и жидкости, вычисляется по выражению (1) с использованием ряда экспериментальных значений Hi при n≥2. Значения d0 и ν однозначно определяются из условий (2) и (3).

Способ осуществляется следующим образом: систему, состоящую из емкости частично или полностью цилиндрической по форме, выпускного трубопровода длиной L с клапаном на конце, заполняют исследуемой жидкостью, измеряют давление и температуру окружающего воздуха, измеряют угол наклона выпускного цилиндрического канала, открывают клапан для слива жидкости при атмосферном давлении и после 2-5% опорожнения емкости производят в моменты t0, t1, t2, ... замеры уровня жидкости в цилиндрической части емкости, после чего закрывают клапан и вычисляют значения c с использованием выражения (1), а ν - с использованием условий (2), (3) и формул (4). Последний замер Нi должен быть произведен не позднее чем жидкость опустится ниже цилиндрической части емкости.

Способ определения вязкости жидкости, заключающийся в измерении начальной высоты столба жидкости в емкости и времени истечения определенного объема жидкости через цилиндрический канал под действием силы тяжести, отличающийся тем, что в процессе истечения производят не меньше трех замеров высоты столба жидкости в емкости, измеряют наклон выпускного цилиндрического канала, а вязкость вычисляют по формулам

где с - константа;

n - количество замеров высоты столба жидкости в емкости;

Hj - ряд измеренных значений высоты столба жидкости в емкости над входом в выпускной канал;

L - длина цилиндрического канала;

θ - угол наклона канала к горизонту;

Н0 - высота столба жидкости в емкости в момент начала замеров Н и времени t;

tj - моменты замеров Hj;

t0 - начальный момент замера H;

R - внутренний радиус цилиндрического канала;

Rc - радиус цилиндрической части емкости;

di - коэффициенты ряда, аппроксимирующего распределение скорости жидкости в канале;

N - количество членов ряда, определяемое требуемой точностью расчетов;

ν - искомая кинематическая вязкость жидкости;

g - ускорение силы тяжести;

pg - плотность газа в полости, в которую происходит истечение жидкости;

ρ - плотность жидкости.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сахарной промышленности и предназначено к контролю вязкости нормальной мелассы. .

Изобретение относится к диагностике жидких сред, а также к автомобильной диагностической технике и может быть использовано как предприятиями, так и водителями автомобилей для диагностики в процессе эксплуатации автомобиля.

Изобретение относится к области научного приборостроения, а именно к способам определения реологических характеристик неньютоновских жидкостей, в частности вязкости и предела текучести вязко-пластических жидкостей (например, смазочных материалов).

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в электрокаплеструйных маркировочных принтерах. .

Изобретение относится к приборам для измерения вязкостей малых объемов флюидов, изменяющихся от нормального до высокого. .

Изобретение относится к устройствам для бортового контроля технического состояния гидросистем строительных машин, а именно к устройствам для измерения вязкости рабочей жидкости.

Изобретение относится к технике измерения вязкости потока жидкости, газа и газожидкостной смеси, в частности к способам измерения коэффициента вязкости сырой нефти в автоматических системах управления процессами добычи и транспортирования нефти, попутного газа и нефтегазовых смесей, а также в технологических линиях контроля продукции в других отраслях промышленности.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения кинематической вязкости жидкости в широком диапазоне значений. .

Изобретение относится к технике определения вязкости жидкостей при сдвиге и может найти применение в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, где необходимо измерение вязкости жидкостей в широком диапазоне с высокой точностью.

Изобретение относится к области изготовления изделий из высоконаполненной полимерной композиции, в том числе и изделий из смесевого твердого ракетного топлива, а конкретно - к способу определения параметров формования монолитного (без воздушных включений) натурного изделия осесимметричной формы из высоконаполненной полимерной композиции

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в электрокаплеструйных маркировочных принтерах

Изобретение относится к области исследования реологических свойств неньютоновских жидкостей и может применяться при исследовании или автоматическом контроле и регулировании свойств различных жидкостей (например, буровых растворов)

Изобретение относится к области измерения технологических параметров в скважине и может быть использовано для передачи информации с забоя скважины на поверхность посредством акустической связи. Техническим результатом является обеспечение измерения в режиме реального времени свойств скважинной текучей среды как во время бурения, так и во время эксплуатации скважины. Предложена система (100) датчиков для измерения технологического параметра текучей среды в скважинном местоположении, содержащая резонатор (110) параметра, который расположен в скважине (106), имеющий частоту резонанса, изменяющуюся в зависимости от технологического параметра текучей среды и который в ответ формирует резонансный акустический сигнал на частоте резонанса, указывающей технологический параметр. Кроме того система содержит акустический датчик (118), расположенный в местоположении вблизи над поверхностью, разнесенном от резонатора параметра, схему измерения (102), соединенную с акустическим датчиком, и акустический источник, соединенный с трубой в местоположении вблизи над поверхностью и разнесенном от резонатора параметра, размещенного в скважине. При этом акустический датчик выполнен с возможностью приема резонансного акустического сигнала, передаваемого с резонатора параметра, схема измерения выполнена с возможностью формирования выходного сигнала технологического параметра, соответствующего технологическому параметру текучей среды, в ответ на принятый резонансный акустический сигнал, а акустический источник выполнен с возможностью передачи акустического сигнала в скважину. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение предназначено для непрерывного измерения вязкости жидкости в различных технологических процессах, в частности в процессе контроля производства олифы, пентафталевых и глифталевых лаков. В предложенном способе измерения вязкости в измерительную камеру, в которую встроена диафрагма с калиброванным отверстием, насосом-дозатором малыми порциями подается исследуемая жидкость импульсным методом. Перед диафрагмой создается импульс давления, фиксируемый датчиком давления, сигнал от которого передается в блок управления и обработки информации, в котором происходит обработка и преобразование сигнала, вычисление вязкости и вывод информации на электронное табло. Устройство для реализации способа содержит реактор, теплообменник, датчик температуры, насос-дозатор, измерительную камеру, в которую встроена диафрагма с калиброванным отверстием, датчик давления, обратный клапан, блок управления и обработки информации, включающий в себя блок управления частотно-регулируемого привода насоса-дозатора, блок регулировки температуры в теплообменнике, блок преобразования оцифрованного сигнала от датчика давления и вычисления вязкости, электронное табло. Техническим результатом является обеспечение возможности непрерывного измерения вязкости жидкости, возможности измерения вязкости непрерывным способом непосредственно на технологической линии, минимальным количеством исследуемой жидкости, не внося помех в работу технологической установки, температура исследуемой жидкости доводится до оптимальной, а также повышение точности, обеспечивая надежный контроль за ходом технологического процесса. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области гидродинамики жидкостей, в частности к устройствам для изучения агентов снижения гидравлического сопротивления, например полимерных противотурбулентных присадок (ПТП) или поверхностно-активных веществ (ПАВ), и может быть использовано для создания гидродинамических стендов для изучения углеводородных жидкостей и испытания присадок к ним, снижающих гидродинамическое сопротивление. Установка для оценки эффективности агентов снижения гидравлического сопротивления включает в себя две емкости для углеводородной жидкости, снабженные термостатами, трубопровод, на котором образован измерительный участок, соединяющий две емкости, датчик дифференциального давления, датчик температуры и расходомер, установленные на измерительном участке, при этом внутри емкостей установлен поршень, выполненный с возможностью вытеснения углеводородной жидкости с заданной скоростью, обеспечивающей турбулентный режим течения углеводородной жидкости по измерительному участку. Технический результат - повышение точности определения величины снижения гидродинамического сопротивления углеводородной жидкости с введенной в нее ПТП при ее движении по трубопроводу. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области промысловой геологии и может быть использовано в процессе добычи углеводородов из подземных геологических формаций. В данном документе описан способ измерения вязкости неньютоновской жидкости для поточного измерения и управления процессом. Процесс включает примешивание добавок к базовому флюиду для формирования неньютоновской жидкости. Неньютоновская жидкость подается в устройство для поточного измерения вязкости для получения результатов измерения реологических параметров. Затем введение добавок к базовому флюиду корректируется с учетом измеренных реологических параметров. Также раскрыта система, предназначенная для достижения указанных целей. Технический результат – повышение результативности корректировки процесса добычи углеводородов из подземных геологических формаций. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх