Способ определения вязкости магнитной жидкости или магнитного коллоида

Авторы патента:

Емельянов Сергей Геннадьевич (RU)

Полунин Вячеслав Михайлович (RU)

Кобелев Николай Сергеевич (RU)

Ряполов Петр Алексеевич (RU)

Шабанова Ирина Александровна (RU)

G01N11/16 - с измерением затухания колебаний тел

Владельцы патента RU 2416089:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU)

Изобретение относится к способам определения вязкости жидкостей и коллоидных систем и может быть использовано для анализа реологических параметров прозрачных и непрозрачных жидкостей, в том числе и магнитных коллоидных систем. Способ определения вязкости магнитной жидкости и магнитного коллоида заключается в использовании колебательной системы, в которой инерционно-вязким элементом служит магнитная жидкость (МЖ), заполняющая U-образную стеклянную трубку. При этом роль упругости выполняет воздушная полость, образованная внутри одного из колен трубки под пьезоэлектрической пластинкой, прикрепленной к торцу трубки. Пьезоэлектрическая пластинка предназначена для индикации колебаний, измерения коэффициента затухания колебаний и получения на этой основе значения сдвиговой вязкости исследуемых образцов. Техническим результатом изобретения является создание способа определения вязкости как прозрачных, так и непрозрачных жидкостей, предусматривающего возможность проведения измерений в магнитном поле, что особенно важно для анализа реологических параметров нанодисперсных магнитных жидкостей. 2 ил., 2 табл.

Изобретение относится к способам определения вязкости магнитной жидкости и магнитного коллоида и может быть использовано для анализа реологических параметров магнитных жидкостей, в том числе и магнитного коллоида.

Известен способ определения вязкости жидкости среды и устройство для его осуществления (см. патент РФ №2269114, МПК G01N 11/16, Бюл. №3, 2006), заключающийся в измерении времени прохождения фиксированного расстояния в жидкой среде поплавком по вертикали.

Недостатком данного способа является невозможность анализа магнитных коллоидов ввиду использования магнитной системы перемещения поплавка и регистрации сигнала.

Известен способ определения вращательной вязкости анизотропных жидкостей (см. патент РФ №2348919, МПК G01N 11/00, G01N 24/08. Бюл №7, 2009), заключающийся в том, что образец подвергают воздействию поляризующего постоянного магнитного поля и вращают с постоянной скоростью вокруг оси, перпендикулярной магнитному полю.

Недостатком данного способа является возможность анализа только анизотропных образцов, дороговизна используемого оборудования, а также сложность согласования и настройки измерительной установки.

Технической задачей данного изобретения является создание способа определения вязкости как магнитных жидкостей, так и магнитного коллоида, предусматривающего возможность проведения измерений в магнитном поле, что особенно важно для анализа реологических параметров нанодисперсных магнитных жидкостей.

Технический результат достигается за счет использования колебательной системы, в которой инерционно-вязким элементом служит магнитная жидкость (МЖ), заполняющая U-образную стеклянную трубку, а роль упругости выполняет воздушная полость, образованная внутри одного из колен трубки под пьезоэлектрической пластинкой, прикрепленной к торцу трубки и предназначенной для индикации колебаний; измерения коэффициента затухания колебаний и получения на этой основе значения сдвиговой вязкости исследуемых образцов.

На фиг.1 изображена принципиальная схема установки, реализующей способ определения вязкости магнитной жидкости и магнитного коллоида.

Для возбуждения колебаний используется надетая на другое колено эластичная трубка с поршнем 1. В трубке имеется отверстие, предназначенное для выхода воздуха при перемещении поршня в исходное положение и прикрываемое в момент выдергивания поршня. Стеклянная U-образная трубка 2, внутренним диаметром d=10,7 мм, заполнена до некоторого уровня в обоих коленах магнитным коллоидом 3. Одно из колен герметично закрыто пьезоэлектрической пластинкой-датчиком колебаний 4. Исследуемая жидкость в данном случае служит инерционно-вязким элементом колебательной системы, а ее упругим элементом является воздушная полость 5, образовавшаяся под пьезопластинкой. Для возбуждения колебаний используется надетая на другое колено эластичная трубка с поршнем 1. В трубке имеется отверстие, предназначенное для выхода воздуха при перемещении поршня в исходное положение и прикрываемое в момент выдергивания поршня. Полученные на пьезодатчике радиоимпульсы поступают на экран запоминающего осциллографа 6. Осциллограммы фиксируются цифровым фотоаппаратом 7 и передаются в компьютер 8 для дальнейшей обработки.

Значение вязкости образца определяется по формуле

где ρ - плотность жидкости-образца, d - диаметр трубки, Δβ - добавочное затухание, обусловленное потерями невязкого происхождения, определяемое предварительной тарировкой измерительного устройства путем измерения образцов с известной вязкостью. Коэффициент затухания свободных колебаний системы определяется из анализа экспериментальных осциллограмм:

где t₂-t₁ - промежуток времени между колебанием с амплитудой A₁ и колебанием с амплитудой А₂. В используемой нами методике одно из колебаний (обычно второе от начала процесса) принимается за реперное (его амплитуда A_r). Для каждого колебания с амплитудой A_n вычисляется значение Тангенс угла наклона такой прямой дает нам значение β, которое является результатом усреднения, учитывающим реальную знакопеременную ошибку отдельных результатов.

В качестве примера приведем табл.1 и фиг.2 расчета колебательных параметров для опыта со столбиком "простой" ньютоновской жидкости (Т=31,2 мс, ν=32,1 Гц, β=5,39 с^-1). В опыте использовалась жидкость - бромпропан. Диаметр трубки d=10,7 мм. В табл.2 приведена вязкость жидкости-образца, рассчитанная данным методом, и его плотность. В эксперименте в качестве жидкости с известной вязкостью использовалась дистиллированная вода.

Таблица 1
	1T	2Т	3Т	4Т	5Т	6Т
Т, мс	31,2	62,4	93,6	124,8	156	187,2
A_r/A_n	1,19	1,46	1,66	1,94	2,37	2,78
Ln(A_r/A_n)	0,17	0,37	0,51	0,66	0,86	1,0

Таблица 2
Жидкость	η·10^-3, Па·с	ρ, кг/м³
бромпропан	1,28	1208

Способ определения вязкости магнитной жидкости и магнитного коллоида, заключающийся в использовании колебательной системы, в которой инерционно-вязким элементом служит магнитная жидкость (МЖ), заполняющая U-образную стеклянную трубку, а роль упругости выполняет воздушная полость, образованная внутри одного из колен трубки под пьезоэлектрической пластинкой, прикрепленной к торцу трубки и предназначенной для индикации колебаний; измерения коэффициента затухания колебаний и получения на этой основе значения сдвиговой вязкости исследуемых образцов.

Изобретение относится к средствам и методам измерения параметров вязкоупругих жидких сред, а более конкретно к определению вязкости и упругости образца жидкости с использованием метода резонансных стержней при исследовании акустических свойств жидких сред, и может применяться, в частности, в области нефтедобычи, для определения параметров тяжелых нефтей при разработке месторождений.

Способ бесконтактного измерения вязкости высокотемпературных расплавов // 2408002

Способ определения декремента затухания при бесконтактном измерении вязкости высокотемпературных металлических расплавов // 2386948

Изобретение относится к технической физике, а именно к устройствам для определения, контроля и измерения физических параметров веществ, и предназначено для бесконтактного измерения вязкости высокотемпературных металлических расплавов.

Устройство и способ для оценки пласта // 2383734

Изобретение относится к исследованию скважин, в частности к способам оценки подземного пласта посредством скважинного инструмента. .

Встроенный измерительный прибор и способ контроля рабочего состояния стенки трубы // 2381458

Изобретение относится к встроенному измерительному прибору с измерительным датчиком вибрационного типа, в частности к измерительному прибору кориолисова массового расхода/плотности для протекающей в трубопроводе, в частности, двух- или многофазной среды, а также к способу для выработки выражающего собой физическую измеряемую величину среды, к примеру массовый расход, плотность и/или вязкость среды, измеренного значения посредством такого измерительного датчика.

Способ бесконтактного измерения вязкости металлических расплавов и устройство для его осуществления // 2366925

Способ исследования процессов структуропреобразования в жидкостях // 2362152

Изобретение относится к области исследования вязкостно-температурных свойств жидкости тепловыми средствами и может быть использовано для количественной оценки интенсивности и динамики структурных превращений по степени изменения энергии активации вязкого течения гомо- и гетерогенных жидкостей, в частности углеводородных, и их эволюции в процессе подбора состава различных рабочих жидкостей на стадии их разработки и прогнозирования поведения в условиях транспортирования, хранения и применения.

Способ определения свойств жидкости, заполняющей слой в среде, среды и слоя // 2353917

Изобретение относится к мониторингу заполненных жидкостью областей в различных средах, к которым относятся, например, подземные формации, элементы конструкций. .

Способ бесконтактного измерения вязкости высокотемпературных металлических расплавов и устройство для его осуществления (варианты) // 2349898

Способ измерения плотности и вязкости и устройство для его осуществления // 2349897

Изобретение относится к точному приборостроению и может применяться для определения плотности и вязкости газообразных и жидких сред. .

Вибрационный расходомер и способ для введения поправки на увлеченный газ в текущем материале // 2427804

Изобретение относится к вибрационному расходомеру и способу для введения поправки на увлеченный газ в текущем материале

Устройство для изучения кинематической вязкости расплавов // 2434222

Изобретение относится к физике и металлургии, а именно - к устройствам, используемым в исследовательских и лабораторных работах, и применяется для сигнализации и измерения физических параметров расплавов; оно предназначено для бесконтактного измерения кинематической вязкости металлических расплавов, в частности высокотемпературных, фотометрическим нестационарным методом на основе измерения затухания крутильных колебаний цилиндрического тигля с расплавом

Способ измерения кинематической вязкости и электрического сопротивления металлических расплавов (варианты) // 2454656

Устройство и способ определения мест предразрушения конструкций // 2462698

Изобретение относится к оптоволоконным датчикам и может быть использовано для испытания элементов конструкций и машин, в том числе летательных аппаратов

Тигельное устройство // 2463574

Изобретение относится к технической физике, а именно к устройствам для контроля и измерения физических параметров веществ

Устройство для определения вязкости и электросопротивления металлических расплавов // 2471168

Изобретение относится к физике и металлургии, а именно к устройствам, используемым в исследовательских и лабораторных работах, и применяется для измерения физических параметров расплавов

Устройство для бесконтактного фотометрического определения характеристик металлических расплавов // 2473883

Изобретение относится к устройству для определения, контроля и измерения физических параметров веществ и предназначено для бесконтактного фотометрического определения характеристик металлических расплавов, в частности кинематической вязкости и электропроводности

Устройство для измерения вязкости топлив // 2488807

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аэрогидродинамическим устройствам для определения вязкости, и может найти применение в различных отраслях промышленности при контроле состава и свойств жидкостей

Устройство для измерения вязкости тонких слоев жидкости (варианты) // 2498268

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения вязкости тонких слоев жидкости, для изучения свойств ньютоновских и неньютоновских жидкостей, установления содержания механических примесей в жидкости, измерения сил сопротивления и определения коэффициентов трения жидких и твердых материалов в зависимости от температуры. Техническим результатом заявленного изобретения выступает совмещение точек, в которых происходит измерение температуры и вязкости. Технический результат достигается за счет выполнения пробного тела в виде термопары. Устройство выполнено в виде вертикально расположенного камертона, состоящего из держателя и жестко прикрепленных к нему ножек камертона, разделенных держателем, и пробного тела. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ исследования теплофизических свойств жидкостей и устройство для его осуществления // 2504757

Изобретение относится к области тепловых исследований свойств жидкостей и может быть использовано для исследования динамических процессов термостимулированной структурной перестройки жидкостей. Заявлен способ исследования теплофизических свойств жидкостей, при котором в металлической кювете с пробой жидкости, снабженной датчиком температуры, размещают металлический зонд вибровискозиметра, снабженный датчиком температуры. Зонд приводят в режим гармонических колебаний, изменяют температуру кюветы посредством управляемого устройства охлаждения-нагрева. Измеряют температуру, амплитуду, фазу, частоту колебаний зонда и определяют плотность, вязкость и температуропроводность жидкости в зависимости от ее температуры. Также измеряют зависимость от температуры оптического пропускания жидкости в непосредственной близости от зонда для моментов прохождения зондом его равновесного положения. Устройство для осуществления способа включает кювету, управляемое устройство охлаждения-нагрева, сферический металлический зонд вибровискозиметра, размещаемый внутри кюветы. Зонд и кювета снабжены датчиками температуры. Также кювета снабжена волоконно-оптическим датчиком оптического пропускания жидкости, установленным в непосредственной близости от зонда. Технический результат: повышение точности измерений. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.