Устройство для измерения поверхностного натяжения расплавов сталагмометрическим методом

Авторы патента:

G01N2013/0225 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

G01N13/02 - исследование поверхностного натяжения жидкостей

Владельцы патента RU 2709422:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) (RU)

Устройство относится к измерительной технике для физических исследований свойств жидкостей. Устройство позволяет измерять поверхностное натяжение химически агрессивных расплавов тугоплавких веществ с высокими (больше 0,1 МПа) давлениями собственных паров над жидкой фазой, находящихся в инертной атмосфере. При этом уменьшается погрешность измерений, обусловленная влиянием конвективного уноса паров с поверхности формирующейся капли расплава. Устройство содержит графитовый сталагмометр с капилляром и штоком, приемник капель, нагреватель, токоподводы, теплоизоляционную оболочку термостата и сосуд высокого давления, в котором сталагмометр состоит из корпуса, перегородки с капиллярным каналом и крышки, а приемником капель служит дно корпуса сталагмометра. Технический результат – снижение влияния конвективного уноса паров с поверхности формирующихся капель на результаты измерений поверхностного натяжения расплавов. 1 ил.

Предлагаемое устройство относится к измерительной технике для физических исследований свойств жидкостей, а именно, агрессивных расплавов тугоплавких веществ с высокими (больше 0,1 МПа) давлениями собственных паров над расплавами.

К таким веществам относятся, например, некоторые соединения A^IIB^VI (ZnS, ZnSe, CdS, CdSe). Для предотвращения испарения исследуемого материала и возможного при этом изменения его химического состава с расплавами таких веществ работают под высокими давлениями инертных газов.

Известно устройство для измерения поверхностного натяжения расплавов сталагмометрическим методом [Н.Н. Колесников. Устройство для определения поверхностного натяжения расплавов. Авторское свидетельство СССР 1357794, опубл. 07.12.87, Бюл. №45] - прототип, содержащее графитовый сталагмометр с капилляром и штоком, приемник капель, нагреватель, токоподводы, теплоизоляционную оболочку термостата, сосуд высокого давления и рефлекторы термостата со сквозным вертикальным отверстием. Это устройство позволяет определять поверхностное натяжение агрессивных расплавов тугоплавких веществ с высокими (больше 0,1 МПа) давлениями собственных паров над расплавами, находящихся под давлением инертных газов. Недостаток устройства-прототипа состоит в том, что при высоких давлениях инертного газа становится заметным влияние конвективного уноса паров с поверхности формирующейся капли расплава, приводящего к росту погрешности измерений, заметному по разбросу экспериментальных данных. Например, для расплава ZnSe под давлением аргона, эта проблема становится существенной уже при давлениях ≥6,5 МПа, и в диапазоне 6,5-10,0 МПа разброс экспериментально определенных значений поверхностного натяжения оказывается ≥4%.

Задачей настоящего изобретения является снижение влияния конвективного уноса паров с поверхности формирующихся капель на результаты измерений поверхностного натяжения расплавов.

Эта задача решается в предлагаемом устройстве за счет того, что в известном устройстве, содержащем графитовый сталагмометр с капилляром и штоком, приемник капель, нагреватель, токоподводы, теплоизоляционную оболочку термостата и сосуд высокого давления, сталагмометр состоит из корпуса, перегородки с капиллярным каналом и крышки, а приемником капель служит дно корпуса сталагмометра.

Такая конструкция позволяет экранировать формирующиеся и падающие капли от развивающихся в сосуде высокого давления конвективных потоков инертного газа. Экранирование капель осуществляется стенками корпуса сталагмометра, а защита собственно расплава - стенками корпуса и крышкой сталагмометра. В результате снижается погрешность измерений, что регистрируется по уменьшению разброса экспериментальных данных. Например, для расплава ZnSe под давлением аргона, в диапазоне 6,5-10,0 МПа, разброс экспериментально определенных значений поверхностного натяжения не превышает 2%.

Общий вид устройства изображен на чертеже Фиг. 1. Здесь 1 - графитовая крышка сталагмометра, 2 - перегородка сталагмометра с капиллярным каналом 3, 4 - корпус сталагмометра, 5 - цилиндрический графитовый нагреватель, 6 - графитовые токоподводы нагревателя, которые одновременно служат внутренней оболочкой термостата, 7 - медные токоподводы, 8 - внешняя, теплоизоляционная оболочка термостата, 9 - сосуд высокого давления, 10 - шток, 11 - фланец.

Имевшиеся в конструкции-прототипе рефлекторы термостата и кольцевая ловушка капель в предлагаемом устройстве не требуются.

Устройство работает следующим образом. Объем между крышкой 1 и перегородкой сталагмометра 2 заполняется исследуемым веществом (в твердом состоянии). Сталагмометр закрепляется на штоке 10. Затем сосуд высокого давления 9 снизу закрывается фланцем 11 и в нем создается требуемое давление инертного газа, например, аргона. Исследуемое вещество расплавляется. Расплав каплями вытекает через капиллярный канал 3. Капли, падая через зону охлаждения, которой служит участок между нижним обрезом нагревателя 5 и дном корпуса сталагмометра 4, затвердевают и попадают на дно корпуса сталагмометра 4, которое служит приемником капель. При необходимости, например, при работе с интенсивно сублимирующими веществами, исходное положение сталагмометра - ниже нагревателя. А в нагреватель сталагмометр перемещается штоком 10 только после установления в нагревателе заданной рабочей температуры.

Для вычисления величины поверхностного натяжения расплава σ необходимо взвешиванием определить суммарную массу капель на дне корпуса сталагмометра Σm_к и вычислить средний вес одной капли где n - число капель. Затем σ рассчитывается по формуле [М. Джейкок, Д. Парфит. Химия поверхностей раздела фаз. М.: Мир, 1984, с. 56]:

где σ - ускорение свободного падения, R - радиус капилляра, k - сталагмометрическая постоянная, которая определяется, например, экспериментально с использованием эталонных веществ с известными поверхностными натяжениями расплавов.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет снизить влияние конвективного уноса паров с поверхности формирующихся капель на результаты измерений поверхностного натяжения расплавов.

Устройство для измерения поверхностного натяжения расплавов сталагмометрическим методом, содержащее графитовый сталагмометр с капилляром и штоком, приемник капель, нагреватель, токоподводы, теплоизоляционную оболочку термостата и сосуд высокого давления, отличающееся тем, что сталагмометр состоит из корпуса, перегородки с капиллярным каналом и крышки, а приемником капель служит дно корпуса сталагмометра.

Изобретение относится к измерительным приборам, в частности к приборам для измерения запыленности воздуха, а именно к измерителям массовой концентрации пылевых частиц и системам для измерения массовой концентрации пылевых частиц.

Способ дооперационного определения объема хирургического лечения высокодифференцированного рака щитовидной железы // 2709140

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии и онкологии, и может быть использовано для дооперационного определения объема хирургического лечения высокодифференцированного рака щитовидной железы.

Устройство для подготовки образца керна к определению трещиностойкости // 2708847

Изобретение относится к горному делу, в частности к нефтегазодобывающей промышленности, и касается устройств для подготовки керна с целью определения их трещиностойкости.

Ячеечный пробоотборник // 2708736

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам высечного типа для отбора проб из напорных трубопроводов. Техническим результатом является повышение достоверности отбираемой пробы при одновременном устранении обратного клапана как отдельного устройства.

Универсальная среда высушивания для стабилизации эритроцитарных диагностикумов туляремийных // 2708636

Изобретение относится к биотехнологии и микробиологии. Раскрыта универсальная среда высушивания для стабилизации эритроцитарных диагностикумов туляремийных, используемая также в качестве разводящей жидкости, состоящая из 50 мл полиглюкина с добавлением 1,6 мл 2,0% раствора твин-80, приготовленного в 0,9% растворе натрия хлорида, и 5 мг азида натрия с последующим перемешиваем до полного растворения компонентов при температуре (22±4)°С.

Устройство для отбора проб газожидкостной среды // 2708581

Изобретение относится к устройствам для взятия проб газожидкостной среды, в том числе и нефти из трубопроводов и отстойников для нефти. Устройство для отбора проб газожидкостной среды, включающее в себя основную и вспомогательную сообщающиеся емкости для сбора соответственно жидкости и газа и входной патрубок для отбора продукции.

Система (варианты) и способ измерения параметров твердых частиц // 2707983

Раскрыты системы и способы (варианты) для измерения параметров твердых частиц в выпускной системе транспортного средства. В одном примере система содержит первую наружную трубку с некоторым количеством впускных отверстий на расположенной выше по потоку поверхности, вторую внутреннюю трубку с некоторым количеством впускных отверстий на расположенной ниже по потоку поверхности и датчик твердых частиц, расположенный внутри второй внутренней трубки.

Полевой бесконтактный профилограф для спиралевидного сканирования // 2707907

Изобретение относится к сельскохозяйственному приборостроению. Полевой бесконтактный профилограф содержит массивное основание, на которое установлен стержень.

Способ насыщения металлического образца водородом // 2707350

Изобретение может быть использовано при изучении свойств насыщенных водородом металлических образцов для борьбы с водородной коррозией и создания сплавов с новыми свойствами.

Способ определения углерода в минеральных смесях и материалах // 2707056

Изобретение относится к определению углерода в минеральных материалах. Способ включает взвешивание навески минерального материала, обработку навески водным раствором кислоты, фильтрование раствора с нерастворившимся остатком, высушивание остатка на фильтре, помещение остатка в огнеупорный тигель, взвешивание, прокаливание в печи и взвешивание тигля с остатком после прокаливания.

Устройство формирования сферической поверхности жидкости для определения коэффициента поверхностного натяжения // 2691764

Изобретение относится к области поверхностных явлений и предназначено для определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости. Устройство формирования сферической поверхности жидкости для определения коэффициента поверхностного натяжения состоит из сосуда для исследуемой жидкости, плотно закрытого пробкой, в которую вертикально вставлен капилляр, нижний срез вертикально закрепленного капилляра погружен в исследуемую жидкость, а верхний срез капилляра расположен в горизонтальной плоскости, избыточное давление, создаваемое микропомпой и измеряемое микроманометром через дополнительный боковой отвод в сосуде, поднимает исследуемую жидкость по вертикальному капилляру до формирования капли со сферической поверхностью, измерение высоты капли со сферической поверхностью на верхнем горизонтальном срезе капилляра производится с помощью инструмента видеоконтроля.

Способ определения смачиваемости горных пород методом рентгеновской томографии керна // 2682098

Изобретение относится к области нефтяной геологии и может использоваться для определения смачиваемости нефтенасыщенных горных пород. Способ определения смачиваемости горных пород методом рентгеновской томографии керна включает изготовление из керна горных пород стандартных цилиндрических образцов, экстрагирование их от нефти и высушивание до стабилизации массы, последующее томографирование полученных сухих образцов с получением 2D-срезов, насыщение сухих образцов раствором йодида натрия и проведение повторного томографирования насыщенных образцов керна с получением 2D-срезов, затем, используя полученные при томографировании 2D-срезы, производят 3D-реконструкцию образцов путем сравнения указанных 3D-реконструкций для сухих и насыщенных образцов, определяя при этом поровые объемы указанных образцов, и определяют смачиваемость горной породы с использованием установленных поровых объемов образцов, в качестве раствора йодида натрия для насыщения сухих образцов используют раствор концентрацией 300 г/л и насыщение проводят под вакуумом в течение не менее 3 часов, при этом при проведении 3D-реконструкции образцов определяют поровый объем не всего образца, а только сердцевины образца на расстоянии 3-5 мм от верхнего и нижнего торцов образца и 5-6 мм от боковых сторон образца с использованием определенных при проведении 3D-реконструкции образцов их поровых объемов, далее рассчитывают показатель пропитки - К пропитки - как отношение разности объема пор между сухим V1 и насыщенным образцом V2 к объему пор в сухом образце V1 по следующей формуле: и по полученному значению показателя пропитки К пропитки судят о смачиваемости керна посредством установления категории его гидрофильности или гидрофобности.

Способ определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси // 2678258

Изобретение относится к способам определения термобарических параметров (температуры и давления) образования гидратов в многокомпонентной смеси типа нефтяных или природных газов.

Способ и устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов // 2663321

Группа изобретений относится к технической физике, в частности к определению параметров металлических расплавов путем фотометрии силуэта лежащей на подложке эллипсовидной капли образца расплава, и может быть использована в лабораторных исследованиях, на металлургических предприятиях, в вузах.

Коэффициент диффузии площади контакта для количественного определения содержания жиров в жидкости // 2657304

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения содержания жиров в жидкости. В настоящем изобретении предлагается способ определения присутствия жиров в телесной жидкости путем фотографирования капли телесной жидкости и расчета изменения площади контакта капли телесной жидкости и коэффициента диффузии площади контакта.

Способ определения термодинамической активности компонентов на границе раздела сферической наночастицы и матрицы в бинарной системе // 2656107

Изобретение относится к области физико-химического анализа материалов, более конкретно к определению термодинамической активности (в дальнейшем активности) компонентов в поверхностном слое наночастицы, находящейся в матрице в бинарной системе в равновесных условиях.

Способ определения состава поверхностного слоя наночастицы, находящейся в матрице в бинарной системе // 2654956

Изобретение относится к области физико-химического анализа. Предложен способ определения состава поверхностного слоя двухкомпонентной наночастицы сферической формы в матрице, согласно которому с целью установления размерной зависимости состава поверхностного слоя наночастицы, сплав, содержащий наноразмерные частицы, подвергают термическому отжигу, определяют состав наночастицы и матрицы, а также средний радиус наночастицы.

Способ и система для определения смачиваемости с пространственным разрешением // 2642896

Изобретение относится к области геологии и может быть использовано для прогнозирования добычи углеводородов из продуктивного пласта. Предложен способ, который позволяет осуществлять определение смачиваемости с пространственным разрешением для пористых или других материалов.

Способ и устройство для определения плотности и поверхностного натяжения металлических расплавов // 2613592

Изобретение относится к технической физике, а именно к определению физических параметров металлических расплавов методом геометрии «большой капли», а именно путем измерения геометрических характеристик силуэта лежащей на подложке эллипсовидной капли расплавленного образца посредством фотообъемометрии.

Способ определения поверхностного натяжения двухкомпонентной наночастицы, находящейся в матрице // 2585514

Изобретение относится к области физико-химического анализа материалов, более конкретно к установлению зависимости поверхностного натяжения двухкомпонентной наночастицы сферической формы, находящейся в собственной двухкомпонентной матрице в зависимости от радиуса наночастицы и состава матрицы и наночастицы.

Многоканальная расходомерная трубка // 2709431

Представлен вибрационный измеритель (5), содержащий многоканальную расходомерную трубку (130). Вибрационный измеритель (5) содержит измерительный электронный прибор (20) и измерительный узел (10), соединенный с возможностью передачи данных с измерительным электронным прибором (20). Измерительный узел (10) содержит многоканальную расходомерную трубку (130, 330, 430, 530), содержащую два или более канала (132, 332, 432, 532) для текучей среды, окруженных стенкой (134, 334, 434, 534) трубки. Два или более канала (132, 332, 432, 532) для текучей среды и стенка (134, 334, 434, 534) трубки имеют единую общую конструкцию. С многоканальной расходомерной трубкой (130, 330, 430, 530) соединен драйвер (180). Драйвер (180) выполнен с возможностью вызывать вибрацию многоканальной расходомерной трубки (130, 330, 430, 530). Два или более канала (132, 332, 432, 532) для текучей среды и стенка (134, 334, 434, 534) трубки выполнены с возможностью деформации в том же самом направлении, что и единая общая конструкция в ответ на управляющий сигнал, подаваемый драйверу (180). При этом продольная длина двух или более каналов (132, 332, 432, 532) для текучей среды по существу равна продольной длине вибрационной части многоканальной расходомерной трубки (130, 330, 430, 530). Технический результат – создание расходомера, точно измеряющего расход текучей среды. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 14 ил.