Устройство для измерения времени релаксации вязкоупругих жидкостей
Союз Советсинк
Социалистические
Реснубпни
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»>930075 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву— (22) Заявлено15.07.80 (21) 2960008/18-25 с присоединением заявки Ю— (23) Приоритет (5l )NL. Кл.
G 01 N 11/16
3Ьеударстваа4 квинтет
СССР ав делан яаебретввкй в еткрыткй
Опубликовано 23.05. 82. Бюллетень М 19
Дата опубликования описания 23 -05-82 (53) УДК 532.137 (088. 8) Г
Н.А.Покрывайло, В.В.Товчигречко и Т.В.0вк на ;>,1 (72) Авторы изобретения
Институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова (7I) Заявитель (5O) YCTPQACTB0 ДЛЯ ИЗИКРЕНИЯ BPEMEHH РКЛАКСАЦИИ
ВЯЗКОУПРУГИХ ЖИДКОСТЕЙ!
Изобретение относится к устройствам для измерения физико-химических характеристик жидкостей, в первую очередь, для водорастворимых полимерных растворов и суспензий.
Известно устройство для измерения реологических характеристик теку4 чих сред, основанное на использовач нии -механических колебательных систем и содержащее колеблющееся тело, связанное с приводом, и регистрирующий прибор. Действие чувствительного элемента в виде колеблющегося тела основано на демпфирующем влиянии иссле.дуемой среды на механическую колебательную систему(1 .
Недостатком этого устройства является низкая чувствительность при измерении реологических характеристик слабоконцентрированных растворов, как например растворов. полиэтиленоксида, полиакриламида, широко применяемых для снижения сопротивле2 ния трения при турбулентном течении
9 жидкости в трубах и каналах.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения времени релакса5 ции вязкоупругих жидкостей, чувствительным элементом которого является цилиндрическое тело, связанное через торсион с приводом. Оно помещено в сосуд для исследуемой жидкости. Ilo параметрам колебаний чувствительного элемента судят о времени релаксации исследуемого материала 21.
К недостаткам данного устройства
15 следует отнести его слабую чувствительность при исследовании жидкостей с вязкостью ниже 0,1 fla с. Это делает его непригодным при исследовании слабоконцентрированных полимерных растворов и суспензий, вязкость которых порядка 0,001 Па с, вследствие того, что напряжения, возникающие в ииссссллееддууееммоом м ммааттееррииааллее, слишком малы, 930
3 чтобы вызвать скручивание торсиона прибора.
Цель изобретения - повышение чувс вительности устройства. .Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения времени релаксации вязкоупругих жидкостей, содержащем сосуд для исследуемой жидкости, помещенное в него цилиндрическое тело, связанное с приводом, а регистрирующая схема содержит два электрода, выполненные из химически инертного по отношению к исследуемой жидкости материала, и регистратор тока, причем электро" ды помещены в исследуемую жидкость, а один из электродов вмонтирован a цилиндрическое тело.
На чертеже представлено устройство для измерения времени релаксации вязкоупругих жидкостей.
Оно содержит привод 1 электромагнитной системы, чувствительный элемент в виде цилиндрического тела 2, изготовленного из диэлектрического материала, например эбонита, вмонти"
poBBHHblH B него первый электрод 3 из химически инертного по отношению к исследуемой жидкости материала, вспомогательный второй электрод 4, сосуд 5 с исследуемой жидкостью б, источник 7 постоянного напряжения, вольтметр 8 и регистрирующий прибор 9 °
Устройство работает следующим образом.
Подается напряжение на электроды 3 и 4. С помощью привода 1 цилинд рическое тело 2 приводится в колебательное движение около своей оси.
По току в цепи, который регистрируется прибором 9, судят о времени релаксации исследуемых.жидкостей.
Принцип работы устройства состоит в следующем.
Около колеблющегося в жидкости цилиндра кроме периодического течения образуется вторичное стационар.ное течение жидкости, возникающее вследствие взаимодействия вязких сил и сил инерции в пограничном слое. Для ньютоновских жидкостей с различными вязкостями или, например, для вязкоупругой жидкости будут различными скорости периодического вторичного стационарного течения., Скорость течения влияет на диффу075 зионныи поток массы к колеблющемуся цилиндру. Решение задачи о потоке т- массы к вибрирующему цилиндру имеет вид
$ э-ма cL8=3983 с R""Ð "" ""ь о (4) щРц - «1
Это решение получено для ньютоновской жидкости.
Решение же уравнения конвективной диффузии к вибрирующему цилиндрическому электроду в вязкоупру1$ гои жидкости, описываемой реологической моделью Уолтерса с малыми временами релаксации (существен о меньше периода колебаний ) при — ((4
dc d 0 — 4V — =Q С=С© при у = p ., С О при у = ск:к 2$ где C - концентрация реагирующих на электроде ионов, Ср концентрация в потоке () - коэффициент диффузии, U,Ч - составляющие скорости вторичного стационарного течения, 30 .имеет вид Sh=O,8ÌéÅ" SCС% — l (Я 4" (О)) > И А У .1 д гАе Вй*, Re- —,Вс=-;Р= 11 2 М Р нсо51 (01а — — К) К=КЮ<(1 (41 40 где ь — время релаксации, А - амплитуда колебаний, и) - круговая частота, d - диаметр цилиндра-электрода, (- коэффициент массообмена, - ток, Г - число Фарадея, 9 45 площадь электрода, 1 - кинематическая вязкость. Если подставить выражения (3) и (4) в выражение (2), получим выражение для времени релаксации полимерного раствора, которое зависит от ампли50 туды колебании цилиндра, его диаметра, v круговой частоты, площади электрода, коэффициента диффузии, диффузионного тока в цепи и концентрации электрохимических ионов. Таким образом, измерение времени релаксации сводится к простому измерению диффузионного тока с помощью 93.0075 Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 3454/53 Тираж 883 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород ул. Проектная, 4 электрода, вмонтированного в колеблющийся цилиндр. Технико- экономический эффект изобретения заключается в повышении чувствительности устройства, которое 5 достигается введением в него электрода, изготовленного из химически инертного по отношению к исследуемой жидкости материала и вмонтированного в колеблющееся цилиндрическое тело. 10 Благодаря повышению чувствительности, прибора появилась возможность измерять времена релаксации полимерных растворов с вязкостью порядка 0,001 Па с. Устройство для измерения времени релаксации вязкоупругих жидкостей, содержащее сосуд для исследуемой юркости, помещенное в него цилиндрическое тело, связанное с приводом, и регистрирующую схему, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности .устройства, регистрирующая схема содержит два электрода, выполненные из химически инертного по отношению к исследуемой жидкости материала, и регистратор тока, причем электроды помеще ны в исследуемую жидкость, а один из электродов вмонтирован в цилиндрическое тело. Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе 1. Авторское свидетельство СССР Н 269581, кл. С 01 Ч 11/16, 1969. 2. Техническое описание 1939-00-00-TO на виброреометр ВР-74 . (прототип) .
