Способ определения времени релаксации вязкоупругой жидкости Советский патент 1986 года по МПК G01N11/08 

гчэ

а

С71 СЛ

4

СО Изобретение относился к технике определения реологических свойств вязкоупругих жидкостей, а точнее к технике измерения их сдвиговых упругих характеристик - времени релаксации и модуля сдвига (модуля высокоэластичнобти), соответствующи малым частотам возмущений в лржейно области поведения, в том числе упру гих характеристик жидкостей малой вязкости. Целью изобретения является расши рение диапазона измеряемых времен релаксации в сторону меньших значений и упрощение способа в области м лых частот возмущений. Сущность способа .состоит в том, что деформирование жидкости осущест ляют путем ее пропускания через канал переменного сечения с известным характерным гидродинамическим размером d, и определяют скорость V при которой наступает эластическая турбулентность. Искомое время релак сации 0 вычисляют согласно формуле , в которой безразмерная величина We --гт- является критическим значен ем числа Вейссенберга, предваритель йо определенным по скорости наступления эластической туйбулентности V,, при пропускании вязкоупругой жидкос с известным временем релаксации в через гeoмeтpичeckи подобный канал размером d . На фиг. 1 схематически изображен пример выполнения канала с переменным поперечным сечением; на фиг.2 кривые зависимости коэффициента сопротивления от числа Рейнолбдса R для ньютоновской жидкости и концент рированный растворов полимеров; на фиг. 3 - кривые зависимости коэффиц ента сопротивления от числа Рейнольдса Re для воды и водного раствора полимера малой концентрации. Пример. Проводят измерения времени релаксации и модуля сдвига разбавленного до концентрации в несколько миллионных долей водного раствора полиоксиэтилена молекулярной массы в несколько миллионов. В качестве рабочих элементов берут каналы с переменным квадратным сечением (фиг. 1), состоящие из 10 пе риодов сжатие-расширение. Узкие участки со стороной квадрата а и 431 длиной 2,5а чередуются с широкими участками со стороной квадрата 2,5а и такой же длиной. Отдельные детали канала изготавливают из оргстекла, после чего склеивают. Критическое значение числа Вейссенберга для таких каналов определяют при течении концентрированных растворов того же полимера по каналу с ,4 см. Величину времени релаксации концентрированных растворов определяют методом гармонических колебаний на реогониометре Вейссенберга. Амплитуда колеба- НИИ достаточно мала, чтобы оставаться в линейной области поведения растворов . На фиг. 2 представлены кривые зависимости коэффициента сопротивления А канала ,4 см от числа Re для ньютоновской жидкости (была использована смесь воды и глицерина) залитые кружки и концентрированных водных растворов полиоксиэтилена: 0,25% (пустые кружки), 0,5% (залитые треугольники), 0,75% (пустые треугольники)„ При вычислении безразмерных параметров в качествехарактерного размера берут величину гидравлического диаметра узкого участка кана2ов качестве характерной скорости - средняя скорость в узком участке, связанная с измеренным в экспериментах объемным расходом q соотношением . Коэффициент lid Q2 сопротивления подсчитывают по измеренному перепаду давления на входе 4 ..UE- (1 и выходе из канала А f /V2/2 длина канала). Величину вязкости концентрированных полимерных растворов при расд1ете числа Re берут из сдвиговых измерений на реогониометре при среднем значении скорости 8V сдвига --. Как видно из графика фиг. 2, --Г/ ламинарном режиме А 5 (сплошная иния). При определенной, зависящейт концентрации скорости кривые опротивления для растворов полимеов начинают отклоняться от ламинарой кривой из-за появления эластичесой турбулентности. Величины порогоой скорости V, соответствующие точе отхода кривых сопротивления от аминарного закона, измеренные на

31265543

реогониометре времена релаксации б при tO- О и эффективные вязкости V , соответствующие скоростям сдвига в области порога, сведены в та&лицу. В последнем столбце таблицы даны

рассчитанные по приведенным величинам ©, V и d значения числа Вейссенберга. В среднем с точностью критическое значение We постоянно и равно 4,6.,4 см; cf 0,451 см,23.

Изобретение относится к области исследования Е рдргических свойств вязкоупругих жидкостей. Цель изобретения - расширение диапазона измерений времени релаксации и упрощение способа. Деформирование жидкостей осуществляют путем ее пропускания через канал переменного сечения. Измеряют скорость, при которой наступает эластичная турбулентность потока. Время релаксации определяют по формуле. 3 ил. 1 табл.

0,07 0,15 0,35 Найденная величина критического значения числа Вейссенберга. была использована при измерении времени релаксации водного раствора полиокси этилена концентрацией 5 ррт (5-10 %) при 23С. Измерения выполняют с помощью двух различных по размеру кана лов . Данные экспериментов приведены на фиг. 3. Залитые кружки - данные для течения раствора по каналу с а рО,1 см, пустые кружки - данные для течения раствора по каналу с а 0,06 см, крестики - данные, получен ные ПРИ течении воды. Сплошная линия соответствует Д По найденной из . Не этих графиков пороговой скорости определяют время релаксации раствора Оно оказалось равным 1,4x10 с и 1,38х10 с по измерениям в каналах с величиной ,1 см и 0,06 см соответственно.

4,6

29,6 4,7

14,1 4,5

-i3Формула изобретения Способ определения времени релаксации вязкоупругой жидкости, основанный на ее деформировании, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазонаизмеряемых времен релаксации в сторону меньших значений и упрощения способа в области малых частот возмущений, жидкость пропускают через канал перемен ого сечения характерного гидродЯВ4г мического размера d, измеряют СКОРОСТЬ течения V в момент появления эластичной турбулентности, а время релаксации 0 вычисляют по формуле , где We - критическое значение числа Вейссенберга, предварительно найденное с использованием геометрически подобного канала и жидкости с известию временем релаксации.