Способ определения капиллярной постоянной жидкости Советский патент 1986 года по МПК G01N13/02 

Изобретение относится к технике измерения физических констант распла вов и растворов, а именно величины капиллярной ностоянной, по которой также может быть рассчитана величина поверхностного натяжения исследуемой жидкости известной плотности. Эти величины широко используются при ана лизе капиллярных явлений в различных областях науки и техники и, в частности, требуются в расчетах, связанных с физикой кристаллизации из расплавов и растворов, а также при выборе технологических режимов выращивания кристаллов. Целью изобр етения является повышение точности определения капиллярной постоянной и упрощение способа путем исключения необходимости выравщвания кристалла-зонда заданной фор : На фиг. I схематически показан электроконтактный датчик уровня; на -фиг. 2 - различные положения рабочей части зонда относительносвободной поверхности уровня жидкости и пилообразная кривая, соответствующая записанному на ленте самописца электри ческому сигналу с многооборотного потенп,иомвтра электронного датчика уровня; на фиг. 3 - кривая предельных высот менисков и рабочая часть зонда датчика уровня в крайнем верхнем положении перед отрывом мениска в безразмерных координатах. Электронный датчик уровня содержи устройство 1 управления реверсирования электродвигателя 2, винт 3 привода перемещения зонда 4, многооборотный потенциометр 5, связанный с .винтом 3, устройство компенсации 6 и усиления 7 электрического сигнала, поступающего на самописец 8. Электро проводящие тигель и щуп образуют электрическую цепь, которая в момент касания щупом поверхности жидкости замыкается и размыкается в момент отрыва мениска от щупа, что вызывает реверсирование направлення вращения электрического двигателя 2, связанно го с ним винта 3 и тем самым меняет направление перемещения зонда электроконтактного датчика. При этом записанный на ленте самописца сигнал с многооборотного потенциометра U имеет пилообразную форму, крайним положениям,которого соответствуют моменты касания расплава 9 и отрыва ениска 10 от зонда (фиг. 2). Преельная высота мениска определяется еометрической формой, размерами раочей части используемого щупа, а акже величиной капиллярной постояной. Для изготовления зонда испольуют материал,, не взаимодействующий имически с исследуе1-1ой жидкостью и мачиваемый ею, рабочая часть котороо может быть выполнена в форме сфеического щарика или прямого круглого илиндра с острыми кромками. Сфериеская форма рабочей части зонда поволяет избежать трудностей, связаных с сютировкой зонда относительно вободной поверхности жидкости. На фиг. 3 предельной высоте подятия мениска 11 соответствует точка 12с координатами f и f-o на кривой 13предельных высот, которая является общей для мениска 11 и сферической части зонда радиуса г. Каждой точке на кривой 13 предельных высот одно-значно соответствует безразмерные величины , J , 9р., f/ и . Для сферической рабочей части зонда известного ргщнуса г достаточно экспериментально измерить с помощью датчика уровня величину предельной высоты 11„ и вычислить значение НПР/Г. В случае полного смачивания исследуемой жидкостью поверхности зонда следует формула Q( Ь): . ° Jl+l-cos Подставляя в формулу угол К из интервала значений от О до 90°, расчетным путем накодят величину «( N) , и сравнивают с табличными значениями i(f),f,l). Найденная таким образом пара значений |)„, f или 0,0 соответствующих известным аз эксперимента величинам Ц „р г и Л , позволяет рассчитать капиллярную постоянную sin.г I или эквивалентную Ч-1-COS f)o Расчеты упрощаются, если щуп дат;чика уровня имеет рабочую часть в форме прямого круглого цшшндра радиуса г, кромки которого можно считать идеально острьми. В этом случае Г./ Г/НПР и а лГ2г/Го . Использованием электроконтактного датчика уровня с щупом, рабочая часть

которого выполнена в форме прямого ругового цилиндра по предлагаемой етодике при измеряют величину капиллярной постоянной для электропроводящего расплава ниобата лития. Используют плат1{новый щуп радисом 2 мм. Найденная предельная высо та ОТрыва мениска составляет НОР 3,193 мм. По рассчитанному значению „ г/Н„5 0,626 находят из справочных таблиц значение безразмерного радиуса кривой трехфазной линии J, 0,70..Далее рассчитывают капиллярную постоянную расплава LiNbOj по формуле А,0 мм. В серии экспериментов величина капиллярной постоянной для расплава LiNbOj при 1270°С составила ,OtO,01 мм при использовании зонда, рабочая часть которого выполнена в форме прямого кругового цилиндра.

Используя электроконтактный датчик уровня с зондом, рабочая часть которого выполнена в форме шара, по предлагаемой методике при измеряется величина капиллярной постоянной расплава LiNbOj . Шарик., jia зонде имеет ;);иаметр 1 ,96 мм. После измерения П«р , которая составляет 1565 мм, находят расчетным путем

2672234

Q() в интервале 0-90, сравнивая с табличными значениями. Находят пару значений , р. , соответствующих известным г и НПР . Капиллярную пос5 тоянную рассчитывают по формуле

sin.r,

1

fo

Серия .экспериментов показала, что для расплава LiNbOj при 1270°С а 4,0±0,01 мм. Найденная величина уточняет величину капиллярной постоянной LiNbOj ,42 мм.

Формула изобретения

Способ определения капиллярной постоянной жидкости, заключающийся в измерении высоты мениска жидкости, образованного при контакте жидкости с зондом, и расчете капиллярной постоянной по высоте мениска и геометрическим размерам зонда, отличающийся тем, что, с .целью повьшения точности и упрощения способа путем исключения необходимости выращивания кристалла-зонда заданной формы, в качестве высоты мениска измеряют высоту.подъема зонда над поверхностью жидкости в момент отрыва зонда от жидкости.

Изобретение относится к технике измерения физических констант расплавов и растворов. Целью изобретения является повьшение точности измерения и упрощение способа путем исключения необходимости выращивания кристалла-зонда заданной формы. Способ включает формирование мениска и определение высоты мениска, сцедленного с поверхностью смачиваемого твердого тела известных формы и размеров, вычисление отношения характерного размера твердого тепа к высоте мениска, определение по таблицам безразмерного радиуса кривой трехфазной линии и вычисление капиллярной постоянной. Мениск формируют путем касания свободной поверхности жидкости твердым телом и последующим его подъемом до момента отрыва мениска от твердого тела. Высоту мениска Н„, оп(Л ределяют в момент отрыва жидкости от твердого тела, а вйчисле ше капиллярной постоянной производят по формуле , где Р- характерный размер рабочей части твердого тела; А коэффициент, зависящий от формы и размеров рабочей части твердого тела, Од 3 ил. to to 00

Фие.