Способ определения вязкости волокнистой суспензии Советский патент 1987 года по МПК G01N33/34 

Изобретение относится к измерения и испытаниям структурно-механических характеристик материалов и может быть использовано при определении вязкости волокнистых суспензий.

Цель изобретения - повьппение точности определения вязкости волокнистой массы.

На чертеже представлено устройство для реализации предлагаемого способа.

Способ осуществляется- следующим образом.

В сосуд 1, вьшолненный из немагнитного материала, загружают исследуемую волокнистую суспензию 2. Fo- круг сосуда устанавливают источник магнитного поля напряженностью 500 Э и частотой 50 Гц, вьтолненный в виде катушек 3, соединенных с источником А переменного тока Вокруг сосуда на определенном расстоянии от него расположены индукционные датчики 5, выполненные также в виде катушек, которые служат для регистрации: времени прохождения щариками фиксированного пути и через блок 6 управления включают и выключают секундомер 7. Блок 6 управления запитывает- ся от сети переменного тока.

Шарик 8 вводят в исследуемую среду, где он движется под действием силы тяжести и переменного магнитного поля. Фиксируя время прохождения шариком расстояния между индукционными датчиками, находят скорость осаждения шарика в исследуемой среде, по величине которой и параметрам шарика рассчитьшают реологические параметры среды.

Шарики изготавливают из магнито- твердого материала, например гекса- феррита бария. Плотность шарика изменяют путем добавления к магнито- твердому материалу материала другой плостности, например парафина, фторопласта, свинца.

Размер:шарика выбирают в 5-10 раз превышающим размер волокна в суспензии. С уменьшением размера шарика ниже указанного предела относительная ошибка в определении вязкости резко возрастает Кроме того, при малых размерах шарика по отношению к длине волокна он зависает в суспензии и определение реологических параметров оказьшается невозможным. Увеличение размера шарика более чем в 10 раз -по

5

0

сравнению с длиной волокна в суспензии нецелесообразно из-за необходимости увеличения размеров установки Величина плотности шарика определяет скорость его осаждения, и чем больше плотность шарика, тем больше скорость его погружения. Поэтому максимально возможная плотность шарика определяет границу измерения реологических параметров. В реальных.условиях плотность шарика составляет 1-13 г/см.

Пример 1 о Определяли реологические параметры суспензии типографской бумаги № 1 при концентрации 0,8% и температуре 20 С. Плотность суспензии 1 г/см , максимальный размер волокна в суспензии 2,2 мм. Использовали шарики размером 3,3; 8 j 11; IB; 22 и 28 мм, превьшзающим размер волокна в суспензии в 1,5; 3,6; 5; 8,2; 10 и 12,7 раз соответствен - но„ Шарики изготавливали пустотелыми

5 из гексаферрита бария с коэрцитивной силой более 1000 Э, плотность шариков изменяли путем добавления в полость шарика свинца или парафина. В опыте использовали шарики плотностью l,020j

011,20;1,40;1,80;3,20; 4,00 каждого размера. Суспензию помещали в трубу из оргстекла высотой 2,5 м .; и сечением 250x250 мм. Шарик помещали в фиксированное место в суспензию вблизи верхнего конца трубы. Под действием силы тяжести и переменного магнитного поля шарик двигался вниз. При прохождении индукционных датчиков включался и выключался секундо0 мер.Расстояние между датчиками 1,2 мм Измерение времени прохождения фиксированного пути в суспензии для каждого шарика проводили 10 раз. По полученным данным определяли среднее значение скорости осаждения для каждого шарика, расчетным путем находили значения вязкости, скорости сдвига и относительную ошибку определения вязкости. Полученные данные представлены в табл.1..

Предельное напряжение сдвига во-; локнистой суспензии, определенное

11 мм и плот- составило

5 0,46 Па.

Пример 2. Определяли реологические параметры суспензии сульфатной беленой целлюлозы при концентрации 1,6%, температуре 20 С. Плотность

5

5

0

по шарику диаметром ностью 1,020 г/см ,

суспензии 1 г/см-, максимальный размер волокна в суспензии - 2,2 мм. Условия проведения опыта те же, что и в примере 1. Использовали шарики с плотностью 1,80; 2,50; 4,0; 5,20; 6,10, 7,50 г/см. Полученные данные представлены в табл.2.

Предельное напряжение сдвига волокнистой суспензии составило 31 Па.

Пример 3. Определяли реологические параметры суспензии сульфатной небеленой целлюлозы при концентрации 2,12%. Плотность суспензии 1 г/см, максимальный размер волокна в суспензии 3,6 мм. Использовали шарики размером 3,3 и 22 мм, превышающим размер волокна в суспензии в 0,92 и 6,1 раза соответственно Использовали шарики с плотностью 4,0; 5,20; 6,10; 6,80; 7,50; 8,00 г/см . Условия проведения опыта те же, что и в примере 1. Полученные данные представлены в табл.3.

Предельное напряжение сдвига суспензии составило 121 Па.

Пример 4.Определяли реологи ческие параметры суспензии мешочной бумаги при концентрации. 3%. Плотност суспензии 1 г/см. Максимальный размер волокна- в суспензии 2,6 мм. Использовали шарики размером 3,3j 11J 22 и 28 мм, превьшаюшдм размер волок .на в суспензии в 1,27; 4,2; 8,5 и 10,8 раза соответственно. Использовали шарики с плотностью 3,2; 4,00; 5,2; 6,10; 7,5; 8,0 г/см. Полученные данные приведены в табл.4.

Предельное напряжение сдвига суспензии, определенное по шарику размером 11 мм с плотностью 4 г/см , составило 68,7 Па.

Анализ полученных в примерах дан ных показателей, что предлагаемый

Размер

шарика,

мм

Наименование показателей

Реологические параметры суспензии при плотности

шарика, г/см

,л

I 1,80 Г 3,20 1

1,020

3.3

Вязкость, Па 1C

Скорость сдвига, с

Относительная ошибка, %

Нет осаж- 0,086 0,0720,0520,0380,029 деиия

9,420,2.-41,274,890,6

24,622,818,421,219,6

способ позволяет определять реологические параметры волокнистых суспензий в диапазоне скоростей сдвига 200 - 250 и концентраций волокна в суспензии 0,8 - 3% при относительной ошибке определения вязкости менее 15%. Диапазон концентраций волокнистой суспензии 0,8 - 3% являетп ся наиболее распространенным в процессах изготовления бумаги и картона По известному способу при концентрации волокнистой суспензии более 1,6% шарики, размер которых менее чем в 2 раза превышает размер волокна в суспензии, не осаждаются. Кроме того, если размер шарика менее чем в 5 раз превышает размер волокна в суспензии , резко возрастает относительная ошибка определе - ния вязкости , что также неприемлемо .

15 20

25 Формула изобретения

0

Способ определения вязкости волокнистой суспензии, например бумажной массы, включающий подачу в ограг; ниченный объем среды шарика из маг- нитотвердого материала, воздействие на него возмущающей силы, определение времени прохождения шариком фиксированного пути в суспензии, по которому судят о вязкости, о т л и0

5

чающийся тем, что, с целью повьш1ения точности определения вязкости волокнистых суспензий, в исследуемую суспензию последовательно подают ряд шариков одинакового размера, в 5-10 раз превьш1ающего длину волокна, и имекяцих различную плотность, большую, чем плотность суспензии.

Таблица 1

параметры сус

шарика, г/см

,л

1,20

1,АО

I 1,80 Г 3,20 1 4,0

Скорость сдвига, с

Относительная ошибка,%

Продолжение табл.1

9,627,6 58,4 9l;4

28,4 22,5 18,4 5,3

Размер

шарика,

мм

Наименование показа тетГе и

1

18

22

28

Вязкость, Па 1C

Скорость сдвига,

Относительная .ошибка, %

Вязкость, Па«с Скорость сдвига, с

Относительная ошибка, %

Вязкость, Па«с Скорость сдвига,,

Относительная ошибка, %

Вязкость, Па .-с Скорость сдвига, с

Относительная ошибка, %

Реологические параметры суспензии при плотности шарика, г/см

1,80 Г 2,50 ГА,СО 15,20 Г6,iO 77,50 Нет осаж- Нет осаж- 1,24 0,41 0,17 0,145

16,4 42,5 80,7 119,0

Нет осаж- I,20 дения

17,3

12,5

11,3

14,812,59,8 10,2

0,450,200,1480,125

38.467,8112,1156,4

12,18,88,28,3

0,1650,1420,128,0,122

84.5125,6150,0202 0

7,87,2 .8,47,6

0,1500,1260,1220,118

102,4153,6187,62 48,0

8,27,27,27,8

Вязкость, Скорость сдвига, с

Относительная ошибка,%

Het осаждения 5,00 2,47 1,08 13,4 47,7 86,0

14,4

10,1 8,2

14,812,59,8 10,2

0,450,200,1480,125

38.467,8112,1156,4

12,18,88,28,3

0,1650,1420,128,0,122

84.5125,6150,0202 0

7,87,2 .8,47,6

0,1500,1260,1220,118

102,4153,6187,62 48,0

8,27,27,27,8

Таблица 3

0,94 0,92 0,90 96,8 106 118,4

10,1 8,2

8,8

8,А 8,5

Вязкость, Па-с

Скорость сдвига, сГ Относительная ошибка Вязкость, Па-с Скорость сдвига Относительная ошибка,% Вязкость, Па-С Скорость сдвига, Относительная ошибка,%

Таблица 4

Нет осаждения

Нет осаж- Нет осаж- 1,А1 дения дения

0,64 0,50

34,2 46,5 62,7 14,2 12,6 10,5

88,2 10,5 .0,52 0,47 0,45 0,42 0,40

71,0 94,0 116,0 134,0 198,0

10,8 8,88,48,-68,8 0,49 .0,45 0,42 0,41 0,38 90,3 120,7 150,0 .171,2 256,0 9,4 8,3 8,5 8,4 8,7

Изобретение относится к измерениям и испытаниям структурно-механических характеристик материалов и может быть использовано при определении вязкости волокнистых суспензий. Цель изобретения - повышение точнос- |ти измерения. Способ включает последовательную подачу в ограниченный объем среды шариков из магнитотвер- дого материала одинакового размера, превьппающего в 5-10 раз длину волокна суспензии. Шарики имеют различную плотность, большую, чем плотность суспензии. При этом на шарики воздействуют возмущакнцей силой и определяют время прохождения каждым шариком фиксированного пути в суспензии. По скорости осаждения шариков строят реологическую кривую. Способ позволяет определить оптимальные параметры технологических процессов обработки волокнистых суспензий и .улучшить условия эксплуатации оборудования. 1 ил. 4 табЛо с- $ (Л со О5 СО о О5 О5

/

/

BHWfflH Заказ 6397/33 Тираж 776 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

IXH

/