Способ определения вязкости жидкостей Советский патент 1988 года по МПК G01N11/00 

со «

О)

00

Изобретение относится к технике вискозиметрии и может быть использовано для измерения сдвиговой и объ емной вязкости при высоком давлении вплоть до фазового перехода в твердое состояние или стеклования.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем дополнительного определения сдвигово вязкости и повышение точности измерений.

На фиг. 1 представлена схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - диаграмма цикла из двух скачков давления; на фиг. 3- график изменения температуры в цикле изменения давления.

Устройство содержит измерительную камеру I высокого давления, в кото- рой расположены датчик 2 для измерения объемной вязкости и датчик 3 для измерения линейной комбинации объемной и сдвиговой вязкостей, датчики 4 давления, измерители 5 давления, изм рители 6 изменения фронта давления, датчики 7 температуры, измерители 8. температуры, В датчики 2 и 3 залита исследуемая жидкость 9, которая отделена от рабочей жидкости 10 подат- ливым резиновым чехлом 11 в датчике 2 измерения, объемной вязкости и плунжерным разделителем 12 - в датчике 3 измерения линейной комбинации сдвиговой и объемной вязкостей.

Датчики 2 и 3 снабжены обтюраторами 13 с электровводами высокого давления .

Рабочая жидкость 10 поступает от генератора 14 давления через входное отверстие 15.

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью генератора 14 давления в измерительной камере 1 высокого давления через входное отверстие 15 рабочей жидкостью 10 создается давление Р + йР, где лР - адиабатический скачок давления. При этом Р Через некоторое время Г генератором 14 давления производится адиабатический сброс давления ЛР рабочей жидкостью 10 через отверстие 15.

Цикл из двух адиабатических скач- .ков давления - положительного и отри цательного - осуществляется генерат о ром 14 давления по диаграмме, представленной на фиг. 2, где лР - поло- жительньй и отрицательный скачки дав

ления на уровне заданного давления, PJ; - длительность фронта нарастания и уменьшения давления Р на величину скачка jf лР, С - время между двумя скачками давления.

Цикл из положительного и отрицательного скачков давления необходим для исключения обратимого подогрева жидкости, обусловленного упругими деформациями, возникающего наряду с необратимым подогревом жидкости за счет диссипации энергии из-за сдвиговой и объемной вязкостей. При этом для обеспечения условия диабатично- сти скачков давления время Т выбирается достаточным для установления термодинамического равновесия в жидкости после положительного скачка давления но меньшим постоянной времени установления температурного равновесия между измерительной камерой 1 и исследуемой жидкостью 9.

При возникновении положительного и отрицательного скачков давления резиновый податливый чехол 11 обеспечивает изотропное сжатие и расширение исследуемой жидкости 9 в датчике 2, а плунжерный разделитель 12 обеспечивает плоское сжатие и расширение жидкости в датчике 3.

Измерение адиабатических скачков давления и фронтов его изменения осуществляют в датчиках 2 и 3 измерения вязкостей датчиками 4 давления и измерителями 5 давления, измерителями 6 изменения фронта давления.

По окончгании цикла изменения давления после установления давления в измерительной камере с помощью датчиков 7 температуры и измерителей 8 температуры измеряют приращение температуры в датчиках 2 и 3 измерения вяз- костей. I

Приращение энтропии, обусловленное диссипацией энергии при сжатии за счет сдвиговой и объемной вязкостей в адиабатическом скачке давления, определяют в виде

() (i-)

Р - плотность жидкости;

Т - температура;

S - энтропия;

- объемная вязкость;

2 - сдвиговая вязкость;

где V - первоначальный объем до

скачка давления; ДУ - изменение объема за счет

сжатия; aj -.длительность фронта давле-

ния.

После подстановки (3) в (2) имеют

-t

30 в одном и том же цикле изменения давления из отношения (5) и (6) сдви говая вязкость определяется следующей формулой:

35

(

Изобретение относится к технике вискозиметрии и может быть использо вано для измерения сдвиговой и объемной вязкости при высоком давлении вплоть до фазового перехода в твердсзе состояние или стеклования. Целью изобретения является расширение функ циональных возможностей путем дополнительного определения сдвиговой вязкости и повьшения точности измерений. В двух объемах исследуемой жидкости одновременно осуществляют адиабатические изменения давления, причем в одном объеме.посредством изотропного, а в другом - плоского сжатия и расширения жидкости, затем в обоих объемах измеряют приращения температуры, по приращению температуры в объеме с изотропным сжатием-расширением опре- деляют сдвиговую вязкость. 3 ил. 5 сл

V

uV 1 оа, sr- е

V

°f

или

div V

СО

-ср

(4)

Подставив (4) в (1), разделив переменные и проинтегрировав по температуре от TO до Т и по времени от t О до t 00, получают

j,Cp(T.)e -Ц .

или

ЛТ,

где &Т Т - Tjj - приращение температуры в жидкости, обусловленное дис

Формула изобретения

Способ определения вязкости жидкостей, заключающийся в установлении в объеме исследуемой жидкости статического давления, увеличении давления скачком и уменьшении давления скачком до первоначальной величины после истечения заданного времени, измерении приращения температуры после установления давления, определении объемной вязкости расчетным путем, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем дополнительного определения сдвиговой вязкости и повышения точности измерений, адиабатические изменения да ртения создают одновременно в двух объемах исследуемой жидкости, причем в одном из них - посредством изотропного, а в другом плоского сжатия и расширения жидкости.

затем измеряют приращения температу ры в обоих объемах жидкости, по приращению температуры в объеме с изо- тропным сжатием т)асширением определя- ют объемную вязкость, по полученному значению объемной вязкости и по приращению температуры в объеме с плос КИМ сжатием расширением определяют сдвиговую вязкость по формуле

г

-|)-г,

атуг

ЛТ«

сдвиговая вязкость; объемная вязкость;

приращение температуры в объеме жидкости с изотроп ным сжатием-расшир ением; приращение температуры в объеме жидкости с плоским сжатием-расширением.

т

Т1.„ п

Фи&.1

ЛР

Гш

4 7| пои изотропном онатии-раса/и- л Г 4 г д при плоском сжатии -рас- рении Фи.

Г

-ЛР

Тгр

сриг, 2