Фотохромная жидкость для гидродинамических исследований Советский патент 1988 года по МПК G01P5/18 

Изобретение относится к гидродинамическим исследованиям и может быть использовано для визуализации потоков жидкости о

Целью изобретения является расширение области применения фотохромной жидкости

Изобретение основано на способное- ти ферриоксалата калия растворяться в воде (в отличие от веществ класса |Спиропиранов, растворимых только в I органических жидкостях), что позволя- |ет уп ростить процесс приготовления :водных растворов фотохромной жидкое- ;Ти и варьировать ее вязкость при по- ;мощи добавок глицерина или сахара ; Кроме того, доступность и деше- :визна хиг-шческих компонентов фотохром ;ной жидкости при применении ферриок- :салата калия расширяет область ее применения. Процес с окрашивания фотохромной жидкости на основе ферриоксалата калия является необратимым. Это ведет к большему времени жизни, получа емой в жидкости цветовой метки, : Концентрация ферриоксапата калия составляет 0,3-0,7 г/л воды с добавлением 150 мл/л 0,1 н. серной кислоты В кислом растворе ферриоксалатные ионы диссоциируют на моно- и диокса- латные комплексы. При облучении све том возникают ионы дв.ухвалентного железа,

В качестве индикатора, реагирую1де го на возникновение ионов двухвалент™ ного железа, используют красную кровяную соль в концентрации 0,5-0,7г/Л

В результате облучения указанного раствора узким лучом лазера в интер™ вале ,длин волн 500-250 нм в растворе возникает ярко окрашенная полоса, состоящая из комплексов соединений железа и красной, кровяной соли, которая движется вместе с потоком,

Согласно экспериментальным исследованиям ярко окрашенный след возникает при концентрации ферриоксалата калия, превышакидей 0,3 г/л, с другой стороны повьшение концентрации ферриоксалата калия ведет к уменьшению длины окрашенной метки.

Экспериментальная проверка показала, что если концентрация ферриокса- дата калия составляет 0,5 г/л, длина метки составляет 5 см при энергии излучения ультрофиолетового .лазера 70 мДж.

Фотохромная жидкость приготовляется следуклцим образом.

Растворяют в 1 л воды 0,3-0,7 г ферриоксалата калия KjFe(CO)3 3H20, добавляют 1 мл концентрированной серной кислоты HjSO и в этом же водяном растворе растворяют 0,3-0,7 г красной кровяной соли KjFeCCN) После перемешивания фотохромная жидкость готова для использования.

Пример 1, Качество фотохромной жидкости, приготовленной путем растворения в 1 л воды 0,5 г ферриоксалата калия, 0,5 г красной кровяной соли и 1,8 г концентрированной серной кислоты проверено эксперимен- тально.. Полувоенную жидкость заливали в кювету из оргстекла и облучили ультрафиолетовым лазерным импульсом с длиной волны 347 нм и энергией 70 мДж, Получили контрастную метку синего цвета длиной 5 см.

Пример 2 о- Данный пример осу шествляется аналогично примеру 1, только концентрацию компонентов фото хромной жидкости изменяли,

Результаты экспериментов приведе- ны в таблице

Из таблицы видно, что если кон- центрадая ферриоксалата калия меньше, чем 0,3 г/л, то вследствие сл а- бого контраста полученно й окрашенной метки ее невозможно зафиксировать кинофотоаппаратуройо

Если же концентрация ферриоксалата калия больше 0,7 г/л, то в тате интенсивного разогрева поглощенным лазерньм излучением в небольшом о бъеме жидкости полученная метка бысро распльшается из-за конвективных течений.

Концентрация красной кровяной соли должна быть равна концентрации ферриоксалата калия, Тое они вступают друг с другом под влиянием ультрафиолетового облучения в химичекую реакцию, которая и определяет их взаимное массовое соответствие„ Минимальная концентрация серной кислоты определяется исходя из того условия, чтобы все феррисксалатные диоды диссоциировали на моно- и диоксалат- ные комплексы, которые и являются активными элементами в фотохромной жидкости. Эта минимальная концентрация концентрированной серной кислоты для создания такой кислотности равна 1,8 г/л. Дальнейшее увеличение

314186

концентрации серной кислоты не приводит к повышению контрастности или длины полученной метки, а только приводит к непроизводительному расходу серной кислоты и повьшению коррозии металлических ч астей экспериментальной установки.

По результатам экспериментов вид

компонентов, при этом продукты фотолиза слабо поглощают свет, что ведет к почти линейной зависимости длины окрашенной метки от энергии фотоизлу- ,чения.

изобретения

Изобретение относится к гидро- динамическим исследованиям и может быть использовано для визуализации потоков фотохромной жидкости Целью изобретения является расширение области применения фотохромной жидкости. Фотохромное вещество, растворимое в воде, содержит ферриоксалат калия, концентрированную серную кислоту и красную кровяную саль в соотношении, г/л: ферриоксалат калия 0,3- 0,7; концентрированная серная кислота 1,8; красная кровяная соль 0,7; остальное вода до 1л. Расширение области применения данной фотохромной жидкости основано на способности ферриоксалата калия растворяться в воде в отличие от веществ класса спиропиран ов, растворимых только в органических жи; костях. В результате облучения потока фотохромной жидкое- . ти из приведенного Вьппе раствора узким лучом лазера в интервале длин волн 250-500 нм в растворе возникает ярко окрашенная полоса, состоящая из комплексов соединений железа и красной кровяной соли, которая двигается вместе с потоком. Эту полосу можно регистрировать фотокамерой и определять поле скоростей потока. « С/ с

но, что оптимальным соотношением меж ду компонентами фотохромной жидкости является, г/л:

Ферриоксалат калия0,3-0,7

Красная кровяная

соль0,3-0,7

Концентрированная

серная кислота, 1 jfl

Преимуществом предлагаемой фотохромной жидкости является необратимость процесса фотоокрашивания, т.е, бесконечное время жизни цветной метки в потоке, высокая контрастность окрашиваемой части жидкости, не снижающаяся при увеличении; простота приготовления водного раствора, доступность и дешевизна химических

Концентрацияферриок сала- та калия, г/л 0,1

Концентрация красной кровяной соли, г/л0,1

Особенности Метку фиксации не метки видно

Длина метки, см

Ширина метки через 2 с после ее создания, см 0,2 0,3 0,5 0,7 0,8

0,2 0,3 0,5 0,7 0,8

1

Видна Видна Видна Видна Видна Видна Видна слабо хорощо хорошо хорошо хорошо хорошо хорошо

6,5 5

4,5 3,2

0,5.

0,1 0,1 0,15 0,20,81,2 2

10 Фотохромная жидкость для гидродинамических исследований, включающая водный раствор фотохромного вещества, отличающая.ся тем, что, с цепью расширения области при- 15 менения, фотохромное вещество содержит Ферриоксалат калия, концентрированную серную кислоту и красную кровяную соль в соотношении, г/л:

.Ферриоксалат калия

20 КзРе(С20)зХЗН200,3-0,7

Концентрированная серная кислота

HjSO,1,8 .

Красная кровяная 25 соль KjFeCCN ) Вода

0,3-0,7 Остальное , (до 1 л)

6,5 5

4,5 3,2

0,5.