Капиллярный вискозиметр Советский патент 1989 года по МПК G01N11/08 

1

Изобретение относится к области измерения кинематической вязкости жидкостей при помощи капилляра на основе принципа висячего уровня Уббелоде и может быть использовано для исследования реологических свойств неньютоновских жидкостей, а также жидких веществ вблизи температуры кристаллизации.

Целью изобретения является повышение точности измерения кинематической вязкости неньютоновских жидкостей и жидких веществ вблизи температуры кристаллизации.

На чертеже изображена схема капиллярного вискозиметра.

Верхний конец капиллярной трубки 1 соединен с верхним концом S-образной трубки 2. Нижний конец S-образной трубки 2 соединен с нижним mмерительным объемом 3. Нижний конец капиллярной трубки 1 соединен при помощи резервуара 4 висячего уровня г трубой 5 выравнивания давления. Резервуар 4 висячего уровня 4 соединен с нижней частью трубы 6 загрузки. Уровень 7 жидкости, находящейся в капиллярном вискозиметре, расположен ниже места входа трубы 5 выравнивания давления в резервуар 4 висячего уровня 4. Нижняя часть S-обр-гзной трубки 2 расположена выше места входа капиллярной трубки 1 в резервуар 4 висячего уровня. Труба 5 выравнивания давления, труба 6 загрузки, капилляр Ј

22

с&

4

ная 1 и S-образная 2 трубки выполнены параллельными

Над нижним измерительным объемом 3 расположены несколько, последова- тельно соединенных измерительных объемов 8-12, ограниченных кольцевыми метками 13-19„ Над верхним измерительным объемом 8 расположен патрубок 20 о Верхние части трубы 6 за- грузки, трубы 5 выравнивания давления и патрубка 20 расположены выше уровня термостатирующей жидкости 21.

Для нормальной работы капиллярного вискозиметра требуется, чтобы в верх- ней части S-образной трубки при заполнении исследуемой жидкостью измерительных объемов 8-12 не образовывался пузырек воздуха, а также, чтобы влияние изгибов S-образной трубки 2 .на показания капиллярного вискозиметра было сведено к минимуму. Поэтому диаметр S-образной трубки 2 выбирают из соответствующего соотношения.

Капиллярный вискозиметр работает следующим образом.

В чистый, сухой капиллярный вискозиметр засыпают трубу 6 загрузки исследуемое вещество. Капиллярный вискозиметр вертикально устанавливают в термостат и расплавляют исследуемое вещество После выдержки при заданной температуре, трубу 5 выравнивания давления закрывают, а на патрубок 20

S-образной 2 трубках и последовательно соединенных измерительных объемах 3, 12, 11, 10, 9 и 8„

Под действием силы тяжести расплавленное вещество по капиллярной 1 и S-образной трубкам из измерительных объемов 3, 12, 11, 10, 9и8 попадает в резервуар 4 висячего уров ня, на стенках которого оно образует тонкую пленку - висячий уровень. Измеряют время перемещения мениска расплавленного вещества от 13 до 14 кольцевых меток измерительного объема 8. Аналогично измеряют время перемещения мениска для измерительных объемов 9, 10, И, 12 и 3. По времени истечения жидкости из данного измерительного объема судят о кинематической вязкости в данньй момент времени.

После опорожнения измерительного объема 3 продувают последовательно соединенные измерительные объемы 8, 9, 10, 11, 12 и 3, S-образную 2 и капиллярную 1 трубки струей чистого сухого воздуха. Для этого надевают резиновый шланг, подсоединенный к воздуходувке, к патрубку 20„

Формула изобретения

Капиллярный вискозиметр, содержащий вертикально установленную капил

ИЗОБРЕТЕНИЕ КАСАЕТСЯ ИЗМЕРЕНИЯ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТЕЙ ПРИ ПОМОЩИ КАПИЛЛЯРА НА ОСНОВЕ ПРИНЦИПА ВИСЯЧЕГО УРОВНЯ УББЕЛОДЕ. ЦЕЛЬЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЯВЛЯЕТСЯ ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ НЕНЬЮТОНОВСКИХ ЖИДКОСТЕЙ И ЖИДКИХ ВЕЩЕСТВ ВБЛИЗИ ТЕМПЕРАТУРЫ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ. КАПИЛЛЯРНЫЙ ВИСКОЗИМЕТР С ВИСЯЧИМ УРОВНЕМ ВЫПОЛНЕН С НЕСКОЛЬКИМИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМИ ОБЪЕМАМИ. ВЕРХНЯЯ ЧАСТЬ КАПИЛЛЯРНОЙ ТРУБКИ СОЕДИНЕНА С НИЖНИМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ОБЪЕМОМ ПРИ ПОМОЩИ S-ОБРАЗНОЙ ТРУБКИ. ДИАМЕТР S-ОБРАЗНОЙ ТРУБКИ ВЫБИРАЮТСЯ ИЗ СООТНОШЕНИЯ √(2Σ)/(ρG) ≤ D ≤ √(100 ^. RE²*98M²D²)/(εG ^. Hρ²) ^. Ξ, ГДЕ D - ДИАМЕТР S-ОБРАЗНОЙ ТРУБКИ, М

ρ - ПЛОТНОСТЬ ЖИДКОСТИ, КГ/М³

G - УСКОРЕНИЕ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ, М/С²

Σ - ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ, Н/М

RE - ЧИСЛО РЕЙНОЛЬДСА ДЛЯ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ В КАПИЛЛЯРЕ

*98М - ДИНАМИЧЕСКАЯ ВЯЗКОСТЬ ЖИДКОСТИ, ПА^.С

Ξ - ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ НА МЕСТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ В ИЗГИБАХ S-ОБРАЗНОЙ ТРУБКЕ

D - ДИАМЕТР КАПИЛЛЯРА, М

ε - ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ПОГРЕШНОСТЬ, %

Н - ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ НАПОР, М. 1 ИЛ.

45

надевают резиновый шланг, подсоеди- --ic лярную трубку, верхний конец которой ненный к вакуум-насосу. Под действием разрежения, создаваемого вакуум-насосом, расплавленное вещество поднима-i ется по капиллярной трубке 1 и заполняет при помощи S-образной трубки 2 40 последовательно соединенные измерительные объемы 3, 12, И, 10, 9 и 8. (При заполнении капиллярной трубки 1, S-образной трубки 2 и последовательно соединенных измерительных объемов 3, 12, 11, 10, 9 и 8 необходимо следить за тем, чтобы не было пузырьков воздуха в расплавленном веществе).

После заполнения верхнего измерительного объема 8 подъем вещества прекращают. Для этого отсоединяют резиновый шланг от патрубка 2Q и открывают трубу 5 выравнивания давления. При этом в резервуар 4 висячего уровня проникает воздух, который разделяет расплавленное вещество на две части: одна часть (основная) на ходится в нижней части трубы 6 загрузки, другая - в капиллярной 1 и

50

55

подключен к последовательно соединенным измерительным объемам, а нижний через резервуар висячего уровня, соединенный с трубой загрузки, подключен к трубе выравнивания давления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения кинематической вязкости неньютоновских жидкостей и жидких веществ вблизи температуры кристаллизации, он снабжен S-образной трубкой, верхний конец которой соединен с верхним концом капиллярной трубки, а нижний - с нижним измерительным объемом, причем , диаметр S-образной трубки выбран в соответствии с соотношением /2бу.5 Л 100 ReVd

pg } - -Us нр Ч

где D диаметр S-образной трубки,м; О - плотность жидкости, кг/м , g - ускорение силы тяжести,

м/с7-;

Сэ - поверхностное натяжение жидкости, Н/м;

лярную трубку, верхний конец которой

подключен к последовательно соединенным измерительным объемам, а нижний через резервуар висячего уровня, соединенный с трубой загрузки, подключен к трубе выравнивания давления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения кинематической вязкости неньютоновских жидкостей и жидких веществ вблизи температуры кристаллизации, он снабжен S-образной трубкой, верхний конец которой соединен с верхним концом капиллярной трубки, а нижний - с нижним измерительным объемом, причем , диаметр S-образной трубки выбран в соответствии с соотношением /2бу.5 Л 100 ReVd

pg } - -Us нр Ч

где D диаметр S-образной трубки,м; О - плотность жидкости, кг/м , g - ускорение силы тяжести,

м/с7-;

Сэ - поверхностное натяжение жидкости, Н/м;

- число Рейнольдса для течения жидкости в капилляре;

- динамическая вязкость жидкости, Па. с;

- потери давления на местные

сопротивления в изгибах S-образной трубки; диаметр капилляра, м; относительная погрешность, %; гидростатический напор, м.

Капиллярный вискозиметр