Способ определения динамической сдвиговой вязкости жидкостей Советский патент 1990 года по МПК G01N11/16 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения вязкости жидких сред, в частности наиболее эффективно может быть использовано в технике при исследовании малых объемов жидкостей и при исследовании кинетики затвердевания полимеров, клеев и других веществ.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа за счет изучения кинетики затвердевания веществ и определение вязкости малых объемов.

На фиг.1 схематически изображено устройство для осуществления предлагаемого способа измерения динамической сдвиговой вязкости жидкостей; на фиг.2 - приведена кривая затвердевания клея Суперцемент во времени.

Устройство содержит цилиндр 1 из сплава Д16-Т (измерительный зонд), закрепленный в специальном креплении 2 в узловой точке, источник .3 переменного магнитного поля, подключенный к генератору 4 переменного напряжения с перестраиваемой частотой, приемник 5 механических колебаний, подключенный к усилителю 6 со стрелочным индикатором, и частотомер 7.

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью генератора 4 в зонде 1 возбуждают крутильные колебания на основной частоте или на одной из гармоник. Измеряют резонансную частоту зонда и его добротность (например, по времени затухания колебаний зонда) с помощью частотомера 7 и усилителя со стрелочным индикатором. При

СП О № к| Ч О

использовании указанных материалов на частоте 5-10 кГц зонд имеет добротность 1-2 «10f. Затем на поверхность зонда в пучность 8 смещений наносят каплю исследуемой жидкости и вновь измеряют добротность зонда.

Потери энергии в зонде с каплей определяют выражения

4W, де 3 W

dW

о AWK i

2Јw Q,1

Mo ITa .

f. i i lo TT 2

7Г § U л

Для капли можно получить

aWK..

где Q0 - добротность зонда без капли М0 - масса зонда;

А

- амплитуда колебаний зонда; S - площадь капли; f - резонансная частота зонда; f - плотность жидкости; Ч - измеряемая вязкость жид- 25

кости.2lf

Отсюда, учитывая, что --,

1 1„ де Q - добротность зонда с каплей,

олучают

30

21 21

11 2JL + §-№Г1Ч О О. fM J Т

QI

или

h fffMo J 1 .г CQ Q/

Вязкость жидкости рассчитывается fro последней формуле. При этом плот- вость f измеряют или берут из справочника, S измеряют оптическим путем, 40 М0 измеряют с помощью весов необходимой точности.

Пример.. На боковую по- верхность цилиндра из сплава ДГб -Т массой М 2283 г с помощью проволоч- 45 ной петли диаметром 5,5 мм наносят кашпо дистиллированной воды высотой около 2 мм (для воды cP/vO,l мм). Рабочая резонансная частота составляет 5217 Гц. Добротность зонда без жиД зо кости составляла Q0 206776, с кап лей воды Q, 189338, плотность

0

5

D

25

30

35

40

воды f 0,999 г/см3. Расчет по указанной формуле дает ц, 0,0134 пуаз. При температуре воды Т 10°С ч 0,013 пуаз о Результаты нескольких опытов показали погрешность измерения не более 2%.

Предлагаемый способ позволяет исследовать кинетику затвердевания веществ. Для иллюстрации на фиг.2 приведен процесс затвердевания клея Суперцемент во времени. По оси ординат отложена величина,пропорцио- нальная амплитуде колебаний-зонда, которая связана с вязкостью жидкости.

Формула изобретения

Способ определения динамической сдвиговой вязкости жидкостей, основанный на измерении резонансных свойств измерительных зондов, расположенных в исследуемой жидкости, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа за счет изучения кинетики затвердевания веществ и определения вяз- кости малых объемов жидкостей, в качестве зонда используют цилиндр из материала с высокой добротностью, в котором возбуждают крутильные колебанияу измеряют резонансную частоту и добротность зонда, наносят на поверхность зонда в зоне пучности смещений каплю жидкости высотой h , вновь измеряют добротность зонда и вычисляют вязкость по формуле

(I- - -)

Ч Qz;

1 2ff

-Mai-.

f

де

f

- плотность исследуемой жидкости;S,h - площадь и высота капли;

добротность зонда без капли и с каплей жидкости; расстояние, на котором сдвиговые волны в жидкости полностью затухают; масса зонда;

резонансная частота зонда без капли.

0.0,0. (f М 3

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения вязкости жидких сред. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа. В качестве измерительного зонда используют цилиндр из высокодобротного материала, в котором возбуждают крутильные колебания на основной частоте или на одной из гармоник зонда. Каплю жидкости наносят на поверхность зонда в зоне пучности смещений. Измеряют резонансную частоту и добротность зонда до нанесения капли и после. Вязкость жидкости рассчитывают по формуле *98N=(M^2.F)/(2φρS²)^. (1)Q₁ - 1/Q₀)², где ρ - плотность исследуемой жидкости

S - площадь капли

Q₀, Q₁ - добротность зонда без капли и с каплей жидкости

M₀ - масса зонда

F - резонансная частота зонда без капли. 2 ил.

JO 40

Фиг. г

Фиг. 1

50 60