Способ исследования реологических характеристик псевдожидкостей и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК G01N11/14 

Изобретение относится к гидродинамике неньютоновских жидкостей и может быть использовано для определения характеристик при создании устройств и технологических процессов, использующих их.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Сущность способа, основанного на вращении измерительного цилиндра в реологической жидкости и измерении момента силы сдвига, состоит в том, что перед испытанием твердую фазу псевдожидкости уплотняют, подают расход газа вдоль оси измерительного цилиндра, величина которого меньше расхода псевдоожижения, измеряют перепад давления на неподвижной твердой фа-, зе, увеличивают расход до момента начала псевдоожижения, после чего поддерживают расход газа постоянным и приводят во вра- |цение измерительный цилиндр, во время

которого измеряют осевую силу и момент силы вращения при изменении скорости вращения от нуля до заданной -величины и обратно до нуля, затем увеличивают расход газа до следующего заданного значения и изменяют скорость вращения от нуля до заданной величины и обратно до нуля, при этом измеряют осевую силу и момент силы вращения, далее повторяют процесс во всем диапазоне заданных расходов.

Для охлаждения и снижения износа привода и системы измерений в полость измерительного цилиндра подают газ того же состава, у которого контролируют расход, температуру на входе и выходе из полости, давление полости и поддерживают положительный перепад давления между полостью измерительного цилиндра и испытуемой псевдожидкостью, а также постоянство температуры на выходе из полости.

сл XJ

Ј

DS

4

На чертеже показано устройство, осуществляющее способ исследования реологических характеристик псевдожидкостей.

Устройство состоит из корпуса 1 с оптическими окнами 2, газопроницаемого фланца 3 с сетками 4, опорным подшипником 5 и центральным газопроводящим каналом 6 с щелевым выходом и расходомером /. за- борников полного давления 8, конического фланца 9, подводящего трубопровода 10с расходомером 11, опорной рамы 12, в центральной части которой закреплена цилиндрическая труба 13 с центрирующим подшипником 14 на нижнем конце, электропривода 15, соединенного с валом 16, на котором закреплены тензовесы 17; блока 18 бесконтактного съема информации с тензо- весов, легкосъемной обечайки 1,9, газопроницаемой диафрагмы 20 с сетками 21 и вибратором 22, механизма подъема 23 диафрагмы 20, заборников статического 24 и полного 25 давления в корпусе, заборников 26 давления внутри обечайки 19.

Устройство работает следующим образом.

Перед испытаниями твердую фазу псевдожидкости уплотняют вибрато ром 22 через диафрагму 20. Затем подают газ по подводящему трубопроводу 10, расход которого замеряют расходомером 11, а полное давление измеряют через заборники 8. Одновременно измеряют полное и статическое давление заборниками 24 и 25. Полученные данные позволяют определить начальную проницаегость слоя твердой фазы по закону Дарси:

U С h ,

где Л Р - перепад давления в слое;

С - проницаемость;

U - скорость ламинарного потока газа;

h -толщина слоя.

После этого поднимают диафрагму 20 механизмом 23 на верхний срез корпуса 1 и увеличивают расход до момента начала псевдоожижения твердой фазы. При этом измеряют давление в заборчиках 8, 24, 25 и расход в расходомере 11. Одновременно подают газ в газоподводящий канал 6 и, увеличивая расход, устанавливают положительный перепад давления между полостью обечайки 19 и пседоожиженной средой, контролируя его по данным измерений в . заборниках 26. Газ, проходя через торцовые зазоры обечайки 19, выдувает из полости обечайки твердые частицы. После этого приводом 15 приводят во вращение вал 16. При этом через тензовесы 17 вращение передается обечайке 19. Поддерживая расход газа через газоподводящий канал 6 и подводящий трубопровод 10 постоянным, изменяют обороты электропривода 15 от нуля до максимальной величины и обратно. При этом непрерывно измеряют осевую силу и

момент силы вращения. Газ, проходящий по газоподводящему каналу 6, охлаждая обечайку 19, тензовесы 17 (температура на входе и выходе контролируется) и препятствует попаданию твердых частиц в полость обе0 чайки. Проводя измерения при первом значении расхода, процесс повторяют при всех его значениях из заданного диапазона. По- лученьые значения осевой силы и момента силы вращения в заданном диапазоне рас5 ходов газа позволяют получить так называемые кривые течения в зависимости от размеров частиц твердой фазы, их начальной проницаемости, влажности и шероховатости вращающейся обечайки.

0 Полученные зависимости дают возможность построить расчетные формулы для определения силового и теплового воздействия псевдоожиженной среды на твердые тела, с ней взаимодействующие.

5

Формула изобретения

1.Способ исследования реологических характеристик псевдожидкостей, включающий вращение цилиндра в исследуемой сре0 де и измерение момента силы сдвига в зависимости от скорости цилиндра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, перед испытанием твердую фазу псевдожидкости уплотняют,

5 подают вдоль оси цилиндра расход газа, меньший расхода псевдоожижения, измеряют перепад давления на неподвижной твердой фазе, увеличивают расход до момента псевдоожижения, после чего поддер0 живают расход газа постоянным и приводят во вращение цилиндр, измеряют дополнительно осевую силу при изменении скорости вращения цилиндра от нуля до заданной величины и обратно до нуля, увеличивают

5 расход до следующего значения, после чего процесс повторяют во всем диапазоне заданных расходов.

2.Способ поп. 1,отличающийся тем, что, с целью охлаждения и защиты от

0 износа привода и системы измерений, в полость цилиндра подают газ, давление, температуру на входе и выходе и расход которого контролируют и поддерживают положительный перепад давления между

5 полостью цилиндра и испытуемой псевдожидкостью.

3.Устройство для исследования реологических характеристик псевдожидкостей, содержащее привод, вращающий цилиндр, динамическую систему измерений и системуотсчета.отличающееся тем,что,с целью повышения точности измерений, цилиндрический корпус устройства оснащен в нижней части газопроницаемым фланцем с системой подвода газа регулируемого расхода и подвижной газопроницаемой диафрагмой с вибратором и заборниками полного и статического давления, а цилиндр выполнен в виде легкосъемной обечайки заданной шероховатости, закрепленной на тензовесах, снабженных весовыми элементами осевой силы и вращающего момента,

и электромагнитно связанных через.блок бесконтактного сьема информации с системой регистрации и обработки.

4. Устройство по п. 3. о т л и ч а ю щ е- с я тем, что, с целью охлаждения и защиты от износа привода и системы измерений, под нижним опорным подшипником предусмотрен щелевой газоподводящий канал, в тензовесах - окна, а перед торцовыми зазорами обечайки измерительного цилиндра установлены заборники полного давления и датчики температуры газа.

Изобретение относится к гидродинамике неньютоновских жидкостей и может быть использовано для определения характеристик псевдожидкостей при создании устройств и технологических процессов, использующих их. Цель изобретения - повышение точности измерений. Способ включает возможность предварительного определения проницаемости твердой фазы в состоянии покоя и получение одновременно с моментными характеристиками сопротивления вдоль оси вращения в зависимости от скорости вращения и расхода псевдоожижающего газа. Подача газа в полость измерительного цилиндра исключает возможность попадания внутрь твердых частиц и обеспечивает постоянство температуры. Способ реализуется в устройстве, снабженном тензовесами осевой силы и момента и системой контроля параметров и подачи газа внутрь измерительного цилиндра. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

П

11

15

13

23