Способ определения поверхностного натяжения жидкостей Советский патент 1992 года по МПК G01N13/02 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аэрогидродинамическим способом определения поверхностного натяжения жидкостей, и может найти применение в различных отраслях промышленности для определения состава и свойств жидкостей по величине их поверхностного натяжения.

Известен способ определения поверхностного натяжения жидкостей, основанный на измерении минимального газового потока, вытекающего из струйной трубки, расположенной над поверхностью жидкости, находящейся в измерительной емкости, при котором происходит переход от устойчивого режима взаимодействия газа с жидкостью к неустойчивому автоколебательному зависящему от поверхностного натяжения жидкости.

Недостатком такого способа является снижение точности измерения в момент перехода жидкости из устойчивого состояния в неустойчивое при определении поверхностного натяжения жидкостей, имеющих относительно низкую вязкость

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ определения поверхностного натяжения жидкостей, заключающийся в том, что в сопло, расположенное над поверхностью жидкости, находящейся в измерительной емкости, подают газ с постоянным расходом, оптическими методами измеряют пара- метры углубления, образованного действием газовой струи в жидкости, и по значению параметров углубления судят о поверхностном натяжении жидкости.

Этот способ имеет невысокую точность определения поверхностного натяжения жидкости за счет динамической погрешности.

Цель изобретения - повышение точности определения за счет снижения динамической погрешности.

Поставленная цель достигается coinac- но способу определения поверхностного натяжения жидкостей, заключающемуся в

сл

с

М |СЛ CJ (А (

О

формировании углубления на поверхности жидкости действием струи газа, вытекающей из сопла или капиллярной трубки, измерении расхода газа и светового потока, проходящего через жидкость вдоль оси углубления, причем о величине поверхностного, натяжения судят по расходу газа, при котором световой поток минимален.

На чертеже приведена схема устройства, осуществляющего способ.

Устройств о содержит ем кость 1 с анализируемой жидкостью, в днище которой установлен светоприемник 2, находящийся на одной оси со струйной трубкой 3, расположенной над поверхностью жидкости перпендикулярно ее плоскости. В верхней части струйной трубки 3 размещен источник 4 света в камере 5. К штуцеру 6 струйной трубки 3 подключен выход регулятора 7 расхода газа, вход управления которого соединен с входом пневмоповторителя 8 и с емкостью 9 инерционного звена 10. к дросселю 11 которого подключен вход 12 трехходового клапана 13. Вход 14 трехходового клапана 13 соединен с атмосферой, а на вход 15 подано давление питания. Исполнительный механизм 16 трехходового клапана 13 через усилитель 17 подключен к выходу светоприемника. К выходу пневмоповторителя 8 присоединен регистратор 18.

Способ осуществляется следующим образом.

На источник 4 света подают энергию. Световой поток, проходя по струйной трубке 3 и слой жидкости с невозмущенной поверхностью, поступает на светоприемник 2. Максимальный сигнал с выхода светоприемника 2, усиленный усилителем 17, поступает на вход исполнительного механизма 16, в результате чего трехходовой клапан 13 занимает положение, при котором давление питания с входа 15 поступает на вход 12 и далее на вход инерционного звена 10. Давление в емкости 9 инерционного звена 10. а также на входе регулятора 7 расхода газа начинает расти. Растет расход на выходе регулятора 7. Газ поступает на вход струйной трубки 3. Выходящая из струйной трубки 3 струя газа взаимодействует с поверхностью анализируемой среды и деформирует ее. Образующееся при этом углубление на поверхности жидкости рассеивает поступающий световой поток.

Как только углубление примет такую форму, при которой на вход светоприемника поступит минимальный световой поток,

трехходовой клапан займет положение, соответствующее подключение инерционного звена 10 к атмосфере, т.е. вход 12 соединится с входом 14. Начнется медленная загрузка емкости 9 через дроссель 11 в атмосферу Давление, поступающее на управляющий вход регулятора 7 расхода газа, уменьшится. Вместе с этим уменьшается расход газа, поступающего на вход струйной трубки 3.

Силовое воздействие струи на поверхность жидкости снижается.Это снижение происходит до тех пор. пока световой поток, поступающий на вход светоприемника 2, не достигнет некоторого значения, при котором на выходе

усилителя 17 появится сигнал, переключающий исполнительный механизм 16. после чего вновь подается давление питания на вход инерционного звена 10 Расход газа увеличивается, и процесс работы устройства повторяется.

Таким образом, при непрерывном определении расход газа, поступающего на вход струйной трубки 3, колеблется около значения, соответствующего заданной форме

(объему) углубления на поверхности контролируемой жидкости. Чем выше поверхностное натяжение контролируемой жидкости, тем большую силу со стороны струи газа необходимо приложить для получения углубления заданного объема, и наоборот. Расход газа зависит от давления, поступающего на управляющий вход регулятора 7 расхода, поэтому давление, образующееся на выходе повторителя 8, будет нести информация об определяемой величине, которая фиксируется регистратором 18.

Предложенный способ определения поверхностного натяжения жидкости позволяет повысить точность определения как в

лабораторных, так и в производственных условиях.

Формула изобретения Способ определения поверхностного натяжения жидкостей, включающий формирование углубления на поверхности жидкости под действием струи газа, вытекающей из сопла или капиллярной трубки измерение расхода газа и параметров углубления оптическими методами, отличающийся

тем, что, с целью повышения точности за счет снижения динамической погрешности, измеряют светрвой поток, проходящий через жидкость вдо°ль оси углубления, а о величине поверхностного натяжения судят

по расходу газа, при котором световой поток минимален.

8

lЈ «it

riifj -tf

L

/7

Использование: автоматический контроль поверхностного натяжения жидкостей. Сущность изобретения: измеряют световой поток, проходящий через жидкость вдоль оси углубления, создаваемого струей газа, вытекающей из сопла или капиллярной трубки. О величине поверхностного натяжения судят по расходу газа, при котором световой поток минимален 1 ил