СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ В ЖИДКОСТЯХ Советский патент 1970 года по МПК G01N15/06 

. Известен снособ определения содержания механических примесей в жидкости, основанный на измерении перепада давлений на капилляре, через который пропускают анализируемую жидкость. Однако на результаты измерений влияют свойства механических иримесей и химический состав жидкости.

Предлагаемый способ заключается в измерении отношения перепадов давления, создаваемых на двух капиллярах разного сечения, в одном из которых режим течения структурный, а в другом ламинарный.

Как известно, жидкость характеризуется абсолютной вязкостью |д, а коллоидные растворы обладают еще одной гидравлической константой - начальным напряжением сдвига V. Эта константа равна значению возиикающего внутри раствора касательного нанряжения, ири котором начинается движение, и зависит от состава этого раствора. Жпдкости, содержащие механические примеси, с некоторым доиущением MOJKHO приравнять к коллоидным растворам. Тогда начальное напряжение сдвига будет определяться содержанием механнческих примесей.

Известно, что если коллоидный расгвор в горизонтальной трубке находится в состоянии нокоя, то для того чтобы он прищел в движение, необходимо на концах этой трубки создать разность давлений:

где L - длина, а d -диаметр трубки. Формулу (1) и все дальнейшие выводы с некоторым допущением можно распространить на жидкости, содержащие мелкие механические примеси. Если жидкость в трубке привести в движенне, то иерепад давления будет иметь значение

(2)

ЯА rf,.

в зависимости от А-Р жидкость может протекать в трех режимах: структурном, ламинариом и турбулентном.

Предлагаемь Й способ основан на использовании структурного и ламинарного pexaiMOB течения контролируемой жидкости через капилляры. При структурном режиме течение жидкости вблизи стенок капилляра носит ламинарный характер, а ее центральная часть

движется как твердое тело. Диаметр центрального ядра определяется по формуле

d,

(3)

др

Практически структурный режнм течения в капилляре наступает при ,Q5d. Из формулы (3) следлет, что для того чтобы при малом содержании механических примесей режнм течения через капилляр стал структурным, необходимо выбрать величину перепада давления и диаметр капилляра также сравнительно малыми. Экспериментально найдены

следующие оптимальные параметры структурного режнма: AP 0,0510i кгб7л2; dK 5-10-4 м; L 0,5 м.

При указанных иараметрах каиилляра н содержании механических примесей не менее 0,1% экспериментально установлено,

что

ЛР, : 10 кгс/м. Отсюда

ДЛ.дгк 10 5 10 . 10-2.

4 . 0,5

41

ьного ядра

4-2,5

0,5

10

-10

5 102

20%

5 10

Таким образом, выбранные параметры ДР и соответствуют структурному режиму даже при нижнем пределе содержания механических примесей.

Для создания ламииарного режима течения в другом капилляре должно быть обеспечено неравенство

Р-.(4)

Это неравенство может быть достигнуто либо увеличением диаметра, либо увеличением перепада давления. В нашем случае целесообразнее всего обеспечить неравенство (4) первым способом. Увеличение диаметра необходимо для исключения влияиия засорения капилляра. Однако с увеличением диаметра каиилляра резко (в четвертой степени) уменьшается перепад. Для сохранения его величины требуется увеличение расхода контролируемой жидкости. Это обстоятельство ие доиускает последовательного соединения капилляров структурного режима с капилляром ламинарного, а требует только параллельного соединения их.

Перепад давления на капилляре со структурным режимом течения при расходе Q выражается:

CiQ.,

ДЯ. ::

iqm

ДР,-4/ЗДРо

(6)

,

Перепад давления на капилляре с ламинар иым режимом при расходе Q2 выражается:

л D - СдОд (7) Гл -.

5 Отношение перепадов давления по формулам (5), (6) и (7)

др CiQifi aРДе

ДРГ

ДРс - 4/ЗДРо

При постоянстве расходов Qi и Q2 ДР. .. ДРс д)

(8)

ДР,ДРс - 4/ЗДРо

где q - содержание механических примесей.

- содержание механических Из формулы (8) видно, что показания прибора не зависят от вязкости и от расхода.

Предмет изобретения

Способ определения содержания механических иримесей в жидкостях, состоящий в том, что измеряют перепад давления на капилляре, через который ироиускают анализируемую жидкость, отличающийся тем, что, с целью исключения влияния колебаний свойств механических примесей и химического состава контролируемой жидкости на результаты измерений, анализируемую жидкость проиускают через дополиительиый капилляр, имеющий диаметр отличиый от диаметра первого капилляра, и измеряют перепад давления на нем, причем в первом из упомянутых капилляров поддерживают ламипарный режим течения жидкости, а во втором - структурный, и по отношению перепадов давления в капиллярах судят о содержании механических примесей в жидкости.