УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ В ЖИДКОСТЯХ Советский патент 1970 года по МПК G01N11/08 

В известных устройствах для определения содержания механических примесей результат анализа зависит от свойств и химического состава контролируемого продукта.

Предлагаемое устройство основано на способе, который 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 ц, а коллоидные растворы обладают еще одной гидравлической константой-начальным напряжением сдвига-v . Эта константа равна значению касательного напряжения, возникаюш,его внутри раствора, при котором начинается двнжение, и зависни от его состава. Жидкости, содержащие механические примеси, с некоторым допущением можно приравнять к коллоидным растворам. Тогда начальное напряжение сдвига будет определять содержание механических примесей. Известно, что если коллоидный раствор в горизонтальной трубке находится в состоянии покоя, то для того чтобы он пришел в движение необходимо на концах этой трубки создать разность давлений

где L - длина трубки, d - диаметр трубки.

Формулу (1) и все дальиейшие выводы с некоторым допущением можно распространить на жидкости, содержащие мелкие механнческие примеси.

Если контроли1)уемая жидкость в трубке приведена в движение, то перепад давления на ней

4SL

(2)

ЛР.

И В ЭТОМ случае течение жидкости через трубку в зависимости от перепада давления ЛР может происходить по трем релхимам: структурному, ламинарному и турбулентному.

В предлагаемом способе измерения содержания механических примесей используется структурный и ламииарный режимы течения контролируемой жидкости через капилляры.

При структурном режиме течение Лчндкости вблизи стенок капилляра носит ламинарный характер, а центральная часть движется как твердое тело.

Диаметр центрального ядра определяется по формуле Практически структурный режим течения в капилляре наступает при do г 0,054Из формулы (3) следует, что для того, чтобы при малом содержании механических примесей режим течения через каиилляр стал структурным, необходимо выбрать зиачеиие иереиада давления ДР и диаметра капилляра к также сравнительно малыми. Экспериментально выбраны следующие оптимальные параметры структурного режима: Д/ 0,05-104 кгс/лгз; 4 5-10-4 м; 1 0,5 м. При выбранных иараметрах каиилляроз при минимальном содержании механических примесей в 0,1% экспериментально установлено, что 102 кгс/м-2. Зная ДР.0, определим: - J°iS 2.5.10-. Диаметр центрального ядра 491 4 -др- ... 1 10 М. Отношение do Таким образом, выбраиные параметры АР и dy соответствуют структурному режиму даже при нижнем пределе содержания мехаиических примесей. Для создания ламинариого режима течения в другом капилляре доллсио быть обеспечено неравенство Р.(4) Это неравенство может быть достигну го либо увеличением диаметра, либо увеличением перепада давления. В нашем случае целесообразнее всего обеспечить неравенство (4) первым. Увеличение диаметра необходимо для исключения влияния засорения капилляра. Однако с увеличением диаметра капилляра резко (в четвертой степени) уменьшается перепад ДР. Для сохранения его величины требуется увеличен; е расхода контролируемой жидкости. Это обстоятельство не доиускает иоследовательного соединения капилляров структурного режима с капилляром ламинарного, а требует только параллельного соединения их. Перепад давления на капилляре со структурным режимом течения при расходе Qi выражается:CiQi-j L ДРс АРе- /зАРрДРс Перепад давления на кагтлляре с ламинарным режимом при расходе Qs выражается: Отношение перепадов давления по формулам (5), (6) и (7). ДРс i9i4ДРс .dl ДРе-4/зДРо При постоянстве расходов Qi и Qa ДРг t. ДРс ДР1ДРе - /зАРо где q - содержание механических примесей. Из формулы (8) видио, что показания прибора ие зависят от вязкости и от расхода. Измерение содержания механических примесей осуш,ествляется при помош,и предлагаемого устройства, изображенного на чертеже. Контролируемая жидкость двумя дозирующими насосами 1, приводимыми в движение от двигателя 2, подается в два отдельных капилляра 3. Для обеспечения равенства (4) производительность обоих насосов должна резко различаться между собой. Отношение перепадов измеряется мембранным измерителем 4 отношения перепадов давления, содержащим дифференциальную индуктивную систему передачи показаний на вторичный нрибор 5. Для определения содержания мехаиических иримесей в вязких нефтепродуктах контролируемая проба пропускается через змеевики 6, нагреваемые в масляной ванне 7. Заданная температура ванны поддерживается терморегулягором. Предмет изобретения Устройство для определения содержания механическИх примесей в жидкостях, содержащее капилляр и измеритель перепада давления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено дополнительным капилляром с сечением, отличным от сечения первого, и измерителем отношения двух перепадов давления.

Г-I I

.v.y{ VI « Ml

I II

I

-K.oч..x vwv-гi:r. .

II