Имитатор механического поведения реологически сложных сред Советский патент 1980 года по МПК C09K3/00 A23L1/31 

Изобретение относится к области топливной, нефтехимической, буровой, фармацевтической, пищевой и .пр. технологий, где требуется определение механических свойств реологически сложных сред типа дисперсных композиций для выбора параметров перерабатывающего оборудования и.режимов работы различных аппаратов и ги.Еротранспортных систем.

Известно применение композиций, имитирующих те или иные свойства других сред i.

Так, например, имитация механического поведения мясного фарша достигается за счет использования студнеобразных масс, в частности альгината натрия в водном растворе казеина после обработки в соленом растворе коагулянта, (подкисленном растворе солей кальция) отделения коагулянта и т.д.

Разработка рецептуры, подбор, приготовление имитатора с заданными свойствами натурных реологически сложных сред довольно сложный, трудоемкий и длительный процесс, требующий затрат дефицитных компонентов и высокой квалификации разр.аботчиков. Однако к имитаторам неизбежно приходится прибегать особенно в .случаях токсичности, взрыво- и пожароопасности или быстрого изме нения свойства моделируемых веществ за . счет физико-химического их разложения. 2 .

Целью изобретения является упрощение и удешевление способа имитации

10 рабочих сред.

Эта цель достигается путем применения модифицированных ферри-ферроцианидами глинистых бентонитовых суспензий Na-формы в качестве имита15тора натурных реологически сложных сред.

В таких суспензиях можно также использовать новый прецизионный электрохимический метод для измерения

20 реодинамических и массообменных характеристик потока.

Бентонитовые глины, образовавшиеся в результате подводного разложения (гальмироза) прослоев вулкани25ческого пепла, широко распространены в природе. Приготовление Na-форМы бентонита осуществляется следующим образом. Предварительно подсушенная глина обрабатывается водным раствором NaCt при соотношении твердой и жидкой фазы,травном 1;80, я многократно промывает ся .цнстиллиров 1Нной водой до отрицательной реакции на ;ион С , Отьвтые от солей глинистые растворы центрифуггфуются н высушиваются при 6О С,

Такие суспензии, приготовленные i-ia дкстиллироваиной воде (концентрация бентонитовой глины 2--15%)f химически стабильны и способны при добавлении в них О,, 3-2,0% железистоскнеродиетого или железосинеродистого калия (К,, Ве (CN)f или КзРе(СК)(.. ) кэ чзнить реологические- характеристики 3 15-25 рс13 -.

При некоторой заданной концентраii.i-1 дисперсной фазы глинистой суспензии, варьируя только неэначизгельны.м до G а вл е ни ем желе з и ст о сии еро ли с того или железосинеродистого калия, Крожно точно воспроизводить самые тонкие ос.обе;п-1ос.ти механического поведения практически любых реологически CJio :Hbix сред нелинейно-вязкопластичкого типа {cMaaoK,. буровых растворов различных топли;а и топливных смесей, niiLueBbix, фармаггевтических и строител1- Ых масс, крозк и т,,п.) „ Это дает зома Ж5- о С. ь к с по л 1з 3 о ват ь бе нт о ни:г о вые Г.1т;-Н;1истые суспензии в качестве имитатора Еышеназваккых реологически сложных сред,

С помощью бентонитовых суспензий имитатора можко подобрать нужный тип кривой течения, адекватный реальной кривой течения натурного материала, затем выполнить нкжекерные проработки для данного технологического процесса и аппарата.,

На чертеже показан график,, иллюстрирующий кривые течение бентонитовых суспензий (имитатор) и пастк на молочно-белковой основе (митируемая среда) различного кокцентрацконного составе при прочих равных условиях (давление, температура, скорость сдвига},

Из чертежа виддно, что кривые течения типичной бентонитовой суспензи (ктривая для 4,5% глины) только за счет добавки 1% железистосинеродистого или О г 8% железосинеродистого кали (кривые 2 и 3) хорошо совпадают с кривыми течения {4 и 5) пасты на молочной белковой основе (концентрация берка 18% и 20%),

Причем, гшавно добавляя красную, желтую соль, можно получить кривые течения для любых промежуточных,значений концентрации твердой фазы имитируемого вещества

Указанный способ моделирования прежде всего важен для расчета и выбора процессов и аппаратов на самые различные реологические параметры (когда нужны оценки, проработки и прогнозы три выборе силового и технологического оборудования и особенно в тех случаях., когда натурный .продукт токсичен, горяч, взрывоопас либо быстро меняет свои физические, химические и другие свойства),

Использование бентонитовой суспензии в качестве средства для И1уштции механических свойств рё ологически сложных сред имеет преимущества перед существующими, где использование электрореологических суспензий в качестве имитатора требует дополнительного высоковольтного оборудования, потребления электроэнергии и соблюддения техники безопе сности при работе с высоковольтными источниками

В нашем случае бентонитовая суспензия Na-фop лы имитатор химически стабильный,, не изменяет свои свойства со временем, его обслуживание не сопровождается повышенными требованиями по технике безопасности и изменение его реологических свойс осупествляется простым добавлением незиаЧ1- тельного количества железосинеродистого или железистосинеродистого калия и перемешиванием pacTisopa в течение 3-5 мин. Отпадает -потребность в источнике BJJGKTPэнергии.

Это дает значительную экономию Бо времени и расходе энергии на приготовление натурных веществ или их имитаторов различной концентрации.

Применение бентонитовых суспензий Ыа-фор лы приводит также к сбкращеншо расхода материала для иных имитаторов, либо натурного продукта, значительно улучшает условия и безопасность труда.

Формула изобретения

Применение модифицированных cI)eppи-фeppoциaнидa ш бентонитовых суспензий Ыа формы в качестве имитатора механического поведения реологических сложных сред.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР 301104, кл. А 23 1/31, 1970.

2,Авторское свидетельство СССР № 563566, кл. С 09 К 3/00,29,07.77 (прототип).

г(/с)

Зависимость напряжения сдвига от скорости

сдвига при -Ь 20°С

I. 4,5 глины; 2. 4,5 глины + 1% / ffe/l ;

4.Паста на 1 молочнонЗелковой основе; 5в Паста на 20 молочно-белковой основе.