Способ измерения вязкости электропроводных жидкостей Советский патент 1981 года по МПК G01N11/16 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

1

Изобретение относится к способам измерения вязкости и может быть использовано и автоматизированных системах управления технологическими процессами в нефтяной, строительной, химической и пищевой промьпиленности.

Известен способ для измерения условной вязкости жидкости 1, заключающийся в измерении времени истечения известного объема исследуемой жидкости через канал определенного сечения с дальнейшим переводом единиц условной вязкости (секунды) в общепринятые единицы измерения (сантистоксы, сантипаузы) по змперическим формулам типа

1 ; а±ВТ, где V - кинематическая вязкость

жидкости;

а,В - коэффициенты приведения; Т .- условная вязкость.

Недостатками способа являются невысокая точность и условность измерения, непригодность для использования в замкнутых, герметичных системах койтроля за состоянием жидких сред, так как требует или отбора пробы и измерения при атмосферных условиях, или значительного усложнения конструкции и самого процесса измерения.

Известен также способ измерения вязкости, заключающийся в измерении времени падения (или качения) шара в вертикальном (или наклонном) канале, заполненном исследуемой жидкостью между двумя метками 2.

10

Недостатки данного способа состоят в невозможности измерения мгновенного значения вязкости для оперативного регулирования того или иного процесса, вязкости неустойчивых и неоднородных многокомпонентных жидкостей, например пульп, эмульсий и так далее, а также невозможность индикации измеряемой величины вязкости на шкале

20 измерительного прибора.

Наиболее близким к- предлагаемому является способ измерения продольной вядкости жидкости 3, основанный

25 на зависимости между силой и скоростью одноосной деформации жидкости, подаваемой в виде струи, которую разрушают осесимметричными возмущениями на цилиндрические объемы и по их

30 сокращению под действием сил поверхностного натяжения рассчитывают вяЭкость по формуле ,) поверхностное натяжение; радиус цилиндрического объема в момент времени t длина цилиндрического объем в момент времени ) ,время сокращения объема отР до К . Недостатками известного способа являются сложность реализации алгоритма определения вязкости и необходимость определения для этого поверх ностного натяжения измеряемой жидкости. Кроме того, для использовани в автоматизированных системах управ ления технологическими процессами, где по величине вязкости судят о состоянии, например однородности, и меряемых сред, таких как водоцемент ная смесь в строительстве, промывоч ная жидкость в бурении скважин, пас суспензии и эмульсии в пищевой промыш.пекности, нефтегазоводяная эмуль сия ы системах пpo Фacлoвoгo сбора и транспорта нефти, электролиты в хим ческой промышленности, требуется сложное конструктивное исполнение. Цель изобретения - упрощение про цесса измерениямгновенного значени вязкости жидкости. Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения вязкос ти .электропроводной жидкости, при котором на струю жидкости воздействуют внешними факторами, струе жидкости придают вращательное движение и, воздействуя на нее матнитным полем, направленным перпендикулярно тангенциальной составляющей вектора скорости жидкости, измеряют электро движущие силы оде) по крайней мере в двух разнесенных по длине струи точках, а по отношению величин этих ЭДС судят о величине измеряемо вязкости. Вязкость жидкости рассчитывают по формуле л} к.-|, Е где V , - кинематическйл онзкость ЖИДКОСТИ; Е 2. - ЭДС В точках измерения К - коэффициент пропорциональности. На чертеже изображена схема устройства для осуществления предлагаемого способа. Устройство содержит цилиндрический корпус-электрод 1, завихрител 2 потока (струи) жидкости, коаксиально расположенные электроды 3 и 4 изолятор 5, магнитную систему (соленоид) 6, и вычислитель 7, причем завихритель 2 потока расположен в корпусе-электроде 1 со стороны набегающего потока жидкости, электроды 3 и 4 являются внутренними и разнесены по оси корпуса, а электрод.3 установлен в зоне завихрителя потока. Устройство может быть снабжено выпрямляющим насадком 8 и узлом осевого перемещения электрода 4. Устройство работает следующим образом. Поток жидкости, пройдя завихритель 2, приобретает винтовое вращение в кольцевом пространстве между корпусом-электродом 1 и электродами 3 и 4 с изолятором 5. При этом направление магнитного поля соленоида б совпадает с продольной осью струи жидкости (и устройства), но не совпадает с вектором скорости струи жидкости, поэтому между парами электрои 3, 1 и 4 наводятся ЭДС Е. и Е, пропорциональные соответственно мгновенным величинам тангенциальных составляющих скорости жидкости V и V. Это можно записать в виде функциональной зависимости вида Е, f (У ) f (Q), (1) Е ( f(Q,f) (2) где -V - кинематическая вязкость жидкости; Q - расход жидкости через устройство;V и V.,тангенциальные составляющие скорости жидкости. За счет сил внутреннего трения, присущих реальным жидкостям, обладающим вязкостью, тангенциальная составляющая скорость V V, что следует из известного выражения L- ViTt-V-t , (3) где Z- масштаб турбулентности; V - кинематическая вязкость; t - время. Это. выражение в данном случае характеризует уменьшение тангенциальной составляющей скорости струи жидкости (затухание возмущения , вызванного завихрктелем 2). Исходя из вышесказанного и формул (1) и (2) можно записать Ef .f(Q) , EifCq;) Вычислитель 7, например логометр, реализует деление двух напряжений, что, учитывая постоянство расхода через устройство в каждый фиксированный момент времени, и дает искомую величину вязкости. Таким образом, несложное конструктивное выполнение устройства и простота операций с измеряемой жидкостью позволяет получить сигнал, пропорциональный вязкости жидкости, и использовать его в автоматизированных системах управления без дополнительных, усложняющих процессы управления и конструкцию системы, технических решений.

Формула изобретения

Способ измерения вязкости электропроводных жидкостей, при котором на струю жидкости воздействуют внешними факторами, отличающийс я тем, что, с целью упрощения процесса измерения, струе жидкости придают вращательное движение и, воздействуя на нее магнитным полем, направленным перпендикулярно тангенциальной составляющей вектора скорости жидкости, измеряют электродвижущие силы (ЭДС) по крайней мере

в двух разнесенных по длине, струи точках, а по отношению величин этих ЭДС судят о величине измеряемой вязкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

o

3.Авторское свидетельство СССР №693152, кл. G 01 N 11/00, 1975 (прототип).