Способ определения анизотропии вязкости жидкостей Советский патент 1981 года по МПК G01N11/00 

(54)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНИЗОТРОПИИ ВЯЗКОСТИ Изобретение относится к технике измерения вязкости жидкостей, основан ной на применении метода падающего груза и может быть использовано при определении анизотропии вязкости в пристенных течениях растворов молекулярных соединений (ВМС), мицелло образующих поверхностно-активных веществ (МПАВ), в жидкокристаллических системах и суспензиях. Ичвестен способ опоеделения вязкос ти в изотропных неподвижных згашкостях по измерению воемени падения груза на биксированном отрезке трубки в УСЛОВИЯХ ламинарного потока в зазоое D1. Значение величины анизотропии вязкости необходимо знать для практических расчетов при определении коэйхЬициентов гидродинамического сопротивления при течении жидкостей с различного рода добавками и прогнозщэования величины эффекта снижения сопротивЖИДКОСТЕЙления в слабых растворах полимеров , и МПАВ.. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ определения анизотропии вязкости жидкокристаллических полимерньрс систем падающим шариком в зазоре между цилиндрами ротационного вискозиметра Реотест. При этом поперечная сое.тавляющая вязкости ft определяется расчетом по уравнению Стокса, исходя из измерения падения шарика в зависимости от градиента скорости, т.е. угла ориентации. Продольная составляющая вязкости /ц определяется расчетом по результатам измерений крутящего момента на внутреннем цилиндре реометра 23. Недостатки этого способа - невысокая точность измерений (в пределах решения уравнений Стокса) так как воздействие на движение шарика пристенных эффектов и центробежных сил не учитывается, также как и различия при падении его на входном участке (неуст новившееся движение) и в режиме уст новившегося равномерного падения, невозможность реализации этого способа Слабых растворах ВМС или МПАВ, так ка эти системы неньютоновские, и Крутящий момент на цилиндре не будет определять продольную вязкость, . Цель изобретения - повышение точности, упрощение процесса измерений, расширение класса исследуемых жидкостей. Поставленная цель достигается тем что в способе определения анизотропии вязкости жидкостей с помощью падающего шарика, жидкость приводят в рав мерное горизонтальное движение, реги рируют траекторию падения шарика,опр деляют угол ее наклона к направлению движения исследуемой жидкости и проводят расчет по формуле -1) где А - анизотропия вязкости; т- эмпирический коэффициент, определяемый числом Рейнольд са и имеющий значения в промежутке. О,3-1 К 1 ; - скорости движения соответственно эталонной и исследуемой Жидкости; ot McLj- углы наклона траектории соответственно эталонной и исследуемой 3(СИДКОСТИ , Регистрацию траектории падения шарика проводят с помощью фото, кино-, или рентгеновской аппаратуры в зависимости от прозрачности среды. В случае равномерного течения жидкости или когда достаточно знать осредненную по сечению потока анизотропию, вязкости, коэффициент К в формуле О) определяют как отношение длины горизонтальной проекции траектории в исследуемой жидкости Ро и эталонной жидкости й Т.е. достаточно зафиксировать лишь место падения шарика и измерить расстояние по горизонтали до точки его пуска, Этот способ применим для экспрессанализа на анизотропию вязкости. При этом измеренная длина проекции cjpaBнивается с соответствующими величи ф 1 , измеренными при падении шарика нами в потоках изотропных эталонных жидкостей с широким диапазоном вязкостей. Пример, Проводится измерение анизотропии вязкости в растворе ПАВ с вязкостью 1 , и ппотностью fg 1,03 г/см. Диаметр шарика а А 40 м, плотность материала шарика f 1,08 г/см, При падении шарика в плоско-параллельном ламинарном потоке воды в исследуемой точке траектории угол ее наклона равен (t() , а длина горизонтальной проекции всей траектории падения составляет Е AiSlO м, при высоте падения h , 0,20 м. Вязкость воды (5 10 м /с, а плотность Рр 1 г/см, скорость движения | 0,02 м/с. При тех же условиях падения шарика регистрируется в исследуемом растворе, при этом получено ol (tqf А2 1). t,itO,17 м, ViQ 0,20 м, Vrj О, 0,025 м/с. Таким образом, анизотропия вязкости определяет; Я по формуле (1) как А (- 0,81о 7 (гг 0,75, . так как R ст ЮОХ осредненный коэффициент анизотропии (Ц. . 0,8)f 6,3 Использование предлагаемого способа измерения анизотропии вязкости обеспечивает простоту измерений и высокую точность регистрируемых параметров; возможность локального измерения анизотропии вязкости в любой точке по сечению потока или в пограничном слое; возможность измерений в любых гидродинамических режимах. Формула изобретения Способ определения анизотропии вязкости жидкостей с помощью падающего шарика, отличающийся тем, что, с целью расширения класса исследуемых жидкостей, повышения точности и упрощения процесса измерений, жидкость Приводят в равномерное горизонтальное движение, регистрируют траекторию падения шарика, определяют угол ее наклона к направлению движения исследуемой жидкости и проводят расчет по формуле где А m 4(,nelA58730316анизотропия вязкости;Источники информации, эмпирический коэффициент,принятые во в«имание при экспертизе определяемый числом Рейнольдса, 1. Стенанов П. П., Чесноков II. А., и имеюпшй зм ijieiiHH в промёжу-.-Современкое состояние техники измереке 0,3-1 К -{%5 5НИН вязкостиМ., Стащхартгиз, 1.959,с .216. скорости движения соответст-. 2. Малкин А, Я., Васильева Н. В., венно эталонной и исследуемойБелоусова Т, А.,. Куличихин В. Г. Аннжидкости;зотропия вязкости в лиотропных жидуглы наклона траектор1ии соот-ких кристаллах поли-о- бензамида ветственно эталонной и ис- шКоллоидный журнал, 1979, т, ХП, № 1. следуемой жидкости.с, 200-201 (прототип).