Способ непрерывного определения реологических свойств пластичных дисперсных систем Советский патент 1981 года по МПК G01N11/08 

(54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЛАСТИЧНЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

t

Изобретение относится к исследо- ; ванию физических свойств веществ, в частности к исследованию реологичес ких свойств пластичных смазок.

Известен способ определения реологических свойств материала в потоке путем определения силы сопротивления чувствительного элемента потоку -исследуемого движущегося материала, в котором измеряют давления в мутной струе за чувствительным элементом, обтекаемым этим материалом, и по его величине определяют вязкость. Данный способ более пригоден для измерения жидких материалов t Однако точность измерения по этому способу недостаточна для испытания пластичных дисперсных систем.

Прочностные свойства пластичных дисперсных систем в состоянии покоя характеризуются ве/шчиной предела сдвиговой прочности. Точка перехода от формирования с неразрушенной структурой к разупрочнению под влиянием ее

разрушения имеет четкий физический смысл и соответствует пределу сдвиговой прочности vfty . Значение .x. ,не зависящее от скорости деформации -JT и характеризующее прочность структуры в максимальное упрочненном состоянии, соответствует пределу текучести tf- , Величины , и T-j- определяют границы перехода системы, деформируемой подобно твердым телам, к жидкос10тям, способным давать неограниченно большие деформации без потери сплошности образца.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является спо15соб определения реологических свойств пластичных дис:персных .систем в потоке путем измерения перепада давления в термостатированном капиллярном устройстве 121,

20

Однако результаты измерения реологических «свойств пластичных смазок, а именно IL по данному способу су лественно зависят от предварительно-. 38 го механического воздействия на смазку. Поэтому предусматривается разруше Ние смазки в мешочке от пенетрометра с последующим отдыхом ;ее не менее 30-40 мин, необходимо для восстановления пиксотропных связей структурысмазки. Определить реологические свойства смазки в потоке по данному сцособу возможно только с большой пог решностью,так как время, необходимое для заправки смазки, разрушение в мешалке пенетрометра и релаксацию напря жений после заправки значительно и поэтому значения результатов измереНИИ могут поступать лишь смещенными во времени, что не позволяет регулиро Вать процесс приготовления смазок. Кроме того, при установившемся течении пластичные свойства смазок . определяют не tf,, а остаточный предел текучести без учета которого невозможен расчет и конструирование аппаратов для производства смазок, а также линий подачи смазок к узлам тре нию и т.п. Цель изобретения - повышение точности измерения реологических свойств пластич11ых дисперсных систем. Поставленная цель достигается тем, что в способе непрерывного определения реологических свойств пластичных дисперсных систем путем измерения перепада давления в термостатированном капиллярном устройстве, исследуемый материал прокачивают при постоянном расходе через три последовательно расположенных капилляра с диаметрами равными а, If где ,2,3; расход исследуемого материала через капилляры; - „ п. - эквивалентная скорость сдвига, 1 4(31 1 1 г. 1 г,л - равная .- 1,1-0,100 пяпняя ж- 1.1-0.100 с : й - радиус капилляра; по реологических свойствах пластичных дисперсных систем судят по остаточному пределу текучести. Остаточньш предел текучести определяют из следующей системы уравнений

.

(а)

rS 1

t - .

(4)

.Hi

где радиус и длина капилляра. Эти значения , преобразованные в унифицированные электрические . - напряжение сдвига на стенке капилляра при эквивалентных скоростях сдвига равных соотзетственно 1,10,100 с; TiiTliTft скорости сдвига на . стенке капилляра при .D,- 1,10, 100 с. Vt,t - реологические константы-, Ср - остаточный предел текучести. Для описания кривых течения ПДС используется трехконстантная модель, представляющая общее напряжение сдвига 1Г на кривой, установившегося течения в виде структурной (€j,) и вязКОЙ ( Ц, 2г) составляющих t fo4Kf (3) Как следует из уравнения (3),остаточный предел текучести (Q представляет то наибольшее напряжение сдвига,. при котором релаксационными процессами в смазке можно пренебречь и при котором практически прекращается течение. На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Измерительную часть 1 представляют три термостатических, последовательно расположенных капилляра, длина которых L 110,244,510 мм; диаметр d 3,7;8,0; 17,О мм, соответственно,через которые испытуемые смазки из технологического трубопрода 2 дозирующим насосом 3 прокачиваьэт с постоянным расходом (,0 ), при этом в капиллярах обеспечивает эквивалентная скорость сдвига D 100, 10,1 с соответственно, Выходы дифманометров 4 соединены с вычислительным устройством 5, в котором в соответствии с алгоритР. мом выполняются операции вычисленияхНапряжения сдвига L на стенках трех капилляров при течении через них контролируемой смазки при трех экви,валентных скоростях сдвига 1,10,100 сГ определя1бтся непосредственно по измеренному перепаду давления йР, на этих капиллярах поформуле: сигналы, поступают в вычислительное устройство 5. Дальнейшие преобразования производятся в вычислительном устройстве 5, результат которых, а именно остаточный предел текучести, выводится на индикатор, Пример, Испытуемая смазка из бункера подается шестеренчатым насосом по круглой трубе и возвращается в тот же бункер. Температура смазки в бункере стабилизируется с помощью термостатирующего устройства. Для исключения потерь тепла при прокачивании трубы теплоизолированы. На выходе шестеренчатого насоса давление замеряется образцовым манометром, определяется также весовой расход смазки у конца трубы при входе смазки в бункер . Длина сменной трубной магистрали 4,3 м. Испытания проводятся при температурах от 20 до , Выбираются такие режимы течения смйзок,.при которых величина :эквивалентной скорос ти сдвига незначительна (D 1СГ ). При таком течении основной вклад в общее напряжение сдвига на стенке вносится структурной составляющейют т,е. tu . По предлагаемому способу для исследованг.ътх смазок определяется велиа по известному способу величина iT.w По значениям ио д,. рассчитываю ся теоретические значения перепадов давления с помощью известного соотношенияйР 1,15) ( где tj-p ,Я.ТХУ н Ь радиус и дли трубопровода. При подстановке в формулу (5) величины получают значение ДРрг при (XTpc.Cfl.M- определяют ЛР.иЗначения л Р и Д Fn j uonocтавляют с величиной л Рдц юлучаемую экспериментально на установке и равн показанию манометра на выходе шестеренчатого насоса. Из сопоставления значений АРя«1спР° чениых на установке при различных ре жимах и для различных смазок со значениями U Рд и д цследует, что величины & Рдксп совпадают с погрешностью до I5% и сильно отличаются от значений Д Pf Taким образом, величина остаточного предела текучести Q, а не предела сдвиговой прочности и, ,, является более точным и достоверным параметром, характеризующим пластичные свойства смазки при установившемся течении, поэтому необходимость в определении этого параметра для практических целей очевидна. Именно величина t, как реологическая характеристика достаточно полно отражает проявление пластических свойств смазок при их течении. . Формула изобретения Способ непрерывного определения реологических свойств пластичных дисперсных систем путем измерения перепада давления в термостатированном капиллярном устройстве, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения исследуемый материал прокачивают при постоянном расходе через три последовательно расположенных капилляра с диаметрами, равными 1 - - 1 jrD{ i 1.2,3; расход исследуемого материала через капилляры; эквивалентная скорость сдвига, равная 1,10, 9- радиус капилляра; и о реологических свойствах пластичных дисперсных систем судят по остаточному пределу текучести. Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 576528, кл. S 01 N 11/08, 1976, 2,Сборник Нефтепродукты ГОСТ 7143/73, изд-во стандартов, М,, i977 (прототип).

I