Устройство для измерения времени релаксации вязкоупругих жидкостей Советский патент 1982 года по МПК G01N11/16 

Изобретение относится к устройствам для измерения физико-химических характеристик жидкостей, в первую очередь, для водорастворимых полимерных растворов и суспензий. Известно устройство для измерения реологических характеристик теку чих сред, основанное на использовании механических колебательных систе и содержащее колеблющееся тело, связанное с приводом, и регистрирующий прибор. Действие чувствительного эле мента в виде колеблющегося тела осно вано на демпфирующем влиянии исследуемой среды на механическую колебательную систему ГПНедостатком этого устройства является низкая чувствительность при измерении реологических характе ристик слабоконцентрированных растворов, как например растворов.полиэтиленоксида, полиакриламида, широко применяемых для снижения сопротивления трения при турбулентном течении жидкости в трубах и каналах. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения времени релаксации вязкоупругих жидкостей, чувствительным элементом которого является цилиндрическое тело, связанное через торсион с приводом. Оно помещено в сосуд для исследуемой жидкости. По параметрам колебаний чувствительного элемента судят о времени релаксации исследуемого материала Г23К недостаткам данного устройства следует отнести его слабую чувствительность при исследовании жидкостей с вязкостью ниже 0,1 Па«с. Это делает его непригодным при исследовании слабоконцентрированных полимерных растворов и суспензий, вязкость которых порядка 0,001 ПаС, вследствие того, что напряжения, возникающие g исследуемом материале, слишком малы, 39 чтобы вызвать скручивание торсиона прибора. Цель изобретения - повышение чув вительности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения времени релаксации вязкоупругих жид костей, содержащем сосуд для исследуемой жидкости, помещенное в него цилиндрическое тело, связанное с приводом, а регистрирующая схема со держит два электрода, выполненные и химически инертного по отношению к исследуемой жидкости материала, и регистратор тока, причем электроды помещены в исследуемую жидкость, а один из электродов вмонтирован в цилиндрическое тело. На чертеже представлено устройст во для измерения времени релаксации вязкоупругих жидкостей. Оно содержитпривод 1 электромаг нитной системы, чувствительный элем.ент в виде цилиндрического тела 2, изготовленного из диэлектрического материала, например эбонита, вмонти рованный в негд первый электрод 3 из химически инертного по отношению к исследуемой жидкости материала, вспомогательный второй электрод , сосуд 5 с исследуемой жидкостью 6, источник 7 постоянного напряжения, вольтметр 8 и регистрирующий прибор 9. Устройство работает следующим образом. Подается напряжение на электроды 3 и А. С помощью привода 1 цилин рическое тело 2 приводится в колебательное движение около своей оси По току в цепи, который регистрируется прибором 9, судят о време ни релаксации исследуемых жидкостей . Принцип работы устройства состоит в следующем. Около колеблющегося в жидкости цилиндра кроме периодического течения образуется вторичное стационар-ное течение жидкости, возникающее ёследствие взаимодействия вязких сил и сил инерции в пограничном слое. Для ньютоновских жидкостей с различными вязкостями или, например, для вязкоупругой жидкости буду различными скорости периодического вторичного стационарного течения. (Скорость течения влияет на диффузионный поток массы к колеблющемуся цилиндру. Решение задачи о потоке массы к вибрирующему цилиндру имеет вид 3-4bftJjV0--3..V/%, А О(Я ПРМ - «1 Это решение получено для ньютоновской жидкости. Решение же уравнения конвективной диффузии к вибрирующему цилиндрическому электроду в вязкоупругой Ыдкости, описываемой реологической моделью Уолтерса с малыми временами релаксации (существенно меньше периода колебаний) , , 5с да и -+VT--D-ТГ4 с Сспри у о,, dX d а при у сс где С - концентрация реагирующих на электроде ионов, CQ- концентрация в потоке , Р - коэффициент диффузии, и ,V - составляющие скорости вторичного стационарного течения, имеет вид, .(|-)/4aya ;(0), р. fbd „ Амд( i где Sii-L-, ,5с--„.-.;(г) Ta(i:f) где Т - время релаксации, А - амплитуда колебаний, о) - круговая частота, d - диаметр цилиндра-электрода, р - коэффициент массообмена, i - ток, F - число Фарадея, S площадь электрода, V - кинематическая вязкость. Если подставить выражения (3 и (4) в выражение (2), получим выражение для времени релаксации полимерного раствора, которое зависит от амплитуды колебаний цилиндра, его диаметра, круговой частоты, площади электрода, коэффициента диффузии, диффузионного тока в цепи и концентрации электрохимических ионов. Таким образом, измерение времени релаксации сводится к простому измерению диффузионного тока с помощью электрода, вмонтированного в колеблющийся цилиндр. Техиико- экономический эффект изобретения заключается в повышении чувствительности устройства, которое достигается введением в него электрода, изготовленного из химически инертного по отношению к исследуемой жидкости материала и вмонтированного в колеблющееся цилиндрическое тело. Благодаря повышению чувствительности, прибора появилась возможность измерят времена релаксации полимерных растворов с вязкостью порядка 0,001 . Формула изобретения Устройство для измерения времени релаксации вязкоупругих жидкостей. 9 5 содержащее сосуд для исследуемой жидкости, помещенное в него цилиндрическое .тело, связанное с приводом, и регистрирующую схему, о т л ичающееся тем, что, с целью повьшения чувствительности «устройства, регистрирующая схема содержит два электрода, выполненные из химически инертного по отношению к исследуемой жидкости материала, и регистратор тока, причем электроды помеще|ны в исследуемую жидкость, а один из электродов вмонтирован в цилинд -----рическое тело, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 269581, кл. G 01 N 11/16, 1963. 2.Техническое описание 1939-00-00-ТО на виброреометр ВР-7 (прототип).

t.

/ ,}