Устройство для определения нормальных напряжений в жидкостях

х СОЮЭ СОВЕСОЦИАЛРЕСПУБ Е 19 3151) С 01 К 11 1 ГОСУДАРСТВЕННЬ)Й КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ)ТИЙ ПИС ИЗОБРЕТЕНИ, содержащее осе симметричнприводом врацения вокруги систему регистрации рамальных напряжений о т лщ е е с я тем, что, с целния диапазона измеренийменьших значений нормальжений, оно дополнительнодва электрода и источникпри этомпервый электродв полюс осесиммет ичногоподлицо с поверхностью исовместно с вторым электточнику питания и системции разности нормальных ЛЕНИЯ,ТЯХо ссинора ю "/18-25 1 4. Бюл. 9 3крывайло, О.вай И,И.Гольбина ПРЕДЕЖИДКОое те его иост(ч Красного о- и мас рудовоготут теплВ, Лыков ью расшире сторону(21) 332230 (22) 21. 07. (46) 23.01, (72) Н,А,По З.П.Шульман и Г,.М,Пашик (71) Ордена Знамени ийст обмена им. 2, АсЬагуа А., Маа ,фйеоФ. ас 1 а". 1978, 17 ;(прототип). ых напрясодержит питания, вмонтирован тела эаподключен одом к ис- регистраапряжений, Е20 Однако известное устройство также не позволяет измерять малые значения нормальных напряжений, особен но, у маловязких жидкостей с вязкостью ниже 0,1 Па,с. Кроме тоцо,65 Изобретение относится к Устройствам для определения упругих свойствжидкостей и может быть использованодля физико-химического и реодинамического анализа жидкостей йри на"учных исследованиях и в производственных условиях, например, на предприятиях химической, нефтехимической, пищевой промышленностей и вбуровой технике.Известно устройства для определения нормальных напряжений в жидкос"тях - реогониометр Вейссенберга,В основе него лежит использованиечувствительной пружины или тензоэлемента, воспринимающего осевое 15усилие, обусловленное нормальныминапряжениями, возникающими в упруговяэкой жидкости при ее движениив зазоре между неподвижным и вращающимся дисками 1,Однако такое устройство можноиспольэовать лишь для измерений вконцентрированных полимерных растворах, хараКтеризующихся сравнительно высокими значениями разности 25нормальных напряжений, Кроме того,в узких зазорах возникают значительные напряжения, которые приводят кбыстрой механической деградацииполимерных растворов. 30Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является устройство для определения нормальных напряжений, содержащее осе,симметричное тело (шар с.приводомвращения вокруг его оси), и системурегистрации разности нормальных напряжений, Она работает следующимобразом, При вращении в вяэкоупругой жидкости эа счетдействия нормальных напряжений изменяется характертечения около ее поверхности - изменяется меридианальная составляющаяскорости жидкости непосредственновблизи поверхности, Для того, чтобыопределить такое изменение скорости, 45в жидкость добавляют визуализирующие добавки (например, алюминиевыйпорошок или генерируют водородныепузырыу), а затем Фотографируют линии тока и путем расшифровки Фото" 50снимков определяют скорость, а вконечном итоге и нормальные напряжения, При этом ограничения методоввизуализации не позволяют использовать шаровые элементы малых размеров, при которыХ реализуется нужныйрежим течения (10) и влияние раз.ности нормальных напряжений на кине"матику течения выражено более силь 60 недостатком устройства является трудность пол."чения и записи непрерывного сигнала, что не поэволяет применять устройство в автоматизированных системах контроля параметров упруговязких жидкостей.Цель изобретения - расширение диапазона измерений в сторону меньших значений нормальных напряжений,Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее осесимметричное тело с приводом вращения вокруг его оси и систему регистрации разности нормальных напряжений, дополнительно содержит два электрода и источник питания, при этом первый электрод вмонтирован в полюс осесимметричного тела заподлицо с,поверхностью и подключен совместно с вторым электродом к источни;:у питания и системе регистрации разности нормальных напряжений,На чертеже представлено предлагаемое устройство.Устройство содержит привод 1, осесимметричное тело (например, шар) 2, закрепленное на полом валу 3. В полюс шара эаподлицо с поверхностью вмонтирован электрод 4, выполненный из инертного металла, например платины, Этот электрод совместно со вспомогательным электродом 5 погружен в сосуд б с исследуемой жидкостью и подключен через токосъемник 7 к источнику 8 питания с реостатом 9 и регистрирующим прибором - милли- амперметру 10 и вольтметру 11,В основе работы устройства лежит следующее.При вращении осесимметричного тела, например мара, около активного в диффузионном отношении полюса формируется диффузионный пограничный слой. Его основными особенностями являются малая толщина 6 (4 0,005 мм) и сильная зависимость 31 от упругих свойств жидкости, в частности от разности нормальныхнапряжений. Причем с уменьшением диаметра шара влияние упругих свойств становится более значительным. Кроме того, расположение в полюсе активной в диффузионном отношении поверхности (в нашем случае поверхности электрода) обеспечивает очень важное свойство - равнодосгупность в диффузионном смысле. Это означает, что толщина диффузионного слоя (а следовательно, и локальная величина диФФузионного тока), не зависят от продольной координаты, Такое свойство дает возможность определять разность нормальных напряжений 9( ) за счет измерения диффузионного тока Л 0 Ч) по простому соотношению и в условиях максимальной чувствительЗаказ .11452/37 Тираж 827 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г,Ужгород, ул,Проектная, 4 ности по сравнению с иным расположением электрода где у - йлотносты.5Й - радиус шара)дн- измеряемая плотность диффузионного тока)ч "0,4891 Е.ГвЯу,Ф"4 З9 - число Фарадее)- число электронов, принимающих участие в реакции)Ц - концентрация электрохимически активного вещества) 15Э,- коэффициент диффузии)) - динамическая вязкость, и уменьшает ошибку определения 9) поскольку исключено влияние размера электрода, истинную величину которо го не всегда можно точно измеритьОбычно для измерения диффузионного. тока в случае использования водных растворов полимеров достаточно растворенного иэ воздуха электрохимичес ки активного кислорода. Однако величина диффузионного .тока может быть повышена при добавлении в исследуемую жидкость в эквимолярных количествах 0,005-0,025 моль/л Ферри- Ферроцианидов калия.Устройство работает следующим образом.В сосуд б заливают исследуемую жидкость с добавками Ферри-ферроцианидовУстанавливают на электродаж разность потенциалов О,б,8 В. Приводят во вращение вал 3 с электродом 4 .и измеряют величину зтредельно диффузионного тока. По формуле .определяют значение коэффициента разности нормальных напряжений Фд ,Использование предлагаемого устройства существенно расширяет диапазон измерений по сравнению с известными устройствами. Так, для растворов полиэтиленоксида (ПЗО) были измерены нормальные напряжения приконцентрации 0,01%, в то .время как на наиболее чувствительном приборе реогониометре Вейссенберга возможны измерения концентрации НЭО не менее 0,3, для которых нормаль" ные напряжения намного выше, Кроме того, на основе непрерывной регистрации диффузионного тока становится возможным автоматизация процесса контроля параметров упруговязких жидкостей.