Способ измерения вязкости и плотности жидкости

(5 ц 5 0 01 й 11 АТЕНТНО сс СР и РАР; ко (5 й) Авторское свидетельство СССР972323, кл. 6 01 М 11/00, 1982,Авторское свидетельство СССР81642, кл, 6 01 й 11/00, 1986,ПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ИНОСТИ ЖИДКОСТИ) Назначение: изобретение предназначедля измерения физико-химических ханосится к способам иэических характеристик ости их вязкости и плотсти, Цель изобретения - упрощение способ. Сущность изобретения поясняется чержом, на котором представлена структурая схема реализующего способ тройства.Устройство содержит шаровой зонд 1, крепленный на барабане 2 с помощью осэ 3. 8 свою очередь ось барабана 2нематически связана с осью датчика 4, ход которого подключен к входу решаюего блока 5,Предлагаемый способ измеи и плотности жидкости мож изован следующим образом.П р и м е р 1. В начале измерения оворотом барабана 2 поднимают нэ требумую высоту погруженный в жидкость шаЖ 18372 О 8 А 1 рактеристик жидких сред, в частности их вязкости и плотности. Сущность изобретения, способ включает погружение зонда радиуса Й и плотности рэ в исследуемую жидкость, На участке экспоненциального движения зонда определяют время погружения и мгновенную скооость или ускорение зонда в трех точках, либо время погружения и пройденного пути в четырех точках, определяют по полученным данным постоянную времени Т ускоренного движения зонда и скорость равномерного погружения чР, Вязкость и плотность вычисляют по приведенным формулам. ровой зонд 1 и освобождают его. Начинается свободное погружение на большую глубину шарового зонда 1 под действием собственного веса. Это сопровождается вращением барабана 2 под действием троса 3, что вызывает вращение оси датчика 4, которым в рассматриваемом случае выдается на вход решающего блока 5 напряжение, пропорциональное мгновенному значению скорости погружения шарового зонда 1. Решающий блок 5 измеряет три момента времени, в которые выходное напряжение датчика 4 принимает три предопределенных значения, На завершающей стадии измерения подстановкой значений скоростей и соответствующих им времен в уравнение, характеризующее динамику погружения зонда 1, получают систему из трех уравнений с тремя неизвестными. Решая эту систему получают искомые значения постоянной времени экспоненты Т и рэвно 1837208мерной скорости погружения чр, Подстановка этих значений в формулы для расчета значений вязкости и плотности, другие величины которых известны, позволяет рассчитать измеренные значения вязкости и плотности жидкости,П р и м е р 2. 1(ак и ранее, в начале измерения поворотом барабана 2 поднимают в жидкости на требуемую высоту шаровой зонд 1 и освобождают его, обеспечивая свободное погрукение под действием собственного веса, Происходит вращение барабана 2 под действием троса 3, которое контролируется датчиком 4. На выходе этого датчика фоомируется напряжение, пропорциональное мгновенному значению ускорения шарового зонда 1 при погружении в жидкость. После начала погружения в какой-то момент времени решающий блок 5 заменяет выходное напряжение датчика 4 и запоминает время выполнения замера, После этого им рассчитывается напряжение, в е раз (е - основание натуральных логарифмов) меньшее измеренного, Далее решающий блок 5 измеряет время, в течение которого текущее напряжение на выходе датчика 4 станет равным рассчитанному, Разность между вторым и первым измеренными решающим блоком 5 временами и является постоянной времени экспоненты Т, Интегрирование решающим блоком 5 напрякения датчика 4 обеспечивает измерение равномерной скорости погружения ч. Подстановкой этих значений в формулы рассчитывают значения измеряемых величин.П р и м е р 3, После подъема шарового зонда 1, как описано ранее, перед очередным замером. освобождают его, обеспечивая свободное погрукение в жидкость. Это вызывает вращение барабана 2 под воздействием троса 3, Одновременно с вращением барабана 2 вращается кинематически связанная с ним ось датчика 4, С выхода этого датчика на вход решающего блока 5 поступают одиночные импульсы после каждого поворота оси датчика 4 на заданный угол, т,е, после погружения шарового зонда 1 на заданное расстояние. Решающий блок 5 запоминает время возникновения каждой метки и рассчитывает результирующее расстояние, проходимое шаровым зондом 1. При этом выделяется требуемое число пар измеренных длин траектории движения шарового зонда 1 и времен их прохождения. На завершающей стадии измерения, решая систему из необходимого числа уравнений, соответствующих равноускоренному движению при подстановке в них измеренных длин и соответствующих им времен, в решающем блоке 5 получают искомое значе 4 з,бч 4рз3 е" б 1 3йй(рз - рнк) д - 6 йзу ч,15 (1) где ч - текущее значение скорости движения зонда;1 - время движения зонда;д - ускорение свободного падения;рз - плотность шарового зонда;рж . - плотность жидкости;д - измеряемая вязкость жидкости;й - Радиус шарового зонда.При установившемся движении с равномерной скоростью в соответствии с законом Стокса справедливо соотношение 30 - дйз(рз - рж)д - бойдч =О, (2) 4 где чр - равномерная скорость погружения шарового зонда 1.Дифференциальное уравнение (1) с учетом уравнения (2) может быть преобразовано к виду б е - е,) 4,5 е40 ч - чя йг р(3) Решение уравнения (3) может бытьпредставлено следующим соотношением 45 ч=чр - (чр - чо)1(4) йг,где Т=4,5 дчо- начальная скорость шарового зонда50 .Т - постоянная времени ускоренногодвижения,Дифференцирование в интегрированиеуравнения (4) позволяет получить следующие соотношения, характеризующие изменение во времени ускорения бч/бт и длиныпути ., проходимого шаровым зондом 1:бч чо - чо - 1/т-- е (5) ние постоянной времени Т и скорости равномерного погружения чр. После этого, подстановкой этих значений в формулы для расчета значений вязкости и плотности, 5 другие величины которых известны, получают измеренные значения вязкости и плотности жидкости.Динамику свободного погружения вжидкости шарового зонда 1 характеризует "0 следующее дифференциальное уравнение-чр 1-Т(чр-чо)(1 -е ),(6) Корректор И.Шулла оставитель Л,Грузновехред М.Моргентал Редактор Зуказ 2 ббт Тирам Подписное ВНИИПИ ГосударственнОго комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 На соотношениях (4), (5) и (6) основыва-:тся расчеты постоянной времени Т и рав- .омерной скорости погружения чр в 5ервом, втором и третьем примерах,Формула изобретенияСпособ измерения вязкости и плотнофи жидкости, включающий погружение в 10 амалость зонда радиусом Й и плотностью щ и определение вязкости и плотности, о т л ич)а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения способа, на участке экспоненциального движения зонда определяют время погружения и мгновенную СкОрость,или ускорение зонда в трех точках либо время погружения и пройденный путь в четырех тичках, определяют по полученным данным постоянную времени Т ускоренного движения зонда и скорость равномерного погружения.зонда чр и вычисю вязкость жидкости по соотношению ф = - " и ее4.5 Тплотность по формуле рж =Ъ(1 -)1 .Д тде д - ускорение свободного падения.