Способ определения момента появления твердой микрофазы в жидкостях

О П И С А Н И Е н 1) 479030ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскик Социалистических Республик(22) Заявлено 12.04 с присоединениео Государственный комитет Совета Министров. СССР(23) ПриоритетОпубликовано 30,07. ччетень У 0 К 536.24(088.8 о делам изобретений рытнй та опубликования описания 17.10,75 72) Авторы изобретения С овин, В. Г, Беньковский, П. И. Голубничий и К, ф, ОлзоИнститут химии Башкирского филиала АН СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТА ПОЯВЛЕНИ ТВЕРДОЙ МИКРОфАЗЫ В ЖИДКОСТЯХИзобретение относится к физическому способу определения момента появления взвешенной твердой микрофазы в жидкой среде с помощью ультразвука,Условия появления твердой взвешенной микрофазы в жидкостях возникают прп изменении температуры, например: в дизельном топливе при образовании парафиновой структуры, в солесодержащих растворах и органических растворах с различными температурами плавления компонентов, а также при химическом взаимодействии компонентов с образованием твердого осадка и при нагревании свыше 100 С реактивных и дизельных топлив, содержащих микропри меси гетероорг аники, Способ может быть использован для контроля момента начала кристаллизации жидкостей, момента появления твердых микропримесей в жидкостях, перекачиваемых по трубопроводам и для контроля фильтрации и степени загрязнения жидкостей твердыми микрочастицами,Известен способ определения момента появления твердой взвешенной микрофазы и степени помутнения жидкостей, который основан на измерении интенсивности света, рассеянного или поглощенного взвешенными частицами мутной среды.Недостатком известного способа является относительно низкая чувствительность определения появления в жидкости мпкроколичеств мелкодисперсных, взвешенных (и, особенно, оптически прозрачных) твердых частиц и, следовательно, относительно низкая точ ность определения момента появления твердой микрофазы, например, момента начала кристаллизации органически жидкостей.Другими недостатками являются невозможность применения известных способов для 10 анализа ца появление твердой взвешеннойфазы оптически слабопрозрачцых жидкостей; необходимость оптически прозрачных окон или стенок емкостей, что затрудняет промышленное использование указанных методов, на пример, для контроля при пониженной температуре за парафиновым структурообразовацнем в топливонефтепроводах или за осадкообразованием в подземных топливонефтехранилищах; невозможность использования ацали за для определения появления твердой мелкодисперсной фазы в больших объемах жидкости из-за светопоглощения последней, например, контроль за осадкообразованием в ранилищах большой емкости и т, д.25 Недостатком известного способа являетсятакже необходимость дополнительного перемешивания исследуемой среды с одинаковой интенсивностью для каждого анализа, например, при лабораторном определении момента ЗО начала кристаллизации жидкостей илп опре 4790303делении важной паспортной характеристики реактивных и дизельных топлив - температуры помутнения и т, д. Перемешивание исследуемой жидкости предотвращает в данном случае ее переохлаждение, а скорость перемешивания оказывает большое влияние на скорость кристаллообразования и, следовательно, на точность определения температуры кристаллизации.Таким образом, указанные недостатки известных способов определения момента появления твердой микрофазы в жидкостях затрудняют, а в ряде случаев промышленного и лабораторного анализа делают невозможным их практическое использование.Цель изобретения - повышение точности определения момента появления мелкодисперсной твердой микрофазы в жидкостях и жидких системах.Способ может быть использован для анализа оптически непрозрачных сред с большими объемами и не требует наличия прозрачных стенок или окон в емкостях с контролируемой жидкостью.Другой целью является повышение чувствительности анализа независимо от природы жидкой среды или образующейся твердой фазы.Поставленная цель достигается тем, что момент появления твердых частиц в жидкости определяют по появлению кавитации, возникающей при пропускании через жидкость ультразвуковых колебаний с амплитудой давления ниже кавитационной прочности жидкости.Сущность способа состоит в следующем.В контролируемую жидкую среду вводятся ультразвуковые колебания, амплитуда отрицательного давления которых меньше отрицательного давления, определяющего прочность данной жидкости на разрыв. Появление твердых микрочастиц - зародышей акустической кавитацпи, понижает порог прочности жидкости ниже рабочего акустического давления. Это приводит к возникновению кавитационной области, появление которой регистрируется по изменению сигнала с гидрофона. Дополнительно, если прп отсутствии кавитации в жидкости спектр принимаемого акустического сигнала содержал только одну рабочую частоту, то спектр кавитационных шумов по своему частотному составу приближается к спектру белого шума,П р и м е р 1, Исследования проводились с керосином марки Т 5 и дизельным топливом. Одну из жидкостей в объеме 375 см заливают в рабочую камеру. Температуру поддерживают в пределах 20+ 0,05 С. Ультразвуковые колебания с частотой 22 кгц от магнитострикционного излучателя вводят в жидкость через акустический трансформатор. Мощность ультразвукового поля выбирают ниже порога кавитационной прочности исследуемой пробы. Затем в камеру вводят кварцевый песок в количествах 1,0 - 0,5 - 0,3 г с размером зерен не более 10- см и 10- см, Во всех случаях 5 1 О 15 20 25 зо 35 4 О 4 г 50 55 60 65 4прочность жидкой среды нарушалась и присутствие твердой микрофазы фиксировалось по появлению развитой кавитационной области с помощью гидрофона.П р и м е р 2. В камеру при температуре 45 С заливают 35 см воды с растворенным в ней хлористым натрием в количестве 26,65 вес. , Мощность акустического поля с частотой 22 кгц выбирают ниже порога кавитации пробы, При понижении температуры системы до 25 С происходит выпадание в осадок - 0,2 г ИаС 1, Присутствие микрокристаллов ХаС 1 в воде понижает ее кавитацион. ную прочность ниже отрицательной полуволны давления акустического поля и в системе появляется развитая кавитационная область, которая фиксируется с помощью гидрофона. Нефелометрическим и турбидиметрическим способами образование твердой микрофазы в данном случае зарегистрировано не было. При понижении мощности акустического поля кавитационная область появлялась при более низкой температуре, что соответствует большому количеству выпавших в осадок микро- кристаллов ХаС 1.Меньшее количество закристаллизовавшегося ХаС 1 регистрировалось при повышенной мощности акустического поля. Однако в этом случае наблюдался некоторый разброс в воспроизводимости результатов регистрации момента появления микрокристаллов, объясняющийся близостью отрицательного давления поля к кавитационному порогу системы. Разброс результатов регистрации выпадания в осадок КаС в количестве менее 0,2 г значительно уменьшается при искусственном повышении порога кавитационной прочности системы с помощью дигазации пробы вакуумированием до анализа и соответствующем увеличении рабочей интенсивности акустического поля.Использование предлагаемого способа в совокупности с другими физическими методами определения характерных параметров жидкости позволит не только повысить точность определения момента появления твердой микро- фазы, но и решить ряд прикладных вопросов. Например, известен способ определения началакристаллизации органических жидкостей по температурным зависимостям. В момент кристаллизации температура среды некоторое время постоянна и на температурной зависимости появляется равная площадка, по которой определяется температура кристаллизации 1 р. Однако наличие примесей сдвигает и размывает указанный изгиб на температурной зависимости, что затрудняет точное определение 1,р, Применение способа для дополнительной фиксации момента появления микрокристаллов повысит точность определения 1,р, а также устранит возможность переохлаждения исследуемой жидкости за счет механического воздействия ультразвука на среду. С другой стороны, наличие растворенных примесей в органической жидкости изменит момент нача.479030 Составитель В. Закатов Редактор й. Коляда Корректор 3. Тарасова Техред 3. Тараненко Заказ 255218 Изд. Мо 1667 Тираж 902 11 одпнсное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раугпская наб., д. 45Типография, пр. Сапунова, 2 ла кристаллизации, что позволяет использовать способ для контроля за чистотой продукта при ведении технологических процессов органичсского синтеза,Предмет изобретения Способ определения момента появлениятвердой микрофазы в жидкостях путем про. пускания через жидкость ультразвукового излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, амплитуду давления пропускаемого излучения 5 выбирают ниже кавитационной прочностижидкости и регистрируют появление твердой микрофазы по возникновению кавитационной области.