Капиллярный вискозиметр с постоянным перепадом давления

09) (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1 6 01 М 11/Об ИЕ ИЭОБРЕТЕ ВИДЕТЕЛЬСТВ АВТОРСИ повышения унрощения ивная емкости расположены ределяемым точности методик ыполн друг к нз выр О, = агссо Ггчем . д =1 где О и д - внутренни сливн1 и- козффицнатяжекости,- ускоре ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Рафиков С, Р. и др, Ввведение в физико-химию растворов полимеров. М., "Наука", 1973, с. 194.2, Рафиков С, Р, н др, Ввведение в физико-химию растворов полимеров. М., "Наука", 1978, с. 197 (прототип). (54) (57) 1, КАПИЛЛЯРНЫИ ВИСКОЗИМЕТР С ПОСТОЯННЫМ ПЕРЕПАДОМ ДАВЛЕНИЯ, включающий мерную емкость, сооб щающуюся через капилляр со сливной емкос. тью, и измерительную систему, о т л и ч ас я тем, что, с цельюизмерения вязкости низмерения, мерная и слы цилиндрическими иругу под углом о онжения ие диаметры мерноий емкостей, м; иент поверхностногоз ння и плотность жид/м, кг/м3, ние сюп тяжести, м/с2. Висйозиметр по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью измерения вязкости при различных градиентах скорости в течение одного испытания, мерная емкость выполнена 1054740в виде чередующихся цилиндрических участков с постоянным внутренним диаметром и проточ. ных камер, внутренний диаметр которых отличен от,диаметра. цилиндрических участков.1Изобретение относится к приборам дляизмерения вязкости, преимущественно неньютоновских жидкостей, и может найти применение, например, для определейия характерис.тической вязкости растворов полимеров.Известен капиллярный вискозиметр дляисследования реологических характеристикненьютоновских сред. Вязкость определяетсяпо времени опорожнения мерного объема приистечении жидкости через капилляр и перепадом давления, под действием которого происходит истечение. Перед измерениями этотвискозиметр калибруют по жидкостям с из.вестной вязкостью для определения калибро.вочной постоянной, которая используется вовсех дальнейших вычислениях 1) .Вискозиметры этого типа являются наиболее простыми по конструкции, однако ониобладают одним недостатком. По мере истечения исследуемого раствора уменьшаеты перепад давления. Это вносит определенную ошибку в результаты, измерений. Прн исследованииненьютоновских жидкостей в области большойнелинейности градиентной зависимости вязкости ошибка возрастает,Наиболее близким к предлагаемому является капиллярный вискозиметр с постояннымперепадом давления, включающий мерную емкость, сообщающуюся через капилляр сосливной емкостью, и измерительную систему,Потеря гидростатического напора, вызваннаяопорожненнем мерной емкости, компенсируется увеличением давления в нем газа 21,Однако использование этой конструкциинамного усложняет методику проведенияэксперимента, поскольку регулировка подачи газа в внскозиметр производится вручную.А неточности, присущие всем ручным регулировкам, в данном случае являются источником ошибок при определении перепада и,следовательно, вязкости.Целью изобретения является повьппениеточности измерения вязкости и упрощенияметодики измерения,Эта цель достигается тем, что в капиллярном вискозиметре с постоянным перепадомдавления, включающем мерную емкость, со-причем Мерная емкость 1 сообщается через калиброванный капилляр 2 со сливной емкостью 3.Данные емкости выполнены цилиндрическимии расположены друг к другу под угломо .Вискозиметр работает следующим образом.Под действием гидростатического напораНо происходит истечение. Опорожняется мер.ная емкость 1 и заполняется спивная емкость3. За некоторое время уровень жидкости вмерной емкости 1 перемещается из положения Ао в положение А, В сливной емкости 3мениск жидкости за это же время перемеща.45 ется из положения Бо в положение Б. Заэто же время объем жидкости в мернойемкоЪобщающуюся через капилляр со сливнойемкостъю, и измерительную систему, мернаяи спивная емкости выполнены цилиндриче.скими и расположены друг к другу под уг Лом2сс=агссоб(1)3 ЭЯГ-, 2)где с - внутренний диаметр мерной емкости, м;О - внутренний диаметр сливной емкоВсти, м;5 - поверхностное натяжение исследуемой жидкости, Н/м;- плотность исследуемой жидкости,кг/м;- ускорение силы тяжести, м/с ..ЯКроме того, с целью измерения вязкостипри различных градиентах скорости в течениеодного испытания, мерная емкость выполненав виде чередующихся цилиндрических учаотков с постоянным внутренним диаметром инроточньцс камер, внутренний диаметр кото.рых отличен от диаметра цилиндрическихучастков.На фиг, 1 показан вискозиметр, заполненный исследуемой жидкостью, общий вид; нафиг. 2 - конструкция вискоэиметра, позволяющего при одной заправке снимать градиентную зависимость вязкости.где Д - диаметр проточной камеры, м,20Равенство расходов жидкости в мерной исливной емкости запишется аналогично ра.венству (6) для варианта вискозиметра нафиг. 1А) (Б - Б) ов (А - А),учитывая соотношение (7), получим(Бо Б)(Ао А)Иными словами, при прохождении менискомпроточной камеры, уровень жидкости в сливной емкости снижается на большую величину,30 Вследствие этого увеличивается гидростатиче.ский напор,Методика определения вязкости на описан.ных вискозиметрах аналогична используемойпри работе на вискозиметрах Уббелоде иЭйгнера.Время опорожнения мерного обьема опре-деляют благодаря измерительной системе ввиде фотоэлектронного хронометра.Благодаря выполнению в капиллярном ви49 скозиметре с постоянным. перепадом давлениямерной и сливной емкостей цилиндрическими,расположенными друг к другу под углом сб,определяемым из описанного соотношения,ловьшиется точность измерения вязкости, и,45 кроме того, упрощается методика измеренийпо сравнению с методикой, употребляемойдля известных вискозиметров с постояннымперепадом давления,3 1054сан уменыпается, а в сливной емкосэи 3.увеличивается на одну и ту же величину дЧч 1р,Ч = - (А -А)А 4 о (3)г5и дЧ = - ХЬ(4)соответственно.Здесь Х - длина сливной емкости, задол.ненной жидкостью за время измерения. Про.екция этого отрезка на вертикальную ось10.равна разности уровней Бо и Б(Бо - Б) =(А - А).Это значит, что на сколько уровень жидкости понижается в .мерной емкости 1, настолько же он понижается и в аливной емко.сти 3; Следовательно, истечение в данномвискозиметре при соблюдении условия (1)происходит при постоянном перепаде давления, Условие (2) получено эмпирически, Оноограничивает диаметр дриемной емкости стем, чтобы исследуемая жидкость удерживалась в ней за счет сил поверхностного натяжения в "подвешенном" положении.Дпя того, чтобы при одной заправке снимать градиентную зависимость вязкости, мер.ную емкость выполняют в виде чередующихсяцилиндров 4 с одинаковыми внутренними диаметрами и проточных камер 5 произвольно.го диаметра.Вискозиметр этой конструкции работаетаналогично описанному,При движении мениска в цилиндрах 4истечение происходит с постоянной скоростью - при постоянном перепаде давления,1 7404Однако при прохождении им проточных ка.мер 5 условие (1) нарушается. Легко видеть, что если диаметр проточных камер 5 больше диаметра цилиндров 4, то каждый последующий цикл истечения - прохождение менискомцилиндрических участков - происходит под действием большего перепада. В противномслучае истечение в каждом последующем цик. ле происходит под действием все меньшего именьшего перепада давлений.Рассмотрим первый случайД,ь ДТогда условие (1) или, что то же самое,, Редактор С.Тимохин Заказ 9094/49ВНИИП Тираж 873И Государственного комиделам изобретений и открМосква, Ж, Раушская на та СССРпийд, 4/5 орректор А, Лзятко