Способ определения времени релаксации вязкоупругой жидкости

20 Как видно из графика фиг. 2,-47в ламинарном режиме- (сплошнаяКе0 линия). При определенной, зависящей от концентрации скорости кривые сопротивления для растворов полимеров начинают отклоняться от ламинарной кривой из-за появления эластичес. кой турбулентности. Величины пороговой скорости Ч, соответствующие точке отхода кривых сопротивления от ламинарного закона, измеренные на 1 12655Изобретение относи 1 ся к техникеопределения реологических свойстввязкоупругих жидкостей, а точнее -к технике измерения их сдвиговыхупругих характеристик - времени релаксации и модуля сдвига (модулявысокозластично 6 ти), соответствующихмалым частотам возмущений в линейнойобласти поведения, в том числе упругих характеристик жидкостей малой 10вязкости,Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых временрелаксации в сторону меньших значений и упрощение способа в области малых частот возмущений.Сущность способа. состоит в том,что деформирование жидкости осуществляют путем ее пропускания через канал переменного сечения с известным характерным гидродинамическимразмером Й, и определяют скорость Ч,при которой наступает эластическаятурбулентность. Искомое время релаксации 6 вычисляют согласно формуле 25ЙО Ые- ЧЭв которой безразмерная величина6 ЧНе в - является критическим значениЙ 30ем числа Вейссенберга, предварительйо определенным по скорости наступления эластической турбулентности Чпри пропускании вязкоупругой жидкостис известным временем релаксации 6через геометрически подобный канал351размером ЙНа фиг. 1 схематически изображенпример выполнения канала с переменным поперечным сечением; на фиг,2 -кривые зависимости коэффициента сопротивления 3 от числа Рейнольдса Кедля ньютоновской жидкости и концентрированных растворов полимеров; нафиг, 3 - кривые зависимости коэффици 45ента сопротивленияот числа Рейнольдса Ке для воды и водного раствора полимера малой концентрации,П р и м е р. Проводят измерениявремени релаксации и модуля сдвигаразбавленного до концентрации в несколько миллионных долей водногораствора полиоксиэтилена .молекулярной массы в несколько миллионов,В качестве рабочих элементов берутканалы с переменным квадратным сечением (фиг. 1) состоящие из 10 периодов сжатие-расширение. Узкиеучастки со стороной квадрата а и 43 3длиной 2,5 а чередуются с широкимиучастками со стороной квадрата 2,5 ои такой же длиной. Отдельные деталиканала изготавливают из оргстекла,после чего склеивают. Критическоезначение числа Вейссенберга для таких каналов определяют при теченииконцентрированных растворов того же .полимера по каналу с о=0,4 см. Величину времени релаксации концентрированных растворов определяют методомгармонических колебаний на реогониометре Вейссенберга. Амплитуда колебаний достаточно мала, чтобы оставаться в линейной области поведения растворов. На фиг. 2 представлены кривыезависимости коэффициента сопротивленияканала с о=0,4 см от числа Кедля ньютоновской жидкости (была использована смесь воды и глицерина)залитые кружки и концентрированныхводных растворов полиоксиэтилена:0,25% (пустые кружки), 0,5 Х (залитыетреугольники), 0,757 (пустые тре"угольники). При вычислении безразмерных параметров в качестве характерного размера берут величину гидравлического диаметра узкого участка кана 2 ола Й= в , в качестве характерной скоЛрости - средняя скорость в узкомучастке, связанная с измереннымв экспериментах объемным расходом а4 асоотношением Ч"-=-. Коэффициентя,р оГсопротивления подсчитывают по измеренному перепаду давления ар на входеЙ Р (и выходе из канала-. --- (11 РЧ/2длина канала). Величину вязкости концентрированных полимерных растворов при расчете числа Ке берутиз сдвиговых измерений на реогониометре при среднем значении скорости8 Чсдвига - ,Й3 1265543реогониометре времена релаксации 6при Ф-ф 0 и эффективные вязкости 1,соответствующие скоростям сдвигав области порога. сведены в таблицу,В последнем столбце таблицы даны Ч ф с 0,07 29,6 4,6 0,07 0,25 4,7 14,1 0,5 0,15 0,17 4,5 5,8 0,35 0,30. 0,75 Найденная величина критического значения числа Вейссенберга была использована при измерении времени релаксации водного раствора полиоксиэтилена концентрацией 5 ррш (510 Е) при 23 С. Измерения выполняют с помощью двух различных по размеру каналов. Данные экспериментов приведены на фиг. 3. Залитые кружки - данные цля течения раствора по каналу со = 0, 1 см, пустые кружки - данные для течения раствора по каналу с о,= "0,06 см, крестики - данные, полученные при течении воды. Сплошная линияЗА 47 соответствует= в . По найденной из Кеэтих графиков пороговой скорости определяют время релаксации раствора. Оно оказалось равным 1,4 х 10 с и 40 1,38 х 10 с по измерениям в каналах с величиной а=0, 1 см и 0,06 см соответственно.Г рассчитанные по приведенным величинам О, Ч и д значения числа Вейссенберга. В среднем с точностью +2 Хкритическое значение Уе постояннои равно 4,6.о=0,4 .см; 4:0,451 см,23 СФормула изобретения Способ определения времени.релаксации вязкоупругой жидкости, основан" ный на ее деформироваиии, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых времен релаксации в сторону меньших значений и упрощения способа в области малых частот возмущений, жидкость пропускают через канал переменного сечения характерного гидродцна-. мического размера Е, измеряют скорость течения Ч в момент появления эластичной турбулентности, а время релаксации 9 вычисляют по формулей8 =Уе- где Ие - критическое значение числаВейссенберга,предварительно найденное с использованием геометрически подобного канала и жидкости с известньм временем релаксации.1265543 фо ф 1 Ю 8 е Составитель В.ВощанкинТехред ИХоданич Корректор А.Зимокос Редакто аиова писноеета СССРрытийя наб., д, 4/ Заказ 5651/35 аж 778 По сударственного коми ам изобретений и от осква, Ж, Раушск Производственно-полиграФическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Тир НИИПИ Го по дел 13035, о о о , о Ф+ф ффффф ЪФ+