Первичный преобразователь вязкости жидких сред

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК1420467 а) 4 б 01 М 11 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О ССРРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ПЕРВИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЯЗКОСТИ ЖИДКИХ СРЕД(57) Изобретение относится к технике измерения вязкости жидкости. С целью обеспечения возможности исследования малых количеств образцов в качестве первичного преобразователя вязкости применяют электрохнмический диффузионный датчик рО. В основу измерений положена зависимость отношения установившихся значений диффузионных токов при наличии и отсутствии перемешивания исследуемой среды в зоне активной поверхности датчика от ее вязкости при прочих неизменных условиях. Для проведения анализа требуется не более 1 О - - 10 г исследуемого вещества. 2 ил.Изобретение относится к технике измерения вязкости, в частности к первичным преобразователям, служащим для измерения вязкости жидких сред.Цель изобретения - обеспечение воз 5 можности исследования малых количеств образцов. 1= 1( р 02,где р 02 - напряжение кислорода;)с - коэффициент пропорциональности.40Величина коэффициента пропорциональности характеризует скорость поступления молекул 02 к активной поверхности индикаторного электрода и определяется выражением45 п Р - + - + - а Ь 8 к Э М Рн.с количество электронов, участвуюгцих в электрохимическойреакции;число Фарадея;площадь индикаторного электрода;толщина слоя внутреннего 55электролита, газопроницаемоймембраны и диффузионной области соответственно; где ив а, Ь, о -На фиг, 1 изображен схематически датчик р 02, на фиг. 2 - кривая зависимости отношения установившихся значений 10 диффузионных токов датчика при наличии и отсутствии перемешивания исследуемой среды от ее вязкости.Электрохимический диффузионный датчик рОо Кларка, работаюший по принципу измерения тока восстановления кислорода, включает в себя электродную систему, состоящую из индикаторного поляризуюшегося электрода (катода) 1 и опорного электрода 2 сравнения, помещенных в электро: лит 3. Электродная система отделена от 20 анализируемой жидкости 4 газопроницаемой полимерной мембраной 5. Перемешивание анализируемой среды 4 в зоне рабочей поверхности датчика осуществляется электромешалкой 6.Для измерения вязкости исследуемой жид кости на электродную систему датчика подают напряжение, обеспечивающее поляризацию индикаторного электрода 1 на величину потенциала, соответствующего предельному току электрохимического восстановления кислорода. Ток деполяризации индикаторного электрода, обусловленный ионизацией молекул кислорода на нем по реакции;02+ 2 Н.О+ 4 е -4 ОН (1)пропорционален напряжению кислорода в анализируемой жидкости 4:.15 Рэ, Рн, Р.с - газопроницаемость указанныхсоставляющих приэлектродной области датчика.При этом диффузия через мембрану 5 и приэлектродную область электролита 3 в датчике обусловлена, в основном, конкретными конструктивными параметрамиосамого датчика. Член - выражения (3),Рнсучитывающий свойства диффузионной области, определяется в исследуемой жидкости конвективным переносом и величиной молекулярной диффузии кислорода,При включении электромешалки 6 определяющую роль играет конвективный перенос, при отключении мешалки - процесс молекулярной диффузии растворенногокислорода.Конвективная составляющая представ,.ляет собой перенос молекул в зону ионизации вместе с потоком движущейся жидкости при перемешивании или принудительной циркуляции, При этом величинаконвективного массопереноса выражаетсяуравнением1 ков = Чп.с. с 02, И)где Ъ - объемная скорость движения исследуемой жидкости;с 02 - концентрация кислорода в ней,Молекулярная диффузия обусловленапереносом молекул растворенного кислородапод действием градиента концентраций.Массоперенос за счет молекулярной диффузии кислорода в исследуемой жидкости,направленный к реакционной зоне датчикарОп, можно выразить уравнением вида1 дФ =Р град.сОт (о)где 0 - коэффициент молекулярной диффу.фузии;град,сО - градиент концентрациирастворенного кислорода.Поскольку концентрация кислорода в зоне рабочего электрода датчика рОо близкак нулю за счет его электровосстановления в соответствии с уравнением(1),то выражение (5) с небольшим прибли;кениемможно записать в виде1 н - Р сО, (6)Отношение потоков направленного переноса при наличии и отсутствии перемешивания исследуемой жидкости принимаетвид1 копв Чп.с.с 02 Ъп.с.1 пф Э с 02 Р При этом результируюшая сигнала отношения выходных токов датчика рО при наличии и отсутствии перемешивания практически не зависит от действующего значения концентрации кислорода.Коэффициент молекулярной диффузии анализируемого газа в соответствии с известным уравнением можно представить ввиде Р-Ке 1 ф где К - константа жидкости;% - энергия активации;- постоянная Больцмана;Т - температура жидкости,Вязкость жидкости в зависимости отее температуры изменяется по закону 10 т 1 -Теф 1 кокв Ъ о.с.1 к.ф + КТ 20 т.е. работу датчика р 02, используемого в качестве первичного преобразователя вязкости, можно описать следующим уравнением: Подставляя уравнение (9) в уравнение (8), получимР - КТт 1 уо) " а уравнение 7 принимает вид Таким образом, при контролируемой величине Ч./КТ значение вязкости исследуемой жидкости определяется отношением выходных токов датчика рО при наличии и отсутствии перемешивания.Изображенная на фиг. 2 зависимость отношения установившихся значений диффузионных токов электрохимического. датчика рО от вязкости исследуемой среды подтверждает правильность сделанных выводов. Измерения проводили на водных растворах глицерина с известными табличными значениями вязкости.Изобретение обеспечивает возможность исследования проб малых объемов. Это позволяет расширить область применения изобретения в биологии и медицине при анализе ценных и редких образцов. При этом количество материала, необходимое для проведения анализа с применением предлагаемого преобразователя, значительно меньше по сравнению с известными устройствами и определяется величинами порядка 10 - 1 О г. фор иула азобретенияПрименение электрохимического диффузионного датчика парциального давления кислорода в качестве первичного преобразователя вязкости жидких сред.1420467 2 Кои 8 тавитель В. Филатоваед И. Верее Корректж 847 Подписта СССР по делам изобрете- 35, Раушская наб., д. 4/предприятие, г. Ужгород, ул Со ех Тир Редактор Л. Огар Заказ 4322/47