Способ измерения вязкости жидкости

(19) И 1) ГОСУДАРСТВЕННЬ 9 КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт металлургии Уральскогоотделения АН СССР(56) Швидковский Е.Г. Некоторые вопросы вязкости расплавленных металлов.И,; ГИТТЛ, 1965, с. 83.Смиттлз К.Дж. Иеталлц. Справочноеизд. Пер, с англ, - И.: Металлургия,1980, с. 437-439.Авторское свидетельство СССР1286944, кл. С 01 М 11/00, 1985.(54) СПОСОЬ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ(57) Изобретение относится к вискози"иетрии и может быть использовано в Изобретение относится к вискозиметрии и может быть использовано в металлургии для измерения вязкости металлических и шлаковых расплавов.Цель изобретения - повышение точ" ности измерения кинематической вязко. сти путем устранения влияния контакта с измеряемой жидкостью.На Фиг.1 представлены первце максимумы диФракционной кривой для эталона (жидкий Я) при 1500 С (кривая 1) и для сплава М-Се (Ь 5 ат.4 И) при 1500 С (кривая 2), крестиками отмеченц:.кспериментальные точки;;51)4 С 01 И 23/20, / металлургии для измерения вязкости металлических и шлаковых расплавов, Целью изобретения является повышение точности измерения кинематической вязкости путем устранения влияния контакта с измеряемой жидкостью. Эталонную и измеряемую жидкости,облучают рентгеновским излучением, Максимальные интенсивности сравниваемых диФракционных пиков нормируют к одной величине. Определяют площади верхних частей этих пиков, основанием которых является одинаковый интервал вектора рассеяния, Вязкость жидкости рассчи" тывают по соотношению=-П /Пгде 4- вязкость измеряемой жидко-сти 4 э вязкость эсалоннои жидко сти; П. - площадь под диФракционным пиком измеряемой жидкости; П - площадь под диФракционным пиком эталонной жидкости, 2 ил 2 табл.гс на Фиг.2 - зависимость площади Пот кинематической вязкости 1.Способ осуществляют следующимобразом. Измеряют зависимости диФракции рентгеновского излучения измеряемой и эталонной жидкостей от модуля вектора рассеяния. Максимальные интен-. а сивности сравниваемых дифракционных пиков нормируют к одной величине.Определяют плоцади верхних частей этих пиков, основанием которых является одинаковый интервал вектора рас 1520112сеяния, Вязкость жидкости рассчитывают по соотношению" кт П,кПвт фгде- вязкость измеряемой жидкоМ5сти;вязкость эталоннои жидкостиП - площадь под дифракционнымпиком измеряемой жидкости;П - площадь под дифракционнымпиком эталонной жидкости.Эталоном может служить любая жидкость, для которой известна величина вязкости.Способ реализуют с помощью дифрак тометра с горизонтальной осью вращения, с 6 - В сканированием, при котором поверхность образца постоянно занимает горизонтальное положение, Тигель с образцом размещается в высокотемпе ратурной приставке.П р и и е р, При осуществлении способа для системы Ях-Се в тигель помещают оЬразец или его компоненты в твердом состоянии. Откачивают воз дух из приставки до 10 10 -з Па, заполняют ее аргоном или гелием и на" гревают образец до расплавления, Для длины волны излучения йоК первый максимум дифракционных кривых полно" стью размещается в интервале углов 1,5( 8 15 ф, что соответствует изменению вектора рассеяния 8 4 Овха д /Л от 0,16 до 4,6 АОпределяют величину интенсивности первого максимума дифракционной кривой эталона. В данном примере за эталон принят жидкий никель. Снимают вторую дифракционную кривую (другая жидкость, другой достав) для 83. = -0,16 я- М,6 Д , определяют величину интенсивности ее первого максимума Е (Бг),где Бг - положение первого максимума на второй дифракцион" ной кривой. Устанавливают трубку и счетчик под углом дифракции, соответствующим Б , работают с теми же коллиматорами, изменяют напряжение и ток на рентгеновской трубке с помощью блока питания так, чтобы интенсивность стала равна Е , т.е. Х (8)50 =Е,(8,). После этого с теми же коллиматорами, анодным током и напряжением на рентгеновской трубке, установленными в процессе выравнивания величины первого максимума дифракционной кри" вой, записывают на самописце дифракционную кр ую д =1,Ь - 1 , На фиг.1 приведены первые максимумы для жидкого И, принятого за эталон, и сплава И-Се (65 а т,4 М 1) при 1 00 С, Е -Ег=Ц 000 имп/с, Б,=3,09 АЫг= =3,0 М, Таким оЬразом, получают набор дифракционных кривых (Б = =0,16 А- 4,6 А ), для которых выравнены величины первых максимумов, т.е.Е (8) =Е ,(8,)==Е,(Б,)=Е,(Б;). Затем от первого максимума (при измерениях вязкости расплавов целесообразно использовать первый пик, так как его интенсивность максимальна по сравнению с остальными пиками дайной дифракционной кривой, а ошибка в значениях его интенсивности минимальна и не превышает 0,64) кривой 1 (жидкий никель - эталон) прямой 3, параллельной оси абсцисс, отсекают Фигуру АВ,С величина основания которой12 1 фгде Бги 8- аЬсциссы точек С, и А пересечения кривой 1 и прямой 3.Для кривой 2 (Фиг,1) подбирают такую прямую 11, параллельную оси абсцисс, отсекающую Фигуру АВСг, величина основания которой81 = БгГБг 1=181где Бгги Бг, - аЬсциссы точ С и Аг пересечения кривой 2 и прямой 4,Для всех п 1,2,3п дифракционных кривых подобным образом строят Фигуры А;В;С;, основанием которых является постоянный по величине интервал вектора рассеяния Д Б=д 8 =й Б = =ДБ аБ дБ,. Находят площади и Фигур АВС (.=1,2 п) и по их величине йз выражения (1) определяют вязкость каждой жидкости, Для эталонной жидкости (расплава Ях при Т =100 ф)6,02 10 м 2/с и П3, 15 отй.ед. В табл.1 приведены величины площадей П , рассчитанные по ним величины кинематической вязкости 4, их абсо" лютные погрешности для предлагаемого способа, а также значения кинемати-ческой вязкости , полученные методом Швидковского, их абсолютные погрешности для различных составов системы Я-Се при 1500 С.Приведенные данные, а также Фиг.2 иллюстрируют пропорциональную зависимость между площадью П и кинематичес", кой вязкостьюВ табл.2 приведены величины площа- ди П, рассчитанные по ним величины кинематической вязкости , абсолют-5 1520412 6 ная погрешность предлагаемого спосо- ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ба для различных металлов вблизи температуры плавления, а также величины СпосоЬ измерения вязкости жидко: кинематической вязкостис аЬсолют- сти,с использованием электромагнитно 5ными погрешностями по данным справоч- го излучения, о т л и ч а ю щ и й с я ника, тем, что, с целью повышения точностиОсновной вклад в погрешность изме- измерения путем устранения контакта рения вязкости вносит ошибка в опре- с измеряемой жидкостью, эталонную и делении. площади под дифракционным макизмеряемую жидкости облучают электросимумом, которая в свою очередь лими- магнитным излучением рентгеновского тируется статистической ошибкой счета. диапазона длин волн, определяют завиОтносительное среднее квадратичное симости дифрагированного излучения отклонение Е =1/10) где Я - число за- от вектора рассеяния и измеряют пло" регистрированных импульсов, скорость 15 щади верхних частей дифракционных съемки первого дифракционного макси- пиков, приведенных к одной максималь. мума выбирается такой (время съемки ной интенсивности и имеющих равные .20 мин чтоЬы при угле дифракции, основания, а вязкость рассчитывают соответствующем положению первого по соотношению максимума, набиралось И=100000 импуль 20 1 = 1,). И/П) сов, чему соответствует Е = 0,33. где 1 - вязкость измеряемой жидко- Оценка относительной погрешности Ести; вычисления величины площади П под ди, - вязкость эталонной жидкости; фракционным максимумом дает Е 0)5. П- площадь верхней части диПолагая, что вязкость эталонной жид фракционного пика измеряе" кости известна точно, на основании мой жидкости; формулы (1) получаем, что погрешность П т - площадь верхней части диизмерения вязкости жидкостипредла- фракционного пика эталонной гаемым способом составляет менее 1. жидкости,Т а б л и ц а 1а т ит ее веет е тваваее еа тю в и тОе) П) 4, х 10, д 1 х 10, 4 х 10 ) а 1 х 10 т )ат . Оь отн, ед, м 2/с м 2/с м/с м 2/сттеееаае е ее веете т ве итает тЮЮЮПредлагаемый способ Метод Швидковскогоеаа ае0 3,15 6,02 0,06 6,02 0,1019 2,40 4,59 0,04 4,32 0,0724 2,13 4,07 0,04 4,00 0,0630 2,15 4,11 0,04 3,84 0,0635 2,12 4,05 0,04 3,80 0,0640 1,91 3,65 0,04 3,72 0,0650 1,58 3,02 0,03 3, 12 0,0561 1)20 2,29 0,02 2,32 0,0388 0,66 1,26 0,01 1, 12 002100 0,64 1,22 0,01 1,08 0,02е е ее ееееи еееет ю витт витиюи а и таТаблица 2 П) 1,х 10тй, ед, м 2/с едлага 14 89 О, 08 1560 7;84 О0 06 1530 5,39О, 03 1100 2,88 0О,ОЗ 250 2,64 О0 О 1100 О . О 7,91 5,52 2,91 2,721 1,42 20 е а1520412 3 Я Ы 3 Ф,УГюмЯР /ЩЕГЛААЯ ф 4 ВВФЫ оставитель В.Вороновехред Л, Олийнык Корректор Э.Лончакова а ктор ица Подписно Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 6749/44 Тираж 789ВНИИПИ Государственного комитета по из113035, Москва, Ж,етениям и открытиям при ГКНТ СС шакая наб д. М 5