Способ определения динамической вязкости жидкости

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 11 14 51)5 6 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКО стей, в частности к ротационны метрам, Способ заключается в и исследуемой жидкости в неподв ружный цилиндр, вращении вн цилиндра, замере крутящего мо следующем расчете коэффициен ческой вязкости. При это вращением внутренний цилиндр ют с постоянной скоростью пос относительно соосно располож ружного цилиндра в направлени сацией усилия перемещения и внутреннего цилиндра и опреде чину пьезокоэффициента вязкос фициент динамической вязкости м вискозиомещении ижный наутреннего мента и поий инсти Кабиолтаков ут ки та динамим перед перемещатупательно енного наи оси с фикположения ляют велити и коэф 1 ил,во СССР4, 1985. во СССР 1987,Я ДИНАМ И техникеристик ж ме- коформулам приведет к значительной погреш-. ности из-за неучета течения исследуемой жидкости на торце подвижного цилиндра.Способ определения динамической вязкости жидкости, включающий в себя помещение исследуемой жидкости в неподвижный наружный цилиндр, вращение внутреннего цилиндра, замер крутящего момента и последующий расчет коэффициента динамической вязкости 2), выбран за прототип,Недостатком прототипа является возможность определения только динамической вязкости. Кроме динамической вязкости к вязкостным характеристикам относят пьеэокоэффициент вязкости, который определяет влияние давления в жидкости на ее динамическую вязкость в соответсг звестного способа я точность опреде зкости. При реали етр помещается в олняет зазор межд движным цилинд при этом по извес вии с формулой,и =,и о е Р, где р о - вязкость при атмосферном давлении; а - пьезокоэффициент вязкости; р - давление в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ. И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИСКОЙ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТ(57) Изобретение относится крения вязкостных характе Изобретение относится к технике измерения вязкостных характеристик жидкостей, в частности, к ротационным вискозиметрам.Известен способ определения вязкости с помощью соосно-цилиндрических (ротационных) вискозиметров, Исследуемую жидкость помещают в зазор между двумя вертикально расположенными соосно цилиндрами 1, при этом фиксируется крутящий момент. По известному крутящему моменту, для заданных размеров цилиндров и известной угловой скорости вращения, определяется вязкость исследуемой жидкости.Недостатком и является недостаточна ления коэффициента вя зации способа вискозим жидкость, которая здп у подвижным и непо рами. Расчет вязкости тным 174 б 255 А 1жидкости. Знание пьезокоэффициента вязкости необходимо для жидкостей, работающих в условиях повышенных давлений, например смазок при обработке металлов давлением, смазок в парах трения и т.п.Цель изобретения - дополнительное определение пьеэокоэффициента вязкости и повышение точности определения вязкости,Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения вяэкостных . характеристик, основанному на помещении исследуемой жидкости в неподвижный наружный цилиндр, вращении внутреннего цилиндра, замере крутящего момента и последующем расчете коэффициента динамической вязкости, перед вращением внутренний цилиндр перемещают с постоянной скоростью поступательно относительно соосно расположенного наружного цилиндра в направлении оси с фиксацией усилия перемещения и положения внутреннего цилиндра, величину пьезокоэффициента вязкости при этом определяют из решения уравнения4 ьй н,р,:м е" Е И -й)11где а - пьезокоэффициент исследуемойжидкости;чо - скорость поступательного перемещения внутреннего цилиндра;Н 1 - высота кольцевого зазора;,и о - коэффициент динамической вязкости исследуемой жидкости при атмосферном давленииМ = (йн + йо ) и -- (йн - йо ),г г Йн г гЙоР - усилие перемещения внутреннегоцилиндра;Ио - радиус внутреннего цилиндра;Вн - внутренний радиус наружного цилиндра,а коэффициент динамической вязкости определяют по формулегде Мкр - крутящий момент, прикладываемый к внутреннему цилиндру;й)- угловая скорость вращения внутреннего цилиндра,Ро - площадь сечения внутреннего цилиндра;Нг - расстояние от торца внутреннего цилиндра до дна наружного цилиндра.На чертеже изображена. схема реализации способа,Сообщение внутреннему цилиндру поступательного движения с постоянной скоростью относительносоосно расположенного наружного цилиндра в направлении оси вискозиметра приводит к увеличению давления в объеме жидкости,5 10 заполняющей неподвижный цилиндр вискозиметра. Давление будет увеличиваться по мере опускания внутреннего цилиндра,при этом жидкость начнет вытесняться из 15 под внутреннего цилиндра через кольцевой зазор; Увеличению давления соответствует.определенное усилие сопротивления жидкости, которое зависит от вязкостных характеристик жидкости, геометрических соотношений вискозиметра, Из закономерностей течения исследуемой жидкости в кольцевом зазоре определяется распределение скорости чх течения жидкости в кольцевом зазоре 20 25 Г/Рн 1 дР ( Е 2 к2 1)т Ро/ч фгоЛч 30 где бр/бх - градиент давления жидкости внаправлении оси вискозиметра;г - текущая координата.Определяя расход жидкости через произвольное по высоте сечение кольцевого за зорагл вц=.Гчгбгб р (2)о яопосле подстановки выражения (1), интегри рования и упрощений, находят градиентдавления бр/бх. Выражение для градиента,бр/бх интегрируется относительно р с уче-том изменения вязкости от давленияМ= роеР, (3) 45 после решения дифференциального уравнения и определения постоянной интегриро.вания иэ граничного условия рх - 0 = 0определяют распределение давления по высоте кольцевого зазора, которое при х = Н 1 50 дает давление жидкости под внутреннимцилиндром вискозиметра, Суммируя давление по площади цилиндра и касательныенапряжения, действующие на поверхностивнутреннего цилиндра, находим условие со противления поступательному перемещению внутреннего цилиндра, из которогополучается уравнение для определения пьезокоэффициента вязкости1746255 5При проведении исследований замеряется р как функция переменного Н 1, Максимальное. значение р .будет соответствовать максимальному Н 1,На второй стадии испытаний дается вы . держка по времени в течение 3-5 с для выравнивания давления под внутренним.цилиндром и производится вращение внутреннего цилиндра по аналогии с прототипом. При этом фиксируется крутящий 15 момент, который складывается из момента на преодоление сопротивления вязкого течения в кольцевом зазоре Мкр 1 и момента : на преодоление сопротивления вязкого те- чениЯ в донной части вискозиметРа М,р 2, Из 20 закономерностей течения жидкости рассчи- тываютсЯ Мкр 1 и Мкр 2, нахоДитсЯ сУммаР- ный момент, через который определяется динамический коэффициент вязкости25 30 ЬсР/н ф й Д 35. где а - пьезокоэффициент вязкости исследуемой жидкости;чо - скорость перемещения внутреннего цилиндра;40 Н 1 - высота кольцевого зазора;4 о - коэффициент динамической вязкости исследуемой жидкости при атмосферном давлении45, М (Вг +Во)п (Вн . Во)Вн 2 2,Р - усилие перемещения внутреннегоцилиндра;Во - радиус внутреннего цилиндра;Вн - внутренний радиус наружного ци линдра;а коэффициент динамической вязкости определяют по формуле 55 МкоУо р В 2 Н гН Оп )о С помощью формулы (5) определяется динамическая вязкости, после подстановки в уравнение (4) и его решения определяется пьезокозффициент вязкости исследуемой жидкости,П р и м е р. Исследовались вязкостные. характеристики минерального масла индустриального(веретенное). Масло при. температуре 25 С залили в наружный цилиндр вискозиметра с Вн = 52 мм, затем установиливнутренний цилиндр с Во = 50 мм и стали перемещать его поступательно со скоростью ч = 0;1 м/с. Масло. начало выдавливаться в кольцевой зазор, по мере опускания усилие стало возрастать и в конечной стадии сдавливания оказалось равным Р = 245 Н, Этому усилию соответствовало Н 1 = 50 мм и Н 2 = 50 мм, Движение внутреннего цилиндра прекратили, после выдержки 5 с усилие Р снизилось до нуля, что свидетельствовало о выравнивании давления под внутренним цилиндром, Вращение внутреннего цилиндра со скоростью о= 10 привело к возникновению Мкр = 0,0162 Н м. Зафиксировав Р и М"Р, выполнили расчет динамической вязкости р о = 8 х 10 . Па с, после подстановки в уравнение и его решения получили значение пьезокоэффициента вязкости а= = 25 х 10 м/Н. По сравнению с известными способами определения вязкостных характеристик изобретение позволяет определитьне только коэффициент динамической вязкости жидкостей, но и значение пьезокоэффициента вязкости; повысить точностьопределения динамической вязкости путем учета влияния донной части вискозиметра,Формула изобретения Способ определения динамической вязкости жидкости, включающий в себя помещение исследуемой жидкости в неподвижный наружный цилиндр, вращение внутреннего цилиндра, замер крутящего момента и последующий расчет . коэффициента динамической вязкости, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью . дополнительного определения пьезокоэффициента вязкости и повышения точности определения вязкости, перед вращением внутренний цилиндр перемещают с посто янной скоростью поступательно относительно соосно расположенного наружного цилиндра в направлении оси вискозиметра с фиксацией усилия перемещения и положе. ния внутреннего цилиндра, величину пьезокоэффициента вязкости при этом определяют из уравнения Мко1746255 Составитель И,ПавлеТехред М.Моргентал Редактор Н,Лазаре орректор П.Гереши Заказ 2389 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 льский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 роизводственно-из где Мко - крутящий момент, прикладываемый к внутреннему цилиндру;со - угловая скорость вращения внутреннего цилиндра. Н 2 - расстояние от торца внутреннего цилиндра до дна наружного цилиндра;Ро - площадь сечения внутреннего цилиндра,