Способ определения плотности и вязкости жидкостей

(57) Сущ ния ша жидкос диненн клапан, тельном Ни т( ной тру формул кость и СО АН СССРшевСССР М. 972323 СР М. 527637 Я ПЛОТНОС ГОСУДАР СТ В Е ННЫ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИИ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТЕЙ Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в химической, нефтехимической, легкой промышленности и других отраслях народного хозяйства для исследования реологических характеристик жидких сред,Известен способ определения плотности и вязкости жидкостей в замкнутом сосуде путем измерения времени перемещения в исследуемой жидкости двух рабочих тел (шаров) на заданном отрезке пути, причем рабочие тела имеют постоянные размеры и различную плотность и расчет плотности и вязкости. Недостатком известного способа является увеличение количества рабочих тел, значительное время проведения измерений и расчета плотности и вязкости, недостаточная точность измерений плотности и вязкости.Наиболее близким техническим решением является способ определения плотности.и вязкости жидкостей с помощью избыточного давления, создаваемого пневмосистемой, и передаваемого через исследуемую жидкость рабочему телу (шару). ность изобретения: во время движера измеряют превышение уровня ти Н в дополнительном сосуде, соеом с измерительным сосудом через над уровнем жидкости в измерисосуде и по найденным величинам время движения шара в измерительбке на заданном отрезке пути) по ам определяют плотность рж и вязж исследуемой жидкости. 1 ил,В указанном способе для определения плотности исследуемой жидкости р 2 сначала плотность рабочего тела (шара) р 1 посредством избыточного давления доводят ( - до плотности исследуемой жидкости, а затем при нулевой скорости рабочего тела измеряют плотность жидкости, Сущность способоа предусматривает применение рабочего тела(шара) с первоначальной плотно- д стью, меньшей плотности исследуемой 4 жидкости, способного под действием внешних сил изменять свои размеры с сохране- С) нием формы и возвращаться к исходным 0) размерам, К внешним силам относится исследуемая жидкость, давление которой может быть изменено,При значительном порвышении давления рабочее тело(шар) уменьшает свой объ- а ем, плотность становится больше плотности исследуемой жидкости и.оно начинает двигаться вниз, при снижении давления оно возвращается в исходное состояние.Однако такой способ имеет недостаточную точность определения плотности и вязкости вследствие невозможности создания у рабочего тела идеальной сферы, что зако 1770822номерно отражается на его режиме движения и сказывается на некорректности результатов измерений, а также сложен восуществлении,Кроме того, невозможно в замкнутомсосуде, используя избыточное давление длярегулирования плотности рабочего тела,контролировать точнооть размера диаметрашара,Целью изобретения является повышение точности и упрощение определения,На чертеже изображено устройство. ре. ализующее предлагаемый способ.Устройство содержит измерительныйсосуд 1, рабочее тело (шар) 2, приемникиэнергии 3 и 4, подсоединенные к программному устройству 5, дополнительный сосуд6, соединенный с измерительным сосудом 1в нижней части через клапан 7, направляющую втулку 8 из неферромагнитного материала, внутри которой находится шток 9,имеющий в нижней части магнит 10,К штоку 9 подсоединен пружинный тросик 11, который с помощью ползунка 12может поднимать вверх и опускать внизшток 9.Для измерения высоты Н устройствоснабжено системой измерения, смонтированной в середине верхней части обоих сосудов, содержащей подвижнуюметаллическую измерительную линейку 13с ценой деления 1 мм, в нижней части которой жестко закреплены два Фиксатора 14 сотметкой на нуле линейки, и подвижныйползунок 15, имеющий с правой стороныФиксатор. Для измерения скорости движения рабочего тела 2, а соответственно иболее широкого охвата диапазона вязкостей, к примеру от ацетона до масел, в устройстве предусмотрено изменениенагрузки на рабочее тело 2 с помощью регулирования угла наклона,В широко распространенных вискозиметрах с помощью шарика углы наклонатрубки лежат в диапазоне 60-90 О, Системаизмерения углов содержит лимб 16 на 180 Ои Фиксатор углов 17.Устройство, реализующее способ, работает следующим образомУстанавливают оба сосуда 1 и 6 на заданный угол наклона а, открывают клапан7 и через один из сосудов 1 или 6 заливаютисследуемую жидкость, уровень которой устанавливают выше приемника энергии 3.Это расстояние Но необходимо для того,чтобы к первой отметке шар 2.подошел встационарном режиме движения,Начальное расстояние Но складываетсяиз двух величин: расстояние 40-50 мм (этавеличина принята из тех соображений, что и в вискозиметрах типа Хепплерэ с падающим шариком, первая отметка расположена на этом же расстоянии от стартового положения шара, чем и гарантируется выход ша 5 ра на стационарный режим движения доподхода к измерительному участку), и половины предполагаемого превышения уровня Н, т.е, Но=40-50+ Н/2, Но так как величина Н заранее неизвестна, то можно воспользо ваться для определения Но следующейоценкой, например, плотность стального шарика, который чаще всего используется в измерениях, принять 8 г/см, а плотность жидкости - 0,67 г/см, т.е. заведомо болеез15 низкую.Учитыая что Н = 16 гш, где гш - радиусшара, можно рекомендовать превышение начального уровня Но жидкости в измерительном и дополнительном сосудах 1 и 6 над 20 первой отметкой измерительного участка:Но = (40-50) + 8 гш, мм, Поднимают направляющую втулку 8 на 4-5 см выше измерительного сосуда 1 и прикладывают шарик 2 из Ферромагнитного материала к магниту 25 10, опускают шток 9 вместе с шариком 2 визмерительный сосуд 1 с таким расчетом, .чтобы шар 2 находился в погруженном состоянии, т.е, рабочее тело 2 занимает стартовое положение. "Старт" шарика из 30 погруженного состояния обеспечиваеточень быстрый переход на стационарный режим движения, который устанавливается нэ той скорости движения, при которой результирующая сила, действующая на шарик, 35 равна нулю.Для осуществления "старта" рабочеготела 2 с помощью пружинного тросика 11 и ползунка 12 поднимают вверх шток 9, соответственно переместится вверх шар 2, кото рый, дойдя до нижней части направляющейвтулки 8, отталкивается от нее и начинает свое свободное движение на заданном отрезке пути.Из-за разности плотностей рабочего те ла рш и исследуемой жидкости рж,,гдерш рж, рабочее тело 2 при малом зазоре 0,05+ 0,1 мм и углу наклона перемещается .с определенной установившейся скоростью, которая должна соответствовать 50 неравенству Чш 0,04 м/с.После. "старта" шара 2 направляющаявтулка 8 отводится вверх, занимая исходное положение над измерительным сосудом 1, Как только шар 2 начинает свое движение, 55 тэк сразу же в дополнительном сосуде 6возникает превышение уровня над уровнем в измерительном сосуде 1, которое устанавливается, как только движение шара -станет стационарным. Это превышение Н уравно 1770822вешивает давление, оказываемое движущимся шаром 2 на исследуемую жидкость, и содержит в себе информацию о плотности жидкости.При прохождении рабочим телом 2 приемника 3 на программном устройстве 5 регистрируется время начала прохожднения, а при достижении второго приемника 4 регистрируется время окончания движения шара 2 на измерительном участке.Одновременно с этим подается сигнал на закрытие клапана 7. Измерение величины Н производится либо во время.движения шара 2 на измерительном участке, либо после того, как перекроется клапан 7, т,е, будет зафиксирован уровень в измерительном и дополнительном сосудах.Измеренные значения Н и времени движения шара т на измерительном участке вносятся в программное устройство 5, где рассчитывается плотность рж и вязкость п исследуемой жидкости по формулам: Ри (1) 1+34 гш з 1 паг, - Ктзп а (2) где Н - превышение уровня жидкости в дополнительном сосуде над уровнем в измерительном сосуде, с м;р, - плотность рабочего тела, г(см;з,гш - радиус рабочего тела, см;К- постоянная прибора;г - время движения рабочего тела,с;а - угол наклона измерительного устройства к горизонтали, градусы.Формула изобретения 5 Способ определения плотности и вязкости жидкостей, включающий заполнение измерительного сосуда исследуемой кидкостью, перемещение в ней под действием силы тяжести рабочего тела - шара и 10 регистрацию времени его движения на заданном отрезке пути,о т л и ч а о щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения определения, используют дополнительный сосуд, подсоединенный к 15 нижней части измерительного сосуда, измеряют превышение уровня жидкости в дополнительном сосуде над уровнем жидкости в измерительном сосуде, а плот ность и вязкость находят по формулам3 Н 1+ -4 гш з 1 п а ъ: кп,. - Д - 3 гшз 1 п а 4 Н где Н - превышение уровня жидкости в дополнительном сосуде над уровнем в из мерительном сосуде;рш - плотность шара; гш - радиус шара; К - постоянная прибора; х- время движения шара; 35 а - угол наклона измерительного уст.ройства к горизонтали,.Лончаков Редактор Г.Бельска рина, 10 енно-издательский комбинат "Пате город,роизв Заказ 3736 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям и113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5