Способ определения реологическихсвойств жидкостей

Союз Советских Социалистических РеслублнкОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВ ВТВЛЬСТВУ(23) Приоритет С 01 й 11/08 ГосударствеииыЯ комитет СССР ле амвм. язобретеииЯ я еткрмтиЯОпубликовано 2802,81 Ьюллетень ЙЯ 8 Дата опубликовании описания 28. 02. 81(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИДКОСТЕЙИзобретение относится к капиллярной вискозиметрии и может найти применение при определении реологических свойств ньютоновских и неньютоновских жидкостей, суспензий, эмульсий, растворов и расплавов.Известно устройство для исследования реологических свойств полимерных материалов, в котором реализован способ, позволяющий определять профиль скорости потока пластмассы по деформации в полости цилиндра подкрашенного материала ( 11,Недостатком устройства является сложность конструкции его и длительность измерений, связанных с остановкой потока, выделением из него деформированного столбика подкрашенного материала, построения профиля скорости и его численного или графического дифференцирования для определения зависимости градиен-. та скорости от касательных напряжений.Наиболее близким техническим решением является способ капилярной вискозиметрии жидкостей, осно-, ванный на измерении зависимости рас-. хода жидкости при прохождении через капилляр от градиента давления ипозволяющий по формуле ВейссенбергаРабиновича-Иуни перейти к зависимости градиента скорости на стенкекапилляра от касательных напряжений Е 2.Однако определение реологическойкривой течения по этому способу -процесс трудоемкий и длительный, 10 так как требует многочисленныхопытов для определения зависимостирасхода исследуемой жидкости черезкапилляр при различных градиентахдавления, построения промежуточного 15 графика зависимости среднего градиента скорости от касательных напряжений на стенке капилляра и егографического или численного дифференцирования.20 Цель изобретения - повышение скорости и упрощение процесса измерений.Поставленная цель достигается тем,что в способе определения реслогичес.ких свойств жидкостей, состоящем в 25 измерении градиента давления исследуемой жидкости при прохождении ее черезкапилляр, на вход капилляра вводят ин"дикатор,.определяют зависимость концентрации индикатора от времени его 30 пребывания в капилляре и по получек808915 5 которые при численном интегрировании преобразуются к виду ьч е -дгградиент скорости, с ЬР%2(. кЕ Сцср ср Ысн Фор ян д воды,д = 9,81 м/ свободн кцию распредел ия разбивают н а через 2 с, з аждой точке ра тветствующую е миллиметрах. результаты измер абюцщес - уск ого паде ения вре а интерв атем чер збиения й концен рениеия.мени пребылы снаэ 10 с и пределяют рацию Си вачалсо рмулам:у-щ(- -с.оЫ /)сиЯЫи Ф,Фн и ний приведены 8000 9 75 178 26 154 1487014,25 22,5 20570 16,65 0,3 27 140 2 ным данным находят зависимость градиента скорости от касательных на 1 пряжений по формулам: дч( )С,цФС 11) ) СиФб/Сц 1 3ф3йн Фн- длина капилляра, м;радиус капилляра, м; - функция распределениявремени пребывания индикатора в капилляре,мм;сн и ск- начальное и конечноевремя Функции распределения, с;касательное напряжение,н/ьР;3- градиент давления, н/м.Снятие функции распределения времени пребывания и ее использование для определения зависимости градиента скорости от касательных напряжений по предлагаемым формулам упрощает и ускоряет процесс измерения реологических свойств, так как значительно уменьшает число опытов, время проведения экспериментов и обработки экспериментальных данных.Определение реологических свойств жидкостей по предлагаемому способу начинается с измерения градиента давления и снятия функции распределения времени пребывания. Методика снятия последней заключается в подаче на вход капилляра индикатора (раствора соли, кислоты, радиоактивных изотопов и др.) и автоматической записи на выходе иэ капилляра концентрации его. Затем по известному градиенту давления и функции распределения вревеки пребывания, представляющей собой график зависимости концентрации Со индикатора от времени с, определяется зависимость градиента скорости от касательных напряжений по П р и и е р. По предлагаемому способу проводят измерение реологи-. ческих свойств 5 раствора карбоксиметилцеллюлозы в воде. Для этого пр течении раствора в капилляре длиной 1 м и внутренним диаметром 4 мм при перепаде давления 65 мм вод.ст. снимают Функцию распределения времени пребывания (см.чертеж) по известной методике. В начало капилляра вводят в качестве индикатора 1 мл насыщенного поваренной солью того же раствора карбоксиметилцеллюлозы, затем концентратомером, установленным на выходе из капилляра, автоматически измеряют концентрацию частиц индикатора и вычерчивают график функции распределения времени пребывания. Градиент давления рассчитывают по.фР Ру 64 к 10 к 10 ф 9,811 Н - показания чашечного во го дифманометра, Н = 6 вод.ст.; 1000 кг/м - плотность,Использование предлагаемого способа по сравнению с известным при равной точности дает возможность значительно уменьшить число необходимыхопытов, упрощает расчеты, так как нетребует построения промежуточного 30 графика и его графического иличисленного дифференцирования,облегчает определение вискозиметрическойкривой течения и ускоряет процесспроведения экспериментов и обработки 35 экспериментальных данных в 4-5 раэ,где Сц Ссср ср Формула изобретения Способ определения реологических свойств жидкостей, состоящий в измерении градиента давления исследуемой жидкости при прохождении ее через капилляр, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьнаения скорости и упрощения процесса измерений, на вход капилляра вводят индикатор, определяют эависимость. концентрации индикатора от времени его пребывания в капилляре и по полученным данным находят зависимость градиента скорости от касательных напряжений по формулам: 6 Н 89430 то -ду) СиМфн сти градиен ветствующидифмано-,длина капилляра, м; функция распределениявремени пребывания;среднее значение функцииСу в интервале;среднее значение временив интервале;время;интервал разбиения времени ОН - градиент скорости;дгГ - касательное напряжение.В таблице представлены результаты-3Таккак =1 м, Я=2 к 10 м,В рассматриваемом примерез628 н/м , Я = 210 м; В том же капилляре пр серия опытов по определе мости расхода жидкости о давлений, по методике., с щей известному способу: вается расход жидкости д метру и определяется соо ему напор Н по чашечному ,метру 28,70 29 ю 60 33,00 35 ю 00 01334 0,364 0,490 01539 0,568 0,590 Огб 05сек Составитель В. ФилатоваТекред Л.Пекарь Корректор Л. Ив Редактор,К. Лемб Заказ 400/4 Тираж 918 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. / илиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная радиус капилляра,м; функция распределения времени пребывания индикатора в капилляре; время, с;касательное напряжение, н/мградиент давления, н/мЭ с " начальное и конечное время регистрации индикатора на выходе капилляра, с. Источники информациипринятые во внимание при экспертиэе1. Авторское свидетельство СССРР 399764, кл. 0 01 й 1/02, 1972. 2. Милдман С. Течение полимеров,М., фМир", 1971, с. 24 (прототип),