Вискозиметр

О П И С А Н И Е979961ИЗОБРЕТЕН ИЯ Сфез СфветсиикСоциалистическиеРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5)М. Кл. 6 01 й 11/14 3 Ьеуаеретеенный кемнтет СССР аф юаи кзееретеннй в открытки(088.8) Дата опубликования описания 07.12,82(54) ВИСКОЗИМЕТР 1Изобретение относится к приборам для измерения вязкости жидкости и может быль использовано в химической, лакокрасочной,. пищевой и других отраслях промышленности.Известен вискоэиметр типа ЯЧ М - 70, пред. назначенный для контроля сопротивления5 вращения путем измерения величины крутя- щего момента и числа оборотов вала и позво. лающего проводить исследования и оптимизацию реакций, эффективность которых связана с вязкостью продукта. Устройство состоит из привода с регулируемым числом оборотов, датчиков числа оборотов и крутящего момента 1.Недостатком данного устройства является 15 невозможность использования его для тех процессов, где вязкость реакционной массы или исследуемой жидкости меняется в довольно широком диапазоне, Кроме того, требует. ся постоянная корректировка величины крутя щего момента в зависимости от скорости вращения мешалки,Известно устройство для измерения вязкости в химических процессах, включающее 2корпус с размещенным в нем рабочим орга ном (мешалкой), вал которого соединен с регулируемым приводом, измерительную систему, включающую датчики уровня, датчики температуры и регистрирующий прибор 2.Однако данное устройство не обеспечивает достаточной точности и надежности изме. рений, поскольку на процесс измерения вязкости влияет также меняющаяся плотность анализируемой среды. Кроме того, при весьма широком диапазоне изменения значения вязкости в особенности в области высоковязких значений жидкости, показания параметра оказываются недостаточно точными.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результа. ту является вискозиметр, содержащий кор. пус, мешалку с регулируемым электроприводом, рубеппсу для обогрева с клапаном подачи теплоносителя, клапан загрузки и выгрузки исследуемой жидкости и измерительную систему, включающую датчики уровня, датчик .температуры, датчик скорости вра щения рабочего органа, датчик плотности,1 4прибора для измерения величины температур.ного перепада, выход которого соединен сблоком коррекции скорости вращения ме.шалки, а второй вход подключен к первомудатчику температуры, расположенному у валамешалки и соединенному.с регулятором температуры.Из анализа размерностей и из экспериментальных работ известно, что для определениякоэффициентов теплоотдачи при перемешивании в сосудах с наружным кожухом справедливо следующее соотношение1ффМы= з(йе) 1 ь 1 р)где йч - критерий Нуссельта,О., - вязкость при температуре стенки;Т . - температура реакционной массы.Для открытых быстроходных перемешиваю.щих устройств это соотношение сохраняетсявплОть до вязкости в 10000 РПа с при следующих значениях параметров: х = 0,67; у = 0,37;х = 0,14; В = 0,1, Используя эти значения, получим из вышеуказанного соотношения, что иллюстрирует, какое значительное влияниена коэффициент теплоотдачи оказывают свойстважидкости, в особенности вязкость. Это влияниеобусловлено прежде всего, изменением толщиныпленки у стенки аппарата. Аналогичная ситуацияимеет место и для закрытых (тихоходных) пере.мешивающих устройств с той лишь разницей,что толщина пленки определяется величиноймеханического зазора возле стенки, В этомслучае физические свойства жидкости все ещебудут оказывать влияние на величину коэффи.циента теплоотдачи. При постоянстве плотности жццкости и скорости вращения мешалкиперепад температур; у стенки аппарата и по осивала мешалки будет однозначно зависеть отвязкости перемешиваемой жидкости, Поскольку вязкость оказывает влияние на значение коэффициента теплоотдачи от стенки реактора креакционной массе и на значение коэффициента теплопроводности самой реакционной мас.сы (1), то появляется температурный перепад между значением температуры среды устенки аппарата и по оси вала мешалки.Величина этого перепада будет определяться 3 97996 блок вычитания, функциональный преобразо-ватель, регистратор, при этом выходы датчи ков уровня подключены к входам блока вычитания, выход которого соединен с од.ним из входов функционального преобразователя, к второму входу которого подключен выход датчика скорости, вращения вала, к третьему входу функционального преобра.зователя подключен датчик плотности, а выход функционального преобразователя соеди нен с входом регистратора 13).Недостатком известного вискозиметра является ненадежность его работы при измере., нии больших значений вязкости, так как при этом не образуется воронки вокруг вала мешалки, следовательно, не возникает пе.репада уровней, или жеон весьма незначителен, и поэтому трудно по его величине судить об истинном значении вязкости перемешиваемой жидкости, Такой вискозиметр пригоден лишь для контроля низковязких продуктов.,На стадиях процесса, реализуемого в реак.торе периодического (РПД) или полунепрерывного действия (РПНД), где происходят реакции химического взаимодействия (дози.ровка, выдержка) дополнительным параметром контроля следует использовать такой, который наиболее полно отражал бы качественные изменения, происходящие в самом процессе. Одним иэ таких параметров в ка.честве источника информации является вяз кость реакцнонной среды, поскольку между вязкостью и другими физическими и химическими свойствами реакционной массы сущест.вует определенная связь. Вязкость является функцией температуры концентрации, молекулярного веса, структуры молекулы образующегося вещества, степени полимериэации и наличия примесей, благодаря чему ее посто. янный контроль позволяет наиболее объектив 40 но следить за ходом технологического процесса. 1Целью изобретения является повышение на дежности измерения вязкости при контроле высоковязких жидкостей.4 зПоставленная цель достигается тем, что вискоэиметр, содержащий корпус, мешалку с регулируемым электроприводом, рубашку для обогрева с клапаном подачи теплоносителя, клапан загрузки и выгрузки исследуемой. жидкости, датчик температуры, регулятор тем О пературы, соединенный с клапаном подачи теплоносителя, блок коррекции скорости враще- ния мешалки, соединенный со вторичным при бором, дополнительно снабжен вторым датчиком температуры, расположенным у стенки эз корпуса, и прибором для измерения величинь температурного перепада, причемвторой датМж температуры соединен с первым входом979961 5в основном значением вяэкости среды и ин.тенсивностью перемешивания. Поэтому приопределении вязкости перемешиваемой жид.кости в реакторах с мешалками целесообразно использовать величину температурного пере-лада.На фиг, 1 и 2 представлены зависимостивеличин температурного перепада от вязкостиперемешиваемой среды; на фиг. 3 - функци.опальная схема вискозиметра. 10Вискозиметр содержит корпус 1 с рубашкой 2, мешалку 3 с электродвигателем 4, ис.следуемую жидкость 5, клапан загрузки 6,клапан выгрузки 7, клапан подачи хладагента (теплоносителя) 8. Внутри корпуса 1 1установлены два датчика температуры: один 9 у стенки аппарата, другой - 10 у валамешалки, Прибор 11 служит для измерениявеличины температурного перепада. Температуру жидкости стабилизируют датчиком 10с регулятором температуры 12, воздействием на расход хладагента через рубашку. Регулируемый электропривод двигателя мешалкис использованием статического преобразовате.ля частоты 13 и реостатного эадатчика 14 зчслужит для расширения диапазона измерениявязкости. Сигнал значения скорости вращениямешалки через измеритель частоты 15 подается на блок коррекций скорости вращениямешалки 16 с которого скорректированныйсигнал поступает на вторичный прибор 17,отградуированный в единицах вязкости,Вискозиметр работает следующим образом.3После заполнения аппарата исследуемойжидкостью определенного объема устанавливают необходимую скорость вращения мешалки, соответствующую предполагаемому диапазону изменения возможных значений вязкости этой среды. Вращение мешалки с выбранным значением скорости ведет к установлению определенного температурного перепада между стенкой аппарата и валоммешалки. Сигнал, пропорциональный темпе.ратурному перепаду у стенки аппарата и уоси вала мешалки, поступает на блок коррекции скорости вращения мешалки 16, от. куда скорректированный сигнал подается на вторичный прибор 17, отградуированный в единицах вязкости, Данный вискозиметр вособенности целесообразно использовать дляизмерения вязкости реакционной массы вРПД, и РПНД где ее значение, вследствие широко-.го диапазона изменения концентраций веществи состава, меняется в весьма больших пре.делах.5Представлен график (фиг. 1) зависимостиизменения величины температурного перепада ( дТ) от вязкости перемешиваемой среды ии скорости вращения мешалки Ь(Ь), полученной экспериментально на реакто ре объемом 1,5 л, В качестве перемешивае-. мой жидкости с различными значениями вяз. кости использовался глицерин разной концентрации (100% глицерин - кривая с 1;70% водный раствор глицерина - кривая Ь; чистая вода - кривая С), При другом зкс. перименте в качестве перемешиваемой жидкости использовались ацетон (д) ; вода (е), этиленгликоль (т)пропиленгликоль (9), глицерин (Ь) при фиксированной скорости вращения мешалки (фиг. 2). На основании полученных графиков (фиг, 1 и 2) можно сделать вывод, что между вязкостью пере. мешиваемой жидкости и величиной температурного перепада, эамеряемого у стенки . аппарата и по оси вала мешалки, существует определенная зависимость, которая и используется в предлагаемой конструкции вискоэиметра. К концу процеСса, когда вязкость реакционной массы также увеличится, что характерно для процессов, реализуемых в РПД и РПНД, величина температурного перепада может указать на момент останова процесса и начало следующей стадии процесса (выдержки и выгрузки).Использование предлагаемого вискозимет. ра позволяет отказаться от применения дорогостоящих, сложных в изготовлении и не. надежных в работе вискозиметров а исполь. зование для этой цели приборов контроля температуры, являющихся более простыми, точными и надежными приборами, дает воэ. можность унифицировать использование одних и тех же датчиков для разных целей измерения, а также увеличить надежность его работы при измерении вязкости высо. ковязких жидкостей непосредственно в производственных условиях и расШирить диапазон измерения. Формула изобретения Вискозиметр, содержащий корпус, мешалку с регулируемым электроприводом, рубашкудля обогрева с клапаном подачи теплоносите. ля, клапан загрузки и выгрузки исследуемой жидкости, датчик температуры, регулятор температуры, соединенный с клапаном подачи теплоносителя, блок коррекции скорости вращения мешалки, соединенный с вторичным прибором, о. т л и чу ю щ и й с я тем, что, с целью повьпцения надежности измерения вязкости при контроле высоковязких жидкостей, он снабжен вторым датчиком температуры, расположенным у стенки корпуса, и прибором для измерения величины температурного перепада, причем второй датчик темпера2. Малкин А. Я. и др. Методы измерениямеханических свойств полимеров, М "Хи.мия", 1978, с. 71-83.3. Авторское свидетельство СССР Мф 697881,кл. 6 01 й 11/14, 1979 (прототип),7 .979961туры соединен с первым входом прибора дляиэмерения величины температурного перепада,выход которого соединен с блоком коррекциискорости вращения мешалки, а второй входнодключен к первому датчику температуры,расположенному у вала мешалки и соединен.ному с регулятором температуры.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе81. Кцпат Н. Р. Чвмоиветцтааеавцпц апЕЬЪаадэейеп. - "Ье АцЕ", 1973, В., 95,У 106, 252.979961 ЛхХ ПИ Заказ жгород, ул. Проектная, 4 Патент Ь Р 48/32 Тираж 887 Подписное