Способ определения вязкости

(51)4 С ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ ВТОРСКО-25 Бюл. 9 32ушин и В.Ф. Лапченко ое конструкторское бюро Донецкого ского института сти ого(088.8)ков П,Ф КруглицкРеология тиксотр Наукова думка",й Н.Н пных 1972 Р67. ое свидетельство СС кл. С 01 М 11/00, 1 фиг ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ)ТИЙ(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИс помощью капиллярного вискозиметрапутем фиксации уровня среды припостоянном установившемся режимеистечения, о т л и ч а ю щ и Й с ятем, что, с целью повышения точноизмерения за счет учета капиллярндавления, дополнительно фиксируютвысоту столба среды, соответствующуюначалу ее капельного истечения.15 истечения,Устройство для измерения вязкости газа, ( фиг.2) содержит прозрачную измерительную трубку 1 со шкалой. 40 Верхний конец трубки герметично закрыт пробкой 2, в которую вмонтирован капилляр 3. Измерительную трубку 1 заполняют исследуемым газом посредством системы 4 подачи газа. Измери тельная трубка 1 помещена в прозрачную емкость 5, заполненную жидкостью 6. Для измерения установившегося расхода струйного истечения газа отбор газа при истечении его из калил ляра 3 осуществляется гибким пробоотборником 7, свяанным с измерительной емкостью 8, заполненной эталон" ной жидкостью.Для определения вязкости жид кости измерительную трубку 1 устанавливаю ". вертикально и посредством системы 4 подачи жидкости заполняют 1 11762Изобретение относится к областиисследования химических и физическихсвойств веществ, в частности к контрольно-измерительной технике, иможет быть использовано для определения вязкости широкого круга жидкостей и газов.Целью изобретения является повышение точности измерения за счетучета капиллярного давления.10На фиг.1 приведено устройство,реализующее предлагаемый способ,(для определения вязкости жидкости),на фиг.2 - то же, для определениявязкости газа.Устройство (фиг.1) представляетсобой прозрачную измерительную трубку, 1 с внутренним диаметром 1-3 сми длиной 30-50 см, на которую нанесена измерительная шкала с ценой деления 1 мм. Нижний конец трубки 1герметично закрыт пробкой 2, в которую вмонтирован капилляр 3. Дляпроведения экспериментов с различными жидкостями, как обычными так 25и криогенными, предусмотрена возможность использовать несколькокапилляров с различными (0,1-2 мм)внутренними диаметрами. Длина капилляра 3 1-5 см. Измерительную трубкУ 301 заполняют жидкостью посредствомсистемы 4 подачи жидкости, Исследуемая жидкость из трубки 1 черезкапилляр 3 истекает в емкость 5с нанесенной на нее шкалой для 35измерения установившегося расхода 13 2ее исследуемой жидкостью. При появлении на выходе капилляра 3 капли жидкости фиксируют высоту столба жидкости Нд, соответствующую началу капельного истечения, продолжая заполнять трубку 1 жидкостью. В момент перехода капельного истечения в струйное снова фиксируют высоту Нс столба жидкости, вызывающую струйное истечение. Затем регулируя посредством системы 4 подачи жидкости подачу жидкости в измерительную трубку 1, добиваются постоянного установившегося режима струйного истечения таким образом, что происходит уравновешивание процессов заполнения измерительной трубки 1 и истечения жидкости через капилляр 3. При достижении системой установившегося режима, измеряют высоту Н столба жидкости, соответствующую этому режиму (значение ее Нкак правило, превышает значение высоты Н, соответствующей моменту перехода капельного истечения в струйное) Измерение высоты столба жидкости осуществляют, например, визуально по шкале, нанесенной на измерительной трубке 1,. Затем измеряют установившийся расход струйного истечения по шкале, нанесенной на емкость 5, которую размещают непосредственно под трубкой 1 с капилляром 3. После этого прекращают подачу жидкости, отключая систему 4, и вклю. чают счетчик времени. Фиксируют моментсвободного струйного истечения жидкости, когда уровень жидкости достигает заданной отметки Н Затем в процессе свободного истечения жидкости из капилляра 3 измеряют моменты времени 1 , в которые уровень жидкости проходит заданные фиксированные отметки, соответствующие определенным высотам столба жидкости Н., вплоть до момента перехода струйного истечения в капельное. По полученным результатам измерений вычисляют вязкость р. в режиме установившегося струйного истечения по формуле (1) и в режиме свободного струйного истечения - несколько значений вязкости р по формуле (2)Тйф(Н -Н )ВОЙ ярВ, ) н, н.Н -Но30 Измерение вязкости газа осуществляют с помощью устройства, пред 50 ставленного на фиг.2, следующим образом. Прозрачную емкость 5 заполняют эталонной жидкостью 6, причем температура кипения последней должна быть значительно выше температуры, при которой производят эксперимент. При необходимости эксперимент про 55 где / - динамическая вязкость жидкости в установившемсярежиме, кг/м с;й - сопз = 3,14;К - внутренний радиус капилляра, м;- длина капилляра, м;- плотность жидкости, кг/м;я - ускорение силы тяжести,м/см- объемный расход жидкостив установившемся стационар.ном режиме истечения,мз /с,.Н+ - высота установившегося 15столба жидкости в трубке,м;Н - высота столба жидкости,соответствующая началукапельного истечения, м;Б - площадь поперечного сечения цилиндрической измерительной трубки, м;- начальный момент отсчетавремени, с;- последующие моменты отсчета 25времени, с;Н - высота столба жидкости приее свободном истечении вначальный момент временим,Н, - высота столба жидкостипри ее свободном истечении в последующие моментывремени С ,м;с. - частное зйачение вязкости,определенное по скоростиизменения высоты столбажидкости от Н, до Н в режиме свободного струйногоистечения, кг/м с.40Определяют среднее значение вязкости в ревкоме свободного струйногоистечения (р. ), а конечное значениевязкости определяют как среднееарифметическое 45Р +Рр (3)(з)2 водят в термостате с окнами. Затем в жидкость 6 погружают измерительную трубку 1, причем уромень жидкости 6 в емкости 5 должен лежать выше выхода капилляра 3, и посредством системы подачи газа 4 заполняют трубку 1 исследуемым газом. При появлении на выходе капилляра 3 пузырька газа фиксируют высоту Нр газовой полости, соответствующую началу пузырькового истечения, продолжая заполнять трубку 1 газом. После перехода пузырькового истечения газа в струйное регулируют, посредством системы 4 подачу газа в трубку 1 так, что проиБдит уравновешивание процессов заполнения и истечения газа, т.е. добиваются постоянного установившегося режима струйного истечения. При достижении установившегося режима струйного истечения замеряют высоту Н+ газовой полости, соответствующую этому режиму по шкале, нанесенной на трубке 1. Затем замеряют установившийся объемный расход струйного истечения газа путем . измерения вытесненной газом эталонной жидкости из емкости 8, После этого прекращают подачу газа в трубку 1, включают счетчик времени и последовательно фиксируют моменты времени . свободного струйного истечения газа, в которые высота газовой полости проходит заданные точки отсчета Н . Измерения проводят вплоть до момента перехода струйного истечения в пузырьковое. По результатам .измерений в установившемся режиме вычисляют значение вязкости по формуле (1), по резуль татам измерений в режиме свободного истечения вычисляют ряд значений вязкости р.; по формуле (2) и берут среднее значение ,к . Затем сопоставляют полученные значения вяэ". кости газа в установившемся и свободном режимах струйного истечения и определяют вязкость газа как среднее арифметическое по формуле (3).Для определения вязкости пользуются трубкой длиной 30 см и внутренним радиусом Кр = 0,8 см с капилляром длиной 1 = 2 см, внутренним радиусом К =,2,3 -1 Осм.Постоянный параметр такого устройства равен= 2,68 10 П р и м е р 1. Определение вяз кости жидкости. Заполняют измерительную трубку с капилляром дистиллированной водой (при 20 фС).Началу капельного истечения при заполнении и его прекращению при свободном истечении соответствует высота столба жидкости над входным отверстием капилляра, равная Н 0= 3,2 см, Для установившегося расхода заполнения Я = 0,12 см /с 2 установившаяся высота столба жидкости равна Н+ = 25,5 см. При вы-, численной постоянной устройства фор мула (1) принимает вид 68 10еК6 20.8 Ь= 2,6 1 8 6,8 1,07 10-смс Среднее значение вязкости водыпри свободном струйном истечении=Крлй2 и дистиллированной ое по данным измевшемся режиме равзначение вязко ф 035 10 оды, опредеЛен ений в установ 035 10-м с о- 2,68 10 3, 14 0,64,03 10см с- 1 1 0325м.с- 1,03 1011 р и м е р 2. Определение вяз40 кости газа,Определяют вязкость воздуха припогружении измерительной трубки вдистиллированную воду при 20 С,При заполнении измерительной трубк45 воздухом началу пузырькового истечения соответствует высота газовойполости Н 0 = 4 см. При установившемся струйном истечении газа расход заполнения составил Я =50= 5,85 см/с, высота газовой полости равна Н+ = 24,1 см. Согласноформуле (1) по данным установивше"гося режима а 1 а б см 25 24 22 21 20 57 79 10 20,4 - ф 5,8= 2,05 После прекращения заполнения трубки жидкостью, при достижении уровнем жидкости отметки Н = 25 с1 над выходом капилляра, включают секундомер и начинают отсчет времени истечения. Последовательно фиксируют время прохождения уровне жидкости отметок Н, = 24 см, Н,= 23 см и т.д. (через каждый сантиметр начиная от Н = 25 см). Результаты представлены в табл.1.На высоте Нс = 19,7 см наблюда"ется переход струйного истечения вкапельное. Для интервалов Н -Н= 2,18 г11 О21,8, см с По формуле (3) определяют значеие вязкости дистиллированной воды= 2,07.10 11 рекращают подачу воздуха и при достижении газовой полостью отметки Н = 20 см включают секундомер, последовательно фиксируют время прохождения уровнем жидкости отметок Н = 16 см, Н, = 10 см и Н = 6 см. 11 ри высоте Н = 5,8 см струйное истечение переходит в пузырьковое. Данные измерений представленыв табл,2. Н, см 20 16 10 6 с 0 22 7 142 1 Для интервалов Н-Н = 20-16 см,Н -Н = 16-10 см и Н -Н 4 = 10-6 см2 3 зсоответственно вычисляют Кр - 2,68 10 ф 2 ф 1 х ННр у 1 н,-н,- 1,86 10Ф 4-1К =К З в 2,68.О - Д -34 Р н-Н6э о. Сов2оО 1,93 .1 й юсм.са для интервала Н-Н 4 = (20-6 см)р -К 4 2 =2 68 10% 4 ю 22и Р Н-Н ф 16о Ь -Н 4 "о1,83 10см сОпределяют среднее значение вязкости воздуха при свободном струйном истечении а затем по формуле (3) - значениевязкости воздуха1176213 Составитель В. АгафоноваРедактор Л. Веселовская Техред М.Кузьма, Корректор В, Бутяга Закаэ 5352 Филиал ППП "Патент", г. У од, ул. Проектна Тираж 897 ВНИИПИ Государственно по делам изобретен 3035, Москва, Ж, РПодписноео комитета СССРй и открытийушская наб., д. 4/5