Способ определения поверхностного натяжения жидкостей

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ, закшгчающийся в воздействии газовой струей на поверхность жидкости, изменении параметра газовой струи и регистрации значения параметра, при котором , возникают автоколебания в отраженной газовой струе и по которо-г му судят о поверхностном натяжении, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения натяжения, в качестве параметра струи регистрируют угол падения струи на поверхность жидкости.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цц G 01 N 13/02

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ

Н ABTOPCMOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сжатый

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИИ (21) 3587952/24-25 (22) 21. 01. 83 (46) 23. 12.84. Бюл. Р 47 (72) M.M.Moðäàñoâ н В.И.Гализдра (53) . 532. 64 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 419768, кл. G 01 N 13/02, 1973.

2. Pound А.Н., Greenf ield Е.W.

Surface tension measurment of viscons

liquids", — Industrial and Enqineerinq chemistry", 1936,v.8,Р2,р.81-82.

3. Авторское свидетельство С ;сг

Ф 527638, кл. G 01 N 13/02, 1975 (прототип) .

„„9U„„1130767 Д (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ, заключающийся в воздействии газовой струей на поверхность жидкости, измеиеI нии параметра газовой струи и регистрации значения параметра, при котором. возникают автоколебания в отраженной газовой струе и по которо-. му судят о поверхностном натяжении, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения натяжения, в качестве параметра струи регистрируют угол падения струи на поверхность жидкости.

15

25

40

55

1 11

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аэрогидродинамическим способам измерения поверхностного натяжения жидкостей, и может найти применение в различных отраслях промышленности для измерения состава и свойств жидких сред по величине их поверхностного натяжения.

Известен способ измерения поверхностного натяжения. путем давления

I в газовом пузырьке, формируемом с помощью вертикально расположенного капилляра, при этом каплю исследуемого вещества наносят на верхний конец капилляра и раздувают в пузьгрек, причем давление измеряют в любой момент времени 1 1 ).

Недостатком такого способа измерения является наличие контакта капилляра с контролируемой средой.

Известен также способ измерения поверхностного натяжения, заключающийся в том, что в сопло, расположенное над поверхностью жидкости, находящейся в измерительной емкости, подают газ с постоянным расходом, измеряют высоту следа, образованного действием газовой струи в жидкости, по значению высоты следа судят о поверхностном натяжении жидкости f2).

Недостатком такого способа измерения поверхностного натяжения явля ется сложность измерения высочbl следа в непрозрачных жидкостях и, как след-, ствие этого, невысокая точность изме. рения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения поверхностного натяжения, жидкостей, заключающийся в воздействии газовой струей на поверхность жидкости, изменении параметра газовой струи и регистрации значения параметр ра, при котором возникают автоколебания в отраженной газовой струе и по которому судят о поверхностном натяжении. В качестве изменяемого параметра используют скорость газовой струи (3).

Недостатком известного способа измерения поверхностного натяжения является невысокая точность измерения. Объясняется это тем, что при взаимодействии струи газа с поверх- ностью жидкости часть энергии струи за счет касательных напряжений пе редается жидкости, приводя в дви30767 г жение некоторую ее массу. Чем выше скорость газа в струе, тем больше количество жидкости прийдет в движение. При реализации метода измерения автоматическими устройствами они будут иметь вариацию значительно возрастающую с ростом скорости газа, т.е. с ростом массы жидкости, пришедшей в движение под действием газовой струи.

Целью изобретения является повышение точности определения натяжения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения поверхностного натяжения жидкостей, заключающемуся в воздействии газовой струей на поверхность жидкости, изменении параметра газовой струи и регистрации значения параметра, при котором возникают автоколебания в отраженной газовой струе и по которому судят о поверхностном натяжении, в качестве параметра струи регистрируют угол падения струи на поверхность жидкости.

На фиг.l приведена. схема, устройства для реализации предложенного способа; на фиг.2 - график зависимости критического угла падения газовой струи 1 р„ от коэффициен га поверхностного натяжения вязких жидкостей (смазочных масел).

Устройство для определения поверхностного натяжения содержит регулятор 1 расхода, в который поступает сжатый воздух, очищенный от масла, пыли и влаги, сопло 2, емкость с исследуемой жидкостью

3 и устройство 4 для фиксации момента перехода поверхности жидкости из устойчивого состояния в неустойчивое;

Способ осуществляется следующим образом.

Сжатый воздух через регулятор l расхода подают в сопло 2. Течение воздуха в струе должно быть турбулентным, так как турбулентные струи более устойчивы к внешним возмущающим воздействиям. Расход воздуха таков, что при вертикальном набегании струи на поверхность контролируемой жидкости будет наблюдаться устойчивый режим взаимодействия. Сохраняя длину свободной струи неизменной, увеличивают угол падения газовой струи P до момента возникновения автоколебаний. По

На фиг.2 представлена экспериментально полученная калибровочная зависимость критического угла падения газовой струи a(,««от коэффициента поверхностного натяжения 6 вязких. жидкостей (смазочных масел), полученная при-постоянной скорости струи. Для

25 определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости необходимо измерить с6 „я„для данной жидкости при той же скорости струи и определить 6 по калибровочной зависимости.

Сравнительное определение 4 одних и тех же жидкостей известным способом и.определяемым способом показывает, что известный способ повышает точность измерения более чем в 3 раза за счет снижения вариа"

35 ции измеряемой величины.

3 11

Ю величине критического угла падения газовой струи к,„ „, при котором происходит переход поверхности жидкости иэ устойчивого состояния в неустойчивое, судят о поверхностном натяжении.

При вертикальном набегании струи на поверхность жидкости и постоянном расходе воздуха, при котором наблюдается устойчивый режим взаимодействия-напряжения, создаваемые силой поверхностного натяжения и силой тяжести, точно уравновешивают действие нормальных напряжений, создаваемых газовой струей на поверхности жидкости. С увеличением угла

d,и сохранением длины свободной струи 2 (фиг.1) нормальные напряже-. ния будут уменьшаться, что приведет к уменьшению кривизны поверхности раздела фаз 5, а, значит, и к уменьшению напряжения от силы поверхностного натяжения. При дальнейшем увеличении угла с до oL„ „.„ когда сумма локальных напряжений жидкости и газа превысит напряжения от силы поверхностного натяжения, произойдет переход поверхности жидкости из устойчивого состояния в неустойчивое, который может быть . зафиксирован посредством установки чувствительного элемента, например микрофона, устройства 4 в зону отраженной газовой струи.

Таким образом, для того, чтобы перевести поверхность жидкости из

30767 4

Устойчивого состояния в неустойчивое, необходимо преодолеть напряжения от силы поверхностного натяжения, а это осуществляется в предложенном способе изменением кривизны поверхности раздела фаз посредством изменения положения струи;

Следовательно, для жидкостей с большим коэффициентом поверхностного

1О натяжения изменение кривизны поверхности раздела фаз, необходимое для преодоления напряжения от силы поверхностного натяжения, достигается большим критическим углом падения

15 газовой струи, что и подтверждается результатами экспериментов.

1130767

О(Кфир зрад

Составитель А.Кащеев

Редактор Г.Волкова Техред Ж.Кастелевич Корректор О.Билак

Заказ 9601/30 Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4