Устройство для определения поверхностного натяжения жидкостей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ, содержащее два калиброванных капилляра различного проходного сечения и пневмоэлектрический преобразователь, выход которого через электронньй усилитель соединен с регистрирующим прибором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения динамического поверхностного натяжения, устройство снабжено дополнительным пневмоэлектрическим преобразователем, соединенным через дополнительный электронный усилитель с допол П1тельным регистрирующим прибором , при этом входы обоих пневмоэлектрических преобразователей соединены соответственно с внутренними полостями капилляров. QO

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (1!) 4(5() С 01 И 13 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2!) 36460?9/24-25 (22) 27.09.83 (46) 15.02.85. Бюл, Р 6 (72) И.С. Кисиль, A.Г, Малько, !

О,И. Васильева и P.Â. Сельский (71) Ивано-франковский институт нефти и газа (53) 532,64(088 ° 8) (56) 1. Патент США У 3426584, кл. G 01 N 13/02, опублик. 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

К - 603879, кл. С 01 1 13/02, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

9 817533, кл. G 01 Н 13/О?, 1979 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ .ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИД1(ОСТЕЙ, содержащее два калиброванных капилляра различного проходного сечения и пневмоэлектрический преобразователь, выход которого через электронный усилитель соединен с регистрирующим прибором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности определения динамического поверхностного натяжения, устройство снабжено дополнительным пневмоэлектрическим преобразователем, соединенным через дополнительный электронный усилитель с дополнительным регистрирующим прибором, при этом входы обоих пневмоэлектрических преобразователей соединены соответственно с внутренними по- Я лостями капилляров.

i 140008

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности, к измерительным устройствам физико-химических параметров растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ) и может быть использовано для опре— деления динамического поверхностного натяжения (ДПН) растворов, концентрации ПАВ в растворах в лабораторных условиях. 10

Известно устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей, основанное на барботажком методе измерений и состоящее из сосуда, заполняемогo исследуемой жидкость!о, двух тру-15 бок разного диаметра, погружаемьгх в жидкость. на разную глубину и подключенных к источнику газа, и измеритель" ной схемы (1 .

К недостаткам этого устройства относится большая погрешность при определении ДПН.

Известно устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей, содержащее пневматическую и электрическую схемы измерения, пневмоэлектрическгьй преобразователь, задатчик времени существования поверхности раздела фаз, формирователи большого и малого пневматических подпоров и синхронизатор режима образования

11уэыpькoв> в котором нижние торцы капилляра и барботажчой трубки уста- новлены ча одикаковоь! уровне в исслеЛуемаи жнднасти (?), Недостатком указанного устрОйства является то, что моменты достижения наибольших давлений в капилляре и барботажной трубке несмотря на кали- чие синхронизатора режима образования пузырьков всегда смещекы между собой во времени. Это вызвано тем, что на синхронизаци!о режима образования пузырьков влияют постоянные л< времени капилляра и барботажной трубки, которые различны, а также величина !лзмеряемого г!Оверхностного натяжения жидкости. Поэтому пневмоэлектр ческий преобразователь не ре- б гистрирует разность между наибольшими давя<-,.!г!лм!1 при 06pG303GHHH г!узырьков из капилл11ра и Оарбо 1 ажной тр-1бки. Погрешность, вызванная указанным недостатком, достигает 2,57. и во многих случаях не удовлетворяет требованг!я! научно-исследовательских л<аборатор11й1, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения поверхностного натяжения жидкостей, со— держащее два калиброванных капилляра различного проходког<.: сечения и пневмоэлектрический пресбразователь, выход которого через электронный усилитель соеди!!ен с ре г;.".òð:Ip Jющим прибором (3) .

УCiPOÉCTBO источ«ик питающего газа, пневматическую и электрическую измерительные схемы, задатчик гремели -уществования измеряемо I EIORepxllocти раз!1<к<:а фаз, соленоидный вентиль, 31!ектро.— ные ключи, Нижний торе <, капилляра с большим Внутppн!<нм раjlиусО"! 1, на

1 ходится выше нижнего торца ка1:!!л!1яра с меньшим внутренним радиусом г! ка величину h =- 2(r. — v! ) Js., Несмотря на то 1-.о R;13olçI:Iå пу— зырьки нз каждого из капиллlipoB образуотся через строго =-а!1анное в!..емя и расчет значения поверх!!Остного натяжения производится не Основании р а 3 и О с т и м я к с E.iм а 11ь: ых < а В: с .1! "i 1! этих газовь:-х п зырьк".х ледоста-.ком

EIзRГстн0ГО ус pîéñòâ3 я.-.:евин, предшествующем схлопывагпко пузыр=: а

Р результате этого в момент ис-:сченг!я заданного времени г!рокс,(одит некотсрое принудительное карем!.щенко ме! Нска вниз за счет роста да!1г!<-ния вплоть до его выдавливания Н3 капилляра и схлопывания пузырька. Это приводит к завышен!гю полученн!!х результатог, измерения ДПН растворов ГАБ в сраг:..!ении с его действите. ьным значением для заданног о !!ремени существо! 1!н!ля измеряемой поверхност!< раздела фаз вследствие происхо1!я!!!его ".p:- н>дителького расширен!!я повер;.:;oc ти мсниска

Оптимальным является та:ой процесс измерения ДПН 11о !летоду максимального давления в газоном пузырьке,. ч обы в момент истечения задан!!ого времени существOBd.iия !лзмеряе1:Ой по !ерхноcòè раздела фаз в образу!ощеь!ся из кагк J! ляра газовом пузырьке естественно. а ке принудител!.НО н;.:ступало м сг-мальнОе давле HHt. ., 1140008

О

5 тями капилляров.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для определения поверхностного натяжения жидкостей; на фиг. 2 — фовма кривых записи двухканальным регистрирующим самописцем; 25 на фиг. 3 — зависимость перепада максимальных давлений во времени.

Устройство для определения поверхностного натяжения жидкостей состоит из источника стабилизированного пневматического питания 1, двух постоянных пневматических дросселей 2 и 3, двух регулируемых пневматических дросселей 4 и 5, составляющих вместе с постоянными дросселями пнев35 матическую дроссельную схему, калибро. ванного капилляра 6 с меньшим внутренним радиусом г, калиброванного капилляра 7 с большим внутренним радиусом г, двух пневмоэлектрических преобразователей 8 и 9, двух электронных усилителей 10 и 11, регистрирующего двухканального самописца 12 и сосуда 13 для исследуемого раствора о 45

Определение динамического поверхностного натяжения растворов IIAP. устройством производят следующим образом.

Опускаю1 капилля pbI в исследуемый 50 раствср таким образом, чтобы нижний торец капилляра 7 с большим внутренни.< р".,öèóñîì г, находился выше нижнего торца капилляра 6 с меньшим внутренним радиусом r иа величину 55 аh = 2(r, rI ) /3. Указанное обстоятельство позволяет исключить вли20 яние удельного веса исследуемогс

Цель изобретения — повышение точности определения динамического поверхностного натяжения растворов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения поверхностного патяжения жидкостей, содержащее два калиброванных капилляра различного проходного сечения и пневмоэлектрический преобразователь, выход которого через электрон- 1 ный усилитель соединен с регистрирующим прибором, снабжено дополнительным пневмоэлектрическим преобразователем, соединенным через дополнительный электронный усилитель с дополнительным регистрирующим прибором, при этом входы обоих пневмоэлектрических преобразователей соединены соответственно с внутренними полосраствора на результаты измерения.

Включают пневматическое и электрическое питание устройства. С помощью дросселя 4 внутри капилляра 6 создают такое давление, чтобы газовые пузырьки из капилляра 6 образовывались через малые промежутки времени, ннпример 1 с, Указанное давление внутри капилляра 6 с помощью пневмоэлектрического преобразовате.ля 8, электронного усилителя 10 регистрируется по одному из каналов самописцем 12, например кривая А (фиг. 2). При этом каждое образование газового пузырька из капилляра

6 вызывает резкое падение с последующим резким восстановлением давления внутри капилляра 6, что регистрируется самописцем 12 в виде импульсов кратковременного падения давления с интервалом 1 на кривой А. После последовательного образования нескольких пузырьков из капилляра 6, например 5 шт, с помощью дросселя 4 уменьшают давление внутри капилляра 6 с тем, чтобы газовые пузырьки из него образовались через большие интервалы времени, например через

3 с. На кривой А (фиг. 2) это приводит к снижению ее уровня до нового, соответствующего новому значению давления.

Аналогичным образом производят дальнейшее поэтапное уменьшение давления внутри капнлляра 6 до тех пор, пока интервалы между последовательно образующимися газовыми пузырьками не станут равными заданному наибольшему значению времени существования измеряемой поверхности раздела фаз исслецуемого раствора. Давление во внутренней полости капилляра 6, заданное с помощью рросселя 4 становится равным максимальному дав";:.-.:и..ю а газовом пузырьке для иследуемого раствора и соответствующего этому времени существования измеряемой поверхности раздела фаз.

При этом газовый пузырек образуется не принудительно, а естественно за счет уменьшения поверхностного натяжения на измеряемой поверхности раздела фаз вследствие адсорбции на пее молекул поверхностно-активных веществ иэ объема раствора.

Одновременно с выполнением измерений с помощью капилляра 6, дросселя 4, пневмоэлектрического преобра11??0008 зователя 8, усилителя 10 » одного из каналов самописца 12 параллельно и аналогично вы!(!еоие(сФ !{Ому ведут измерения с помощью капилляра 7, дросселя 5 усилителя 11 и второго канала самописца 12. Б результате получают кривую Б (Се)иг. 2), характеризующую различные значения максимальных давленепе в газовых пузырьках, образующихся из капилляра 7 для соответствующих значений времени существования измеряемой поверхности раздегя {Е)яз.

Выполнение параллельных 13о.ьремзни измерений из двух капилляров дает возможность исключить влияние старе- (5 нил раствора на полу;el((((le результаты измерения. После »олучения кривых

А и Б ({1)иг. 2) для всего заданного диапазона времени сущсствовян»я ;оверхнбсти раздела ф{)з »рс »зводя-, )б построение зяв»симос"; I!epe»ядя давлений {(Р о r Врее.!е«Т т. (ф(1! . ")) . Для этОГО се!ячaJIa Отде.?? T>»Î c j poR r зя13»с(! мости Р> и Р > как с)3у?{!сце{!(!!pe: е!{и

Для построения кзе(во!(Г =- f (t) вмес-25 та ВРЕМЕНИ t ПОДСТЯВЛЯЮТ ЗНЕ(т(ЕНИЯ, времени A t ... а для»oc ; рос!.»я кривой Р =- .с (Е ) 13место времен:I t jjo;1т С 1 ЯВХ1ЯИТ ЗНЯЧЕННЯ ВР>Е {СН?1 t> - 1 - 1>Я . чения (Е(° » с берут Iia к )!Ieb!õ

Д! 51

Л и Ь (сыг - 2) д?Ея с { О гв .>" Отв, т,их значений Г:, и Г- . И((тор!тале! Времен")1

A t » !) t { !(Огут -io .—.CJ?»){I{!Ie быть

ОДИНЯКРВЕ!МИ Я Е?О ?"т Т т! ОТЛИ -IЯТЬСЯ т

ЯНЯЛОГ» ">НО И Ит! repI3a?IЫ БрЕМЕ- -": >) Г тт 1т, и > и,()> t >< At ) = » E! t; 1? -,д„".)ятем на основаеип! к-."- вь?х Г,;, -- f (t) и

P> -- E (t) СтрОЛТ Крнл «ю )3 = с(Г), При Этом за время е для !ервой "Очк» еср»ВОй в?>(б({рт>(!) т ГЯ! Oe. ?!pe!{H q Ko I Орое

ПО !3e;1»чен{ е, 1>3> i) .тc, j дс3 бе{ь(е{ В Отсче— те, Я также прлб (е(3»то)(не{о равным вре.MeIE» A t и,, tт..

Б рс{с смс!трив,". емом слу яе вы -»;) a!от — 1 с. Знс{т{е!{»" Е) Р ".::., первой точк» рае о paa!! . (? 1 - ""... Г{, дJ15{ L =- 1 с, . ЬГ => Д(1 c) —:

Г,. (1 с), )>(тало Инно .. a время L т" (я второй точки кривой выб!!)ряют время

2 с, тяк ?сяк оно ?(o .",ел»ч»е{с»риблизительно Р=.в»о Ь t т < и,)!4= . Зетач!eн {e ?Г для ?3тopo! то (кк н рав;!n

Ге (2 с) — Г (2 ) Pac !О?:!Iaiie!!ий

> СТЯ)11>!{Е>(Х "С) T(e 1, ??1) О»З . От? я ". )(ЕIЛСГ" .Ч но, Пя Ос {О в я?{и?т ?(О Iу e!1!{E>!;! 1(o зт) "TTT(т т

?-ОЧЕЕС С Трот{ I{p»p., я т, Г =- 1= (б- 1 3!

T{eT{HF- ДИ?{ЯМII >Ее 1! 01 О ЛО?)ЕРХНО С ТНС) 1 О !

{ЯТ)!)КЕЕ{1{т(HCCJIe УЕМОГО ЛЯСТГО..Я () татe!1 ЛЯ..F ?j T>,T>>a!{)ò " ЛО .!" )1-,!T) ЗЯ!3»с»мост»

ПС)дC T a(33 ?() . >ЕС. ),,(. !с;т!{!С -" т?Ь)i - т(т ! (! T3 pe?{» (т C.OO-.!: e !;. " ..;; т-тт". -?С- т!я Е(! » 1 С):"т!>.I! <1 .(;т ", Hl .

П?) е ч лагae{::ос y-c.. jrpoйс: з О ба 3ОГЬ >.1; с Тр{, -C .T )1: д?(т-т»з,т.)

Рант Я >jn ГС ПХ{ТОГ Т){ã) Р .Ятт{>т,С- .II?1 Я»Д " !

СО С !" С>™ т >С) ?{С- {;) |-У>,т "C ..(> ?{> )т?-,!>С.! О Па; т(Етт(т?т т a-.{ОВО,I У >т, т.)т>>СЕ .. О. Пг Ч(тв;)С-. !.

НС)ВЕ!(1{Е !{ ИЕ ТО>?тт > г Г.т О 13Г;т {С;";II)> Г =T:a—

Мj{>то 1{O!n .тоттнт:..TF; >r,, О .,- Г?т СС« :1{Е!

;.,O!3 "-)y»С, ",;:; --;>(т ° .)т

ЩЕСТ 3, 1140008

Составитель А. Кощеев

Редактор О. Алексеева Техред С.Легеза Корректор О. Билак

Заказ 254/32, Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4