Способ определения радиуса капилляра

 

Способ определения радиуса капилляра может быть использован для определения радиуса микроотверстия в стенке закрытой емкости и позволяет устранить влияние величины давления и фона паров жидкости на точность определения. Способ заключается в заполнении герметичной емкости, сообщенной капилляром с атмосферой, жидкостью и измерении скорости испарения жидкости через капилляр. При .. этом емкость заполняют жидкостью с растворенными нелетучими составляющими до давления, обеспечивакмцего пульсирующий характер испарения жидкости . Радиус капилляра определяют по амплитуде пульсаций скорости испарения . tc 4 М

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1247722

А1 (50 4 G 01 N 15 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3851771/24-25 (22).05.02.85 (46) 30.07.86. Бюл. У 28 (72) Б.Г.Валиев и О.II.Óñåíêî (53) 539.217. 1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 280042, кл. G 01 N 15/08, 1969.

Авторское свидетельство СССР

У 678310, кл. G 01 F 23/24, 1977. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИУСА КАПИЛЛЯРА (57) Способ определения радиуса капилляра может быть использован для определения радиуса микроотверстия в стенке закрытой емкости и позволяет устранить влияние величины давления и фона паров жидкости на точность определения. Способ заключается в заполнении герметичной емкости, сообщенной капилляром с атмосферой, жидкостью и измерении скорости испарения жидкости через капилляр. При этом емкость заполняют жидкостью с растворенными нелетучими составляющими до давления, обеспечивающего пульсирующий характер испарения жидкости. Радиус капилляра определяют по амплитуде пульсаций скорости испарения.

f 12477

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения радиуса микроотверстия в стенке закрытой емкости. 5

Цель изобретения .— расширение области применения и повышение точности путем устранения влияния величины давления и фона паров жидкости на резупьтаты измерений. 10

В основе способа лежит тот факт, что в процессе истечения (испарения) жидкости через капилляр происходит конкуренция двух процессов: подвод жидкости из полости емкости 15 в сквозной капилляр по известному соотношению Пуаэейля ) 1-4

m = — -(Р+РФ) (1)

8hl где m — количество истекшей жидкос- 20 ч ти через капилляр;

r — радиус капилляра; с — длина капилляра;

h — - вязкость жидкости; ьР— избыточное давление в ем- 25

4 кости по отношению к атмосфере;

P — капиллярное давление жидФ кости. испарение жидкости из полости 30 капилляра в атмосферу по известному соотношению Фика т =)) s — "— — ° l2) 22 2 выхода в атмосферу (вплоть до выхода. зеркала жидкости иэ полости канала) .

Пленка солей за счет перепада дав ленин жидкости на канале капилляра выталкивается из полости капилляра; зеркало жидкости освобождается от солей и вновь открыто для испарения.

Этим моментам соответствуют максимальные скорости испарения жидкости иэ капилляра.

Затем за счет большой скорости испарения зеркало жидкости вновь возвращается вглубь канала и начинается процесс накопления солей в полости канала. Минимальная скорость испарения соответствует накоплению в паре максимального количества нелетучих составлякнцих, т.е. процесс испарения будет пульсирукнцим.

Для наступления пульсирующего режима истечения жидкости необходимо выполнить условие испарения жидкости в полости капилляра

m„Cm (3) т.е. скорость испарения жидкости mg за счет испарения с поверхности долж. на быть больше скорости подвода жидкости в капилляр m за счет перепада ч давления .

Это легко обеспечить подачей жидкости в полость капилляра под заданным давлением, .которое выбирают исходя иэ условия (3), т.е.:

/\ ф г л, Р нас

8hE — -(пР+Рд) (D н г - — — — . (4)

50 где ш — скорость испарения жидкости с поверхности;

Р„„с — давление насьпценных паров жидкости;

Р— давление паров жидкости на

2 расстоянии 8 от поверхности испарения.

В случае, если в жидкости растворены нелетучие вещества (соли и др. соединения), то процесс испарения с ее зеркала, находящегося в полости капилляра, замедляется. При этом верхний слой зеркала жидкости насыщается солями. Оии накапливаются в капилляре, уменьшают зеркало испаряющейся в капилляре жидкости, ухудшают испарение жидкости из капил-— ляра и нарушают равновесие m =m. 2 т.е. количество поступающей в капилляр жидкости m,- будет больше количества испаряющейся с открытого 55 .зеркала жидкости m в полости капил г ляра. Это приводит к смещению положения зеркала жидкости в сторону

Как следует иэ уравнения (2), скорость испарения жидкости зависит от площади зеркала жидкбсти в капилляре S= nr, т. е. от радиуса капилляра, что определяет зависимость амплитуды колебаний скорости испарения от величины радиуса микрокапилляра, т.е. при прочих равных условиях скорость испарения жидкости будет тем больше, чем больше радиус, Способ осуществляют следующим образом. !

Насьпцают жидкость малорастворимыми труднолетучими составляющими и подают жидкость в емкость под избыточным давлением до наступления линейного характера расхода жидкости, затем снижают перепад давления жидкости в капилляре до значения, при котором наступает пульсирующий характер скорости испарения жидкости, фиксируемой газоанализатором или

Формула изобретения

Составитель А.Кощеев

Редактор В.Ковтун Техред Н.Бонкало Корректор М.Шароши

Заказ 4116/41 Тираж 778 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Лроизвадственно-полиграфическое предприятие, r.Óæroðoä, ул.Проектная, 4;

3 124 другими средствами. Снимают кривую скорости испарения жидкости (раствора), например, по количеству выделяю . щегося газа в зависимости от времени, затем из калибровочного графика, построенного заранее с использованием набора капилляров с известными радиусами, по высоте амплитуды пульсаций определяют радиус капилляра.

Пример. В испытательную емкость. устанавливались образцы со сквознымн капиллярами радиусами 0,2

it 1,1 мк. Емкость заправлялась азотной кислотой с содержанием в ней азотнокислых солей 1 ° 10 Ж, повышалось давление в емкости до избыточ ного давления 5 кгс/см и снимались кривые скорости испарения (расхода) жидкости через каждый капилляр. Изме. рение скорости испарения азотной кислоты производилось по окислу NO> чувствительность метода определения паров NO составляла 0,02 мкг или

2 ° 10 r. Для повышения надежности измерения концентрации паров NO, производилось накопление количества NO в анализируемом объеме погло2 тительного раствора в течение 1560 с путем последовательного nponycicattwt потока нейтрального rasa над капилляром и через поглотительный

7722 4 раствор. При этом анализируемые количества NO в растворе поглотителя

1 составляли 2 10" г/с 15 с =0,3 10 г, что более чем на 1-2 порядка больше чувствительности выбранного метода анализа. На образце с радиусом

0,2 мк амплитуда скорости испарения азотной кислоты составляла 1,5х

x10 г/с, на образце с радиусом

10. 1,1 мк амплитуда скорости испарения составляла 0,5 ° 10 r/ñ.

Способ определения радиуса капилляра, заключающийся в заполнении гер метичной емкости, сообщенной капилляром с атмосферой, жидкостью и измерении скорости испарения жидкости щ через капилляр, о тлич а ющи йс я тем, что, с. целью расширения области применения и повышения точности способа путем устранения влияния величины давления и фона паров контрольной жидкости на результаты измерений, емкость заполняют жидкостью с растворенными нелетучими составляющими до давления, обеспечивающего пульсирующий характер испа.

30 ренин жидкости и измеряют амплитуду пульсации скорости испарения, по которой определяют радиус капилляра.