Способ определения вязкости жидкостей

 

Изобретение относится к технике вискозиметрии и может быть использо вано для измерения сдвиговой и объемной вязкости при высоком давлении вплоть до фазового перехода в твердсзе состояние или стеклования. Целью изобретения является расширение функ циональных возможностей путем дополнительного определения сдвиговой вязкости и повьшения точности измерений. В двух объемах исследуемой жидкости одновременно осуществляют адиабатические изменения давления, причем в одном объеме.посредством изотропного, а в другом - плоского сжатия и расширения жидкости, затем в обоих объемах измеряют приращения температуры, по приращению температуры в объеме с изотропным сжатием-расширением определяют сдвиговую вязкость. 3 ил. 5 сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.Я0„„1377678

А1

@11 4 G Ol N 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ЙЖВЯ;., (Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4160009/31-25 (22) 22.09.86 (46) 29.02.88. Бюл. № 8 (71) Куйбышевский авиационный институт им. акад. С. П. Королева (72) Б. П. Дьяченко, А. И. Иоисеев, В. Н. Ерфилов и И. Н. Кудряшова (53) 532.137(088.8). (56) Авторское свидетельство СССР № 1286944, кл. G 01 N 11/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1236347, кл. G 01 N 11/00, 1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИД»

КОСТЕЙ (57) Изобретение относится к технике вискозиметрии и может быть использовано для измерения сдвиговой и объемной вязкости при высоком давлении вплоть до фазового перехода в твердое состояние или стеклования. Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей путем дополнительного определения сдвиговой вязкости и повышения точности измерений, В двух объемах исследуемой жидкости одновременно осуществляют адиабатические изменения давления, причем в одном объеме. посредством изотропного, а в другом - плоского сжатия и расширения жидкости, затем в обоих объемах измеряют приращения температуры, по приращению температуры в объеме с изотропным сжатием-расширением опре- р деляют сдвиговую вязкость. 3 ил.

1377678

Изобретение относится к технике вискозиметрии и может быть использо- вано для измерения сдвиговой и объемной вязкости при высоком давлении вплоть до фазового перехода в твердое состояние или стеклования.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем дополнительного определения сдвиговой 10 вязкости и повышение точности измерений .

На фиг. 1 представлена схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - диаграмма цикла 15 из двух скачков давления; на фиг. 3график изменения температуры в цикле изменения давления, Устройство содержит измерительную камеру 1 высокого давления, в кото- 20 рой расположены датчик 2 для измерения объемной вязкости и датчик 3 для измерения линейной комбинации объемной и сдвиговой вязкостей, датчики 4 давления, измерители 5 давления, изме-25 рители 6 изменения фронта давления, датчики 7 температуры, измерители 8. температуры, В датчики 2 и 3 залита исследуемая жидкость 9, которая отделена от рабочей жидкости 10 подат- 30 ливым резиновым чехлом 11 в датчике

2 измерения объемной вязкости и плун-. жерным разделителем 12 — в датчике 3 измерения линейной комбинации сдвиговой и объемной вязкостей. 35

Датчики 2 и 3 снабжены обтюраторами 13 с электровводами высокого давления °

Рабочая жидкость 10 поступает от генератора 14 давления через входное 40 отверстие 15.

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью генератора 14 давления в измерительной камере 1 высокого 45 давления через входное отверстие 15 рабочей жидкостью 10 создается давление P + ЬР, где ьР— адиабатический скачок давления. При этом AP + P.

Через некоторое время генератором

14 давления производится адиабатический сброс давления b Ð рабочей жидкостью 10 через отверстие 15.

Цикл из двух адиабатических скачков давления - положительного и отри-55 цательного — осуществляется генератором 14 давления по диаграмме, представленной на фиг. 2, где dP — положительный и отрицательный скачки давгде плотность жидкости;

Т - температура;

S — энтропия; (- объемная вязкость; — сдвиговая вязкость; ления на уровне заданного давления, Р— длительность фронта нарастания и уменьшения давления Р на величину скачка + dP Π— время между двумя скачками давления °

Цикл из положительного и отрицательного скачков давления необходим для исключения обратимого подогрева жидкости, обусловленного упругими деформациями, возникающего наряду с необратимым подогревом жидкости за счет диссипации энергии из-за сдвиговой и объемной вязкостей. При этом для обеспечения условия диабатичности скачков давления время Т выбирается достаточным для установления термодинамического равновесия в жидкости после положительного скачка давления, но меньшим постоянной времени установления температурного равновесия между измерительной камерой 1 и исследуемой жидкостью 9.

При возникновении положительного и отрицательного скачков давления резиновый податливый чехол 11 обеспечивает изотропное сжатие и расширение исследуемой жидкости 9 в датчике

2, а плунжерный разделитель 12 обеспечивает плоское сжатие и расширение жидкости в датчике 3.

Измерение адиабатических скачков давления и фронтов его изменения осуществляют в датчиках 2 и 3 измерения вязкостей датчиками 4 давления и измерителями 5 давления, измерителями

6 изменения фронта давления.

По окончании цикла изменения дав ления после установления давления в измерительной камере с помощью датчиков 7 температуры и измерителей 8 температуры измеряют приращение температуры в датчиках 2 и 3 измерения вязкостей.

Приращение энтропии, обусловленное диссипацией энергии при сжатии за счет сдвиговой и объемной вязкостей в адиабатическом скачке давления, определяют в виде

3 1377678 4 т.в.

20 (6) 30

40

8 Т е

Т (q>

div V 7 3 2

55

div 7 — дивергент скорости;

t — время, После связи дифференциала энтропии с количеством тепла это уравнение принимает вид СР â€” a = ((+ — 3 1)(aiv v) 9 (1)

<Н 4 где Cp - изобарная теплоемкость.

В свою очередь, дивергент скорости равен скорости изменения относительbV 15 ной сжимаемости 9 =—

Ч 9

av

div V = 8 = — — (2)

v at где Ч вЂ” объем жидкости.

При изменении давления скачком . объем в зависимости от времени приложения давления определяется в виде

V = V + ЬЧ (1 — t Т ) (3) где Ч вЂ” первоначальный объем до, скачка давления; Ч вЂ” изменение объема эа счет сжатия;

- длительность фронта давле9 ния °

После подстановки (3) в (2) имеют

Ь

-ъ 1 Ч 1 0<р с1дл Ч = — — е

Т

Подставив (4) в (1), разделив пе- 45 ременные и проинтегрировав по температуре от Т до Т и по времени от t =

= 0 до t = са, получают или

4 8 1

3 )С 2 .У где Т = Т - Т вЂ” приращение температуры в жидкости, обусловленное дис-. сипацией энергии за счет объемной и сдвиговой вязкостей после приложения к ней скачка давления + h P. Прираще-. ние температуры hT ((фиг. 3) в цикле из двух адиабатических скачков давления, одинаковых по абсолютной величине и длительности фронтов их изменения, определяется выражением

4 8 1 ьт р = 2 Т, = ((+ — Р) — — °

3 g

4 gz (+ — < = 9Т /(— ° — ). (9)

3 )) С 7, При изотропном сжатии объемная вязкость из измерения приращения температуры ЬТ в цикле из двух адиабати,ческих скачков давления определяется в виде

В одном и том же цикле изменения давления из отношения (5) и (6) сдвиговая вязкость определяется следующей формулой;

Формула изобретения

Способ определения вязкости жидко» стей, заключающийся в установлении в объеме исследуемой жидкости статического давления, увеличении давления скачком и уменьшении давления скачком до первоначальной величиьь после истечения заданного времени, измерении приращения температуры после установления давления, определении объемной вязкости расчетным путем, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем дополнительного определения сдвиговой вязкости и повышения точности измерений, адиабатические изменения давления создают одновременно в двух объемах исследуемой жидкости, причем в одном из них — посредством изотропного, а в другом плоского сжатия и расширения ж дкости9

)377678

1 атэц

10 затем измеряют приращения температуры в обоих объемах жидкости, по приращению температуры в объеме с изотропным сжатием расширением определя- ют объемную вязкость, по полученному значению объемной вязкости и по приращению температуры в объеме с плоским сжатйем расширением определяют сдвиговую вязкость по формуле

1= где ьт

- сдвиговая вязкость;

- объемная вязкость;

- приращение температуры в объеме жидкости с изотропным сжатием-расширением;

- приращение температуры в объеме жидкости с плоским сжатием-расширением.

1377670 РЫГ. 2

То д Т= д Т про нзотрвпнои стт ю -po èèd Т= Л Т, npu илосксм сжопчци-рае- ргмю

Жив.z иир нии

Составитель В. Ващанкин

Редактор Л. Повхан Техред А.Кравчук Корректор В. Гирняк

Заказ 862/37

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4