Способ определения динамической сдвиговой вязкости жидкостей

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения вязкости жидких сред. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа. В качестве измерительного зонда используют цилиндр из высокодобротного материала, в котором возбуждают крутильные колебания на основной частоте или на одной из гармоник зонда. Каплю жидкости наносят на поверхность зонда в зоне пучности смещений. Измеряют резонансную частоту и добротность зонда до нанесения капли и после. Вязкость жидкости рассчитывают по формуле *98N=(M<SP POS="POST">2.</SP>F)/(2φρS<SP POS="POST">2</SP>)<SP POS="POST">.</SP> (1)Q<SB POS="POST">1</SB> - 1/Q<SB POS="POST">0</SB>)<SP POS="POST">2</SP>, где ρ - плотность исследуемой жидкости

S - площадь капли

Q<SB POS="POST">0</SB>, Q<SB POS="POST">1</SB> - добротность зонда без капли и с каплей жидкости

M<SB POS="POST">0</SB> - масса зонда

F - резонансная частота зонда без капли. 2 ил.

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51) 5 G OI N 11/16

Q p; Q ) i < "1 О Е i t"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ .

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4397729/24-25 (22) 28.03 ° 88 (46) 07.05.90. Бюл. Р 17 (72) С.С. Секоян и Ю.С. Ильиных (53) 532.136 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1032368, кл. G 01 И 11/06, 1982.

Крутин В.Н. Колебательные реометры. — М.: Машиностроение, 1985, с. 104-107. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ сдвиговой вязкости жидкостеЙ (57) Изобретение относится к контроль, ° но- измерительной технике и может быть использовано для определения вязкости жидких сред.. Целью изобретения . является расширение функциональных

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения вязкости жидких сред, в частности наиболее эффективно может быть использовано в технике при исследовании малых объемов жидкостей и при исследовании кинетики затвердевания полимеров, клеев и других веществ.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа за счет изучения кинетики затвердевания веществ и определение вязкости малых объемов.

На фиг.1 схематически изображено устройство для осуществления предлагаемого способа измерения динамической сдвиговой вязкости жидкостей; на фиг.2 — приведена кривая затвердевания клея "Суперцемент" во времени.

2 возможностей способа. В качестве измерительного зонда используют цилиндр иэ высокодобротного материала, в котором возбуждают крутильные колебания на основной частоте или на одной иэгармоник зонда. Каплю жидкости наносят на пов ерхно сть зонда в зоне пучно ст смещений. Измеряют резонансную частоту и добротность зонда до нанесения капли и после. Вязкость жидкости рассчитывают по формуле = (М f)/

/(271 8 ) ° (1/Q „-1/(„), где р — плотность исследуемой жидкости; S- — площадь капли; О,О, — добротность зонда без капли и с каплей жидкости; М масса зонда; f - резонансная частота а зонда без капли. 2 ил.

Я устройство содержит цилиндр 1 из сплава Д16-т (измерительный зонд), закрепленный в специальном креплении С

2 в узловой точке, источник .3 перемен- С5 ного магнитного поля, подключенный к 3Я

I генератору 4 переменного напряжения ® Д с перестраиваемой частотой, приемник а )

5 механических колебаний, подключен- фф ный к усилителю 6 со стрелочным индикатором, и частотомер 7.

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью генератора 4 в зонде 1 возбуждают крутильные колебания на основной частоте или на одной иэ гармоник. Измеряют резонансную частоту эоьфа и его добротность (например, по времени затухания колебаний зонда) с помощью частотомера 7 и усилителя со стрелочным индикатором. При. 1562773

15

S Ui 2ОР1

4Ъ

2f 2

30 использовании указанных материалов на частоте 5-10 кГц зонд имеет добротность 1-2 ° 10, Затем на поверхность зонда в пучность 8 смещений наносят каплю исследуемой жидкости и вновь измеряют добротность зонда.

Потери энергии в зонде с каплей определяют выражения

41 1о 41"1к

2Г 2К Мо где ДИ вЂ” W

o Q 1 8

Для капли можно получить где Q — добротность зонда без капли

N, — масса зонда; .20

U - амплитуда колебаний зонда;

S — площадь капли;

Š— резонансная частота зонда; — плотность жидкости; — измеряемая вязкость жид- 25 кости е 4W 2f

Отсюда, учитывая, что

С и 01 где 0, — добротность зонда с каплей, получают

2Т 2(! 48 Г

+ ч р <а

Q, Q fN или

7(fgo 1 1 о

4 р Q .Ов 35

Вязкость жидкости рассчитывается бо последней. формуле. При этом плотность у измеряют или берут,иэ справочника, S измеряют оптическим путем, 40

М измеряют с помощью весов необходимой точцости.

Пример.. На боковую по— верхность цилиндра из сплава Д16- T массой М = 2283 r с помощью проволоч- 45 ной петли диаметром 5,5 мм наносят . каплю дистиллированной воды. высотой около 2 мм (для воды о",0,1 мм).

Рабочая резонансная частота составляет 5217 Гц. Добротность зонда без жид 0 кости составляла О д 206776, с icanлей воды Ч, 189338, плотность воды у = 0,999 г/смэ. Расчет по укаэанной формуле дает, y = 0,0134 пуаз, При температуре воды Т = 10ОС

= 0,013 пуаз. Результаты нескольких опытов показали погрешность измерения не более 2Х.

Предлагаемый способ позволяет исследовать кинетику затвердевания веществ. Для иллюстрации на фиг.2 приведен процесс эатвердеваиия клея

"Суперцемент" во времени. По оси ординат отложена величина, ".ïðîïîðöèîнальная амплитуде колебаний зонда, которая связана с вязкостью жидкосTH 4

Формула изобретения

Способ определения динамической сдвиговой вязкости жидкостей, основанный на измерении резонансных свойств измерительных зондов, расположенных в исследуемой жидкости, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа sa счет изучения кинетики затвврдевания веществ и определения вязкости малых объемов жидкостей, в качестве зонда используют цилиндр из материала с высокой добротностью, в котором возбуждают крутильные колебания

1 измеряют резонансную частоту и добротность зонда, наносят на поверхность зонда в зоне пучности смещений каплю жидкости высотой Ь) 28, вновь измеряют добротность зонда и вычисляют вязкость по формуле

M ° f 1 ()1

Q Q где. р — плотность исследуемой жидкости;

S,h " площадь и высота капли, Q,д — добротность зонда без капли и с каплей жидкости;

d — расстояние, на котором сдвиговые водны в жидкости полностью затухают, М вЂ” масса зонда;

f - резонансная частота зонда беэ капли. t56277

ud

Qf 8.2

Составитель .Л, Ульянов

Редактрр И. Гарная . Техред Л.Олийнык ... Корректор Т. Малец

Закав 058 Тираа 484 Подписное

ЭНИИПИ Государственного комитета по иэобратениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303$, Москва, И-3$, Рауаская наб., д. 4/$

Йроиэводственно-издательский. комбинат "Патент", г. Укгород, ул. Гагарина, tOt