Способ определения реологических свойств неньютоновских жидкостей

 

Изобретение относится к способам измерения реологических свойств и может найти применение в химической и др.отраслях промышленности. Цель изобретения - непрерывное определение реологических свойств при непрерывно меняющемся градиенте скорости. Способ позволяет устанавливать любой необходимый градиент скорости и определять соответствующие ему касательные напряжения и увеличить число необходимых опытов, уменьшая интервалы между точками измерений, что увеличивает точность интерполирования экспериментальных данных при построении реологических кривых течения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1599714 А 1 (51)э С 01 N 11/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOlNY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4616067/31-25 (22) 02.12.88 (46) 15.10,90. Бюл. Ф 38 (7!) Волгоградский политехнический институт (72) А.Б.Голованчиков, И.N.Корсукова, Н,В.Тябин и В.Ю.Аристов (53) 532.137(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 640173, кл. G 01 N 11/00, 1974.

Патент СИА Ф 3465574, кл. 73-59, 1969. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ НЕНЫТОНОВСКИХ ЖИДКОСТЕЙ (57) Изобретение относится к способам

Изобретение относится к способам измерений реологических свойств и может найти применение в химической, нефтехимической и биохимической про-. мышленности.

Целью изобретения является непрерывное определение реологических свойств при непрерывно меняющемся гра:диенте скорости.

На чертеже показана конструкция ротационного вискозиметра для реализации предлагаемого способа.

Измерение крутящего момента на рабочем цилиндре с одновременным наложением изменяющегося тормозного момента к измерительному цилиндру и измерение скорости последнего позволяют устанавливать любой необходимый градиент скорости и определять соответствующее ему касательное напряжение, увеличить число необходимых опытов, уменьшая интервалы между точками измерений, что увеличивает точность инизмерения реологических свойств и мо-. жет найти применение в химической и др,отраслях промышленности. Цель изобретения — непрерывное определение реологических свойств при непрерывно меняющемся градиенте скорости. Способ позволяет устанавливать любой необходимый градиент скорости, определять соответствующие ему касательные напряжения и увеличить число необходимых опытов, уменьшая интервалы между точками иэмерений,что увеличивает точность интерполирования экспериментальных данных при построении реологических кривых течения. 1 ил. терполирования экспериментальных дан— ных при построении реологических кривых течения. Вращение рабо .его цилиндра с постоянной скоростью с одновременным наложением изменяющегося тормозного момента к измерительному цилиндру позволяет изменять скорость вращения последнего в непрерывном режиме от линейной скорости вращения рабочего цилиндра при полностью расторможенном измерительном цилиндре и до полного его торможения. При этом средний градиент скорости определяют по зависимости

1 +2.R 2 (!)

Rz ! где 1, — средний градиент скорости

U 43 — угловые скорости рабочего

1 ) и измерительного цилиндров, соответственно;

R„ R — радиусы рабочего и измерительного цилиндров.

1599714

Таким образом, градиенты скорости соответствующие им касательные напяжения изменяются непрерывно и соотетственно получается непрерывйая зависимость - (ь).

Ротационный вискоэиметр сосотоит из рабочего цилиндра 1, вал 2 которого соединен с валом привода электродвигателя и измерителем 3 крутящего момента. Соосно с рабочим цилиндром

1 в подшипниковой опоре 4 установлен измерительный цилиндр 5, снабженный тормозным устройством 6 с рабочей поверхностью 7 и измерителем 8 скорости вращения.

Для осуществления способа исследуемую жидкость заливают в кольцевой зазор между боковыми стенками рабочего и измерительного цилиндров. Включают привод, от вала которого через вал 2 начинает вращаться рабочий цилиндр 1 с постоянной угловой скоростью Я,, Исследуемая жидкость увлекается во вращение боковой поверхностью 25 рабочего цилиндра 1 и передает вращение измерительному цилиндру 5. Тормозным устройством 6, регулируя силу прижатия его рабочей поверхности 7 к боковой поверхности измерительного цилиндра 5, замедляют скорость вращения последнего и с помощью измерителя 8 скорости вращения определяют угловую скорость вращения, а по показателям 3 измерителя крутящего момента определяют крутящий момент. Полученное значение крутящего момента подставляют в известное уравнение для определения касательного напряжения, а значения Я, и +2 угловых скоростей

40 вращения рабочего и измерительного цилиндров — в уравнение(1) и определяют средний градиент скорости. Регулируя силу прижатия рабочей поверхности 7 тормозного устройства 6 к боковой поверхности измеритепьного ци45 линдра 5 можно плавно изменять угло3 вую скорость вращения от значений

Q> К

Я2 =, когда измерительный.ци2 50 линдр 5 полностью расторможен до момента,,когда тормозное устройство 6 останавливает вращение этого цилиндра. Соответственно можно получать непрерывные средние значения касательных напряжений и градиентов скоростей, что повышает точность постро ения графической зависимости и значит точность определения реологич:=:.ких свойств.

Пример. Для осуществления способа был изготовлен измерительный узел, включающий в себя рабочий цилиндр диаметром 32 мм, высотой 72 мм, вал 2 и измерительный цилиндр 5 диаметром 42 мм и высотой 80 мм. Измерительный цилиндр 5 установлен соосно с внутренним цилиндром на подшипнике

4 качения Ф 202 с целью свободного вращения. Рабочий цилиндр 1 с помощью вала 2 присоединен к приводу электродвигателя М0-50М, обеспечивающего вращение с постоянной скоростью

500 об/мин. Вал 2 рабочего цилиндра

1 соединен также и с измерителем 3 крутящего момента торсионного типа с омическими датчиками. У боковой поверхности измерительного цилиндра 5 установлен ручной тормоз 6, представляющий собой систему винт . — гайка микрометра 85130-002, на торцовой поверхности которого закреплена тормозная пластина 7, изготовленная из баббита. Для измерения скорости вращения измерительного цилиндра, 5 применяется тахометр ТЧРФ10. В опытах в зазор между цилиндрами залиналась исследуемая жидкость — суспензия ПВХ.

Использование предлагаемого способа повышает точность измерений реологических свойств за счет непрерывного изменения градиентов скоростей и соответствующих им касательных напряжений, что позволяет измерять значения реологических параметров в любой необходимой точке. Кроме того, предлагаемый способ измерения реологических свойств позволяет расширить диапазон измерений скорости и точно определить значения градиента скорости и касательного напряжения, при которых начинается проскальзывание жидкости относительно боковых поверхностей цилиндров (адгезионное скольжение)1 упрощает конструкцию вискоэиметра, так как отпадает необходимость в установке редуктора или вариатора скорости вращения.

Формула изобретения

Способ определения реологических свойств неньютоновсхих жидкостей, с использованием двухцилиндрового ротационного вискозиметра, каждый иэ ко1599714

Составитель В.Ващанкин

Редактор Т.Парфенова Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Бескид

Заказ 3137 Тирай 488 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат ™Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101 торых установлен на своей оси вращения и один иэ которых, рабочий цилиндр, вращают, а к другому, измерительному цилиндру, прикладывают тормозной момент, о т л и ч а ю щ и й5 с я тем, что, с целью непрерывного определения реологических свойств при непрерывно меняющемся градиенте скорости, измеряют крутящий момент на рабочем цилиндре с одновременным на- ложением изменяющегося тормозного момента к измерительному цилиндру путем измерения скорости вращения последнего,