Частотный способ седиментационного анализа суспензий

 

Использование: изобретение относится кЬбласти аналитического приборостроения и может быть применено в химической, нефте химической и других отраслях промышленности для дисперсного анализа суспензий с изменяющимся в процессе осаждения плотностями жидкой фазы. Сущность изобретения: осуществляют гравитационное осаждение твердой фазы суспензий в цилиндрическом резонаторе. совершающем малые иэгйбныё автоколебания , при которых фазовый сдвиг между положением резонатора и возбуждающей силой составляет 90 град. Определяют время осаждения и соответствующие ему значения массовой концентрации твердой фазы. Стабилизируют амплитуду колебаний изменением силы возбуждения. Определяют величину этой силы и текущее значение массовой концентрации С по формуле: /Т. ft //ж С Рс Q . где рс - плотность сус/-tc 3 лензии, измеренная по частоте колебаний резонатора, кг/м; juc - динамическая вязкость суспензии, измеренная по возбуждающей силы, Па.С; /.1ж,р соответственно динамическая вязкость и плотность дисперсной фазы. Дополнительно определяют скорость изменения плотности суспензии в момент tt при Vc 0 регистрируют плотность жидкой фазы суспензии/Зж и динамическую вязкость жидкой фазы суспензии. 1 ил. СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 !

1ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ЕНИЯ (5!)5 6 01 и 15/04

С =р — р (/ )Йв/гсов

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (1) 4852173/25 (2) 17.07.90 (6) 30.08,93. Бюл. М 32 (1) Днепропетровский химико-технологический институт им.Ф.Э.Дзержинского (2) Ю.К.Тараненко, В.И.Снегур и О,И.Шкоп à (>6) Кулаков M.Â. и др. Вибрационный метод с диментационного анализа. Заводская лаборатория, 1977, т.43, М 11. с.1371 — 1373, Авторское свидетельство СССР

Q 1467451, кл, G 01 Х 15/04, 1987. (ф) tACTQTHblN Ct;OCQB CEQV>МЕНТАЦИОННОГО AHAJ1N3A СУСПЕНЗИй (7) Использование; изобретение относится к области аналитического приборостроения и - ожет быть применено в химической, нефт химической и других отраслях промышл нности для дисперсного анализа с спензий с изменяющимся в процессе о аждениЯ плотностЯми жидкой фазы, Сущ н сть изобретения: осуществляют гравитац >аннов осаждение твердой фазы

c ñïåíçèé в цилиндрическом резонаторе, 1

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть применено в химической, нефтехимической, пи цевой и других отраслях промышленност для дисп>эрсион ного анализа суспензий с зменяющимися в процессе осаждения пл тностями жидкой фаз, например в праце се экстрагирования., По основному авторскому свидетельству частотный способ седиментационного ан лиза суспензий, по которому с целью по ышения точности измерений в условиях изменения плотности твердой фазы, осаж„„БЦ, „183721О А1 совершающем малые иэгибные автоколебания, при которых фазовый сдвиг между положением резонатора и возбужда>ощей силой составляет 90 град, Определяют время осаждения и соответствующие ему значения массовой концентрации твердой фазы. Стабилизируют амплитуду колебаний изменением силы возбуждения. Определяют величину этой силы и текущее значение массовой концентрации С по формуле: р p в

С = p, — - - — - -„—, где рс — ппотност сус/4С пензии, измеренная по частоте колебаний резонатора, кг/м; p, — динамическая вязкость суспе>:.зии, измеренная по возбуждающей силы, .ià,С; /. ж,p> — соответственно динамическая вязкость и плотность дисперсной фазы. Дополнительно определяют сКорость изменения плотности суспензии в момент ti при V = 0 регистрируют пло — íîñòü жидкой фазы суспензии р® и динамическую вязкость жидкой фазы суспензии. 1 ил. дают твердую фазу в трубчатом резонаторе, совершающем малые колебания на собственной частоте, затем изменением силы возбуждения стабилизируют амплитуду колебаний резонатора. Определяют силу возбуждения и по ней определяют вязкость суспензии. По частоте колебаний резонатора определяют плотность суспенэии и по известным плотности и вязкости дисперсной (жидкой) фазы определяют концентрацию твердой фазы по формуле

1837210 р (") 8 — р — ) 3 Ис (5) 30 (3) (ж) V2,8

1, (Яж),3

2,8 /2с (4) где рс — плотность суспензии, измеренная по частоте колебаний резонатора, в кг/м; ,ис — динамическая вязкость суспензии, измеренная по возбуждающей силе, в Па:с;

/tжlрж- динамическая вязкость и плотность дисперсной (жидкой) фазы.

Недостатком способа является то, что он не учитывает отклонение реальных значений рж, иж от расчетных вследствие экстракции вещества из твердой фазы в жидкую.

Это носит погрешность в измерение концентрации твердой фазы С. Оценить эту погрешность можно, используя выражение для С

ЛС с—

С (/ ж) 2,3 ЛЯк +, ж /t>ê

М4 /2с

/2с /Ож Р 2 8 . 2,8 / ж

Как видно из приведенного соотношения (2) относительные погрешности ф2ж Рж, 2 аж/иж изменениЯ плотности и Динамической вязкости жидкой фазы входят в выражение для погрешности измерения концентрации со следующими множителями

Из структуры формул 3 и 4 очевидно, что

3 значительно больше единицы, а 4 может быть и меньше и больше единицы, Вывод состоит в том, что на погрешность измерения по известному способу больше влияет изменение плотности жидкой фазы и в меньшей степени изменение ее динамической вязкости, Целью настоящего изобретения является повышение точности измерения при изменении плотности и динамической вязкости жидкой фазы.

Поставленная цель достигается тем, что в способе частотного седиментационного анализа гравитационное осаждение твердой фазы суспензии в цилиндрическом резонаторе, амплитуду которого стабилизируют путем изменения возбужда5

55 ющей силы, причем фаза последней сдвинута по отношению к фазе смещения резонатора на 900, определение мгновенных значений динамической вязкости по амплитуде возбуждающей резонатор силы и массовой плотности по частоте колебаний резонатора соответствующих заданному моменту времени осаждения твердой фазы, согласно изобретению, допэлнительно определяют скорость изменения плотности суспензии

Чс = — -.— д1 и в момент достижения этой скоростью заданного значения

Vc(t1) = Vcs по частоте колебаний резонатора определяж ют плотность жидкой фазы p®, а по амплитуде возбуждающей силы определяют динамическую вязкость рж жидкой фазы, а затем для каждой измеренной пары р и,и, определяют ко центрацию твердой фазы по формуле

Определение скорости изменения плотности суспензии с— с д позволяет поогнозировать процесс Окончд" ния седиментации, когда в резонаторе осталось одна жидкая фаза. Это может соответствовать условию

Vc(t) = Vcs = О.

Приближение может обеспечиваться с той или иной степенью точности, поэтому для сокращения t<, времени измерения чсэ целесообразна подбирать для конкретной суспензии, Измеренные по истечению времени ti возбуждающая резонатор сила и частота колебаний определяют динамическую вязкость и плотность жидкой фазы суспензии с учетам их изменения в результате процессов экстракции.

Предложенное техническое решение отличается от известных решений той же задачи тем, что позволяет получить уточненное значение концентрации твердой фазы, а следовательно более точно измерить дисперсионный состав суспензий. Предложенное техническое решение особенно эффективно, когда одновременно с седиментационным осаждением происходит процессы экстрагирования, которые приводят к изменению плотностей твердой и жид18372 10 ой фаз одновременно и динамической вязости жидкой фазы.

На чертеже приведено устройство для рсуществления способа.

Устройство содержит сборник 1 для осу- 5 ествления способа.

Устройство содержит сборник 1 для иследуемой суспензии, представляющий ем.ость с коническим днищем и мешалкой, для авномерности распределения твердой фа- 10

ы во всем обьеме суспензии, запорная аратура 2, сильфон 3 для герметизации езонатора и обеспечения возможности ма, ых изгибных колебаний его конца, резонаор 4 цилиндрической формы, консольно 15 акрепленный в массивной плите 5, и снабенный сборником 6 твердой фазы, Для преобразования скорости малых йзгибных колебаний резонатора B электрический сигнал предусмотрен приемник 7, а 20 ля преобразования электрического сигнаа в механическую силу, возбу>кдающую резонатор, служит возбудитель колебаний 8.

Приемник и возбудитель колебаний включены в цепь усилителя 9 по схеме алек- 25 ромеханического автогенератара. Для стаилизации возбуждающей силы, усилитель набжен задатчиком 10 амплитуды, Частота колебаний резонатора преобразуется в код;, пропорциональный глотности в блоке 11, à 30 амплитуда колебаний резонатора, поапар1 иональная динамической вязкости суспен ии, преобразуется в код в блоке 12. Коды плотности суспензии и ее динамической вязкости поступают в вычислительное уст- 35

Ройство 13, производящее вычисление в реа льном масштабе времени скорости изменения плотности суспенэии и сравнение этой скорости с заданным значением, запись значений рс,,и, в момент времени 40 у=чу а .также в оперативную память времени иэь ерения и соответствующих ему значений

pI:, èñ с последующим вычислением теку4 щих значений массовой концентрации, Для 45 ормирования отчета времени s каждом цикле измерения служит таймер 15, Таймер, вычислительное устройство и клапан управляются блоком 16, задающим 50 программу их работы.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

Суспенэию заливают в емкость 1, перем шивают, затем llo сигналу блока 16 откры- 55 в ется вентиль 2 и происходит заполнение а ализируемой суспензией резонатора 4.

Происходит гравитационное осаждение твердой фазы и в результате:>кстракции меняется массовая плотность твердой, жидкой фаз и динамической вязкости жидкой фазы.

Возбудителем 8 возбуждают в резонаторе 4 изгибание автоколебания. Фазу отклонений резонатора 4 устанавливают отличной от фазы электрическо о сигнала, поступающего с приемника 7 на 90"С, Частота аатоколебаний; зависящая от текущего значения плотности суспс ии и не зависящая от вязкости суспензии, преобр зуется в код в блоке 11. Задатчиком 10 устанавливают амплитуду колебаний резонатора тока в обмотке возбуждения колебаний 8.Этот ток связан с коэффициентом усиления усилителя 9 и преобразуется в код в блоке 12. Сигналы блоков 11, 12 и сигналы от таймера 15 поступают в блок 13 и фиксируются в оперативчой памяти этого блока в кодах трех значений р,„и,,;. Блок 13 вычисляет значение скорости изменения плотности суспензии d o- - - " =.:т равенства этой скорости нулю

1 р,/ut-=0 или заданному значению d р,lйт =- чз в память блока заносится последняя тройка ф > значений рж, иж, t, соответствующая плотности и динамической вязкости в момент времени t, при котором в резонаторе остается только жидкая фаза, С использованием ф ф значений ð <,,и : в блоке 13 производится вычисление текущего значения масс концентрации суспензии по формуле с =р — р„(,и„,) 2 /и В, V, (6) Эти значения могут быть зарегистрированы цифропечатающим устройством 14.

Базовым объектом по отношению к заявляемому техническому решению является прототип. По сравнению с прототипом заявляемое решение позволяет повысить точность измерения в условиях изменения плотности и динамической вязкости жидкой фазы. Действительно по известному способу значения р>, рж, принимались до измерения и считались постоянными, Однако в процессе осаждения рк и иж изменяется например за счет экстракции вещества из твердой фазы в жидкость. Это приводит к погрешности, По предлагаемому способу р ии„измеряют в момент времени т*, когда скорость изменения плотности суспензии становится равной нулю.

Формула изобретения

Частотный способ седиментационного анализа суспензий, включающий гравитационное асаждение твердой ф зы суспен1837210

Составитель Ю.Тараненко

Редактор С.Кулакова Техред М,Моргентал Корректор Н.Ревская

Заказ 2862 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 161 зий в цилиндрическом резонаторе, совершающем малые изгибные автоколебания, при которых фазовый сдвиг между положением резонатора и возбуждающей силой составляет 90, определение времени осаждения и соответствующих ему эначе; ний массовой концентрации твердой фазы, стабилизацию амплитуды колебаний, изменением силы возбуждения, определение величины этой силы и определение текущего значения массовой концентрации С по формуле ф,в с- р, ф-, где pc — плотность суспензии, измеренная по частоте колебаний резонатора, кг/м; ,и — динамическая вязкость суспенэии, измеренная по возбуждающей силе, Па.с;

5 иж, р® — соответственно динамическая вязкость и плотность дисперсной (жидкой) фазы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, дополни10 тельно определяют скорость изменения плотности суспензии ч, и в момент времени

ti npu vc - 0 регистрируют плотность жидкой фазы суспенэии и динамическую вязкость жидкой фазы суспенэии р®.