Способ определения физических параметров стеклования жидкостей и устройство для его осуществления

 

Использование: исследование жидкостей путем определения их физических свойств с изменением давления сжатия, в частности определение изменения объема и границ структурного стеклования в зависимости от давления при различных температурах. Сущность: предлагается способ определения сжимаемости и вязкости жидкости с использованием эффекта появления негидростатичности среды - сжатие осуществляется одноосно и определяют давление жидкости на стенки контейнера по ортогональным осям вдоль и поперек направления усилия сжатия. Устройство определения сжимаемости и вязкости жидкости содержит контейнер, механизм сжатия жидкости, нагреватель, систему термостатирования и датчики температуры и давления жидкости, контейнер снабжен цилиндрическим штоком с датчиками перемещения и усилия сжатия жидкости и, по крайней мере, двумя датчиками давления жидкости, установленными по ортогональным осям, один из которых расположен в торце контейнера, соосно каналу контейнера и направления усилия сжатия в стенке полости контейнера. Технический результат - расширение области определения физических параметров жидкостей. 2 с. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к исследованию жидкостей путем определения их физических свойств с изменением давления сжатия, в частности к определению изменения объема и границ структурного стеклования в зависимости от давлений при различных температурах.

Известен способ точного определения установившихся реологических характеристик различных текущих сред /З. N 96111753/25 от 11.06.96, G 01 N 11/00, Бюл. N 27 (1 ч.) от 27.09.98 г./, заключающийся в описании истиной кривой течения для ротационных и капиллярных вискозиметров с учетом методической погрешности, вызванной неньютоновскими свойствами. /-Справочник по физике рез. Яворский Б.М, Детлаф А.А., М., Наука 1968, 940 с. (стр. 286-290); - Вискозиметр ЛГ, Гайворонский А.Т., Яковлев Ю.Н., ПТЭ N 2 М., Наука, 1986, с. 234-235; - Гидропрессование, Береснев Б.И., Гайворонский А.Т., Замараев В.И., Хамитов А.А. Екатеринбург, УрО РАН, 1998, 224 с. (стр. 78-82)/.

Известно устройство /З. N 97122033/25 от 17.12.97, G 01 N 11/14, Бюл. N 2 (1 ч.) от 20.01.99 г./, содержащее корпус с измерительными конусами и упругую трубку с регулированным винтом.

Известно также устройство - капиллярный вискозиметр /Пат. 2119154 от 12.01.95. , G 01 N 11/08, Бюл. N 26 (2 ч.) от 20.09.98 г./, содержащее два гидроцилиндра с приводами с капиллярным устройством между ними, при этом каждый гидроцилиндр имеет датчик давления и датчики перемещения.

Известно также устройство - вискозиметр /Пат. 1420469 от 03.12.86. G 01 N 11/08, Бюл. N 32 от 30.08.88 г./, содержащий напорный элемент, капиллярное устройство, системы термостатирования и автоматического измерения параметров вязкости, капиллярное устройство расположено между двумя гидроцилиндрами.

Недостатком способа и устройств является невозможность получения сжимаемости и параметров стеклования жидкостей (например, масел), так как уже при подходе к верхней границе структурного стеклования вискозиметры фактически перестают работать, в жидкости возникают неньютоновские свойства и появляется негидростатичность.

Задачи изобретения - определение физических параметров стеклования жидкостей и сжимаемости до и после зоны перехода жидкости в новое состояние, расширяющих область определения физических параметров жидкостей.

Задача решается тем, что в предлагаемом способе определения сжимаемости и вязкости жидкости используется эффект появления негидростатичности среды - сжатие осуществляется одноосно и определяют давление жидкости на стенки контейнера по ортогональным осям вдоль и поперек направления усилия сжатия.

Задача решается тем, что в предлагаемом устройстве определения сжимаемости и вязкости жидкости, содержащее контейнер, механизм сжатия жидкости, нагреватель, систему термостатирования и датчики температуры и давления жидкости, контейнер снабжен цилиндрическим штоком с датчиками перемещения и усилия сжатия жидкости и, по крайней мере, двумя датчиками давления жидкости, установленными по ортогональным осям, один из которых расположен в торце контейнера, соосно каналу контейнера и направления усилия сжатия, в стенке полости контейнера.

Предложенная совокупность признаков способа и устройства позволяет обеспечить определение физических параметров стеклования жидкостей и сжимаемости до и после зоны перехода жидкости в новое состояние, расширить область определения физических параметров жидкостей.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 показан разрез устройства для определения физических параметров стеклования жидкостей, на фиг. 2 и 3 - графики зависимостей.

Способ определения физических параметров стеклования жидкостей осуществляется следующим образом. При сжатии жидкости термостатированной при температуре T, определяют изменение объема ΔV жидкости от усилия сжатия F (P = F/S_штока) и определяют давление жидкости на стенки контейнера по ортогональным осям, вдоль (M1) и поперек (M2) направления усилия сжатия F.

Устройство (фиг. 1) содержит контейнер 1, на котором расположен нагреватель 2 с системой термостатирования 3, давление на жидкость 4 осуществляется штоком 5 с датчиком перемещения 6 и усилия сжатия 7, на внутренней поверхности контейнера установлены датчики давления жидкости с регистрирующими приборами вдоль усилия сжатии 7 и поперек 8, причем датчик усилия сжатая 7 можно установить и на торце штока 5.

Устройство работает следующим образом.

Заливают в контейнер 1 исследуемую жидкость 4, вставляют шток 5, с помощью нагревателя 2 и системы термостатирования 3 устанавливают необходимую температуру T^o, в жидкости 4 и медленно производят сжатие жидкости 4 штоком 5 (для обеспечения диссипации энергии сжатия - выделяющейся теплоты в жидкости при ее сжатии, 2-я вязкость), определяя изменение объема жидкости ΔV, по датчику перемещения 6 от усилия F (P = F/S_сжатия) сжатия (по датчику усилия сжатия 7 (фиг. 2)), а также определяют зависимость показаний датчиков давления жидкости 4 на стенки контейнера 1 (фиг. 3) вдоль усилия сжатия - датчик 7 и поперек - 8. В момент начала расхождения показаний датчиков 7 и 8 (фиг. 3 - M1 и M2) жидкость становится негидростатичной, что характеризует начало стеклования жидкости (верхнюю границу структурного стеклования) при дальнейшем повышении усилия и давления сжатия F(P) показания датчика 8 практически остаются неизменными (нижняя граница стеклования жидкости), между ними (P_с) - давление стеклования исследуемой жидкости при температуре T, ^oC. На зависимости изменения объема V (ΔV = V₀-V) от давления сжатия P (фиг. 2) обычно наблюдается перелом неявно выраженный, а после стеклования сжатие происходит как у твердого тела - с другими коэффициентами. После прохождения зоны стеклования усилие сжатия F снижают, поднимают температуру жидкости 4 до T^o₂ и процесс повторяют (но лучше жидкость каждый раз менять на новую порцию, так как возможны после уже первого стеклования необратимые процессы в ее состоянии). По окончанию испытания жидкости шток 5 вынимают, жидкость 4 из контейнера 1 сливают, устройство промывают, сушат и оно готово для следующего цикла.

Предложенная конструкция устройства и способ, реализуемый на этом устройстве, позволяют определить физические параметры стеклования жидкостей и сжимаемости жидкостей до и после зоны перехода жидкости в ее новое состояние, расширить область определения физических параметров жидкостей.

Формула изобретения

1. Способ определения физических параметров стеклования жидкостей, включающий нагрев жидкости и ее сжатие от внешнего источника давления, отличающийся тем, что сжатие осуществляется одноосно и определяют давление жидкости на стенки контейнера по ортогональным осям вдоль и поперек направления усилия сжатия.

2. Устройство определения физических параметров стеклования, содержащее контейнер, механизм сжатия жидкости, нагреватель, систему термостатирования и датчики температуры и давления жидкости, отличающееся тем, что контейнер снабжен цилиндрическим штоком с датчиком перемещения и усилия сжатия жидкости и, по крайней мере, двумя датчиками давления жидкости, установленными по ортогональным осям, один из которых расположен в торце контейнера соосно каналу контейнера и направлению усилия сжатия жидкости, а второй поперек усилия сжатия в стенке полости контейнера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3