Устройство для измерения поверхностного натяжения

 

Использование: для измерения поверхностного натяжения жидкостей, в том числе расплавленных металлов, солей, сплавов и других проводящих веществ. Сущность: устройство включает двухобкладочный конденсатор, причем одной из обкладок служит поверхность контролируемой проводящей жидкости, сопло, на вход которого через теплообменник подается газ. Технический результат - уменьшение температурного влияния струи газа на поверхность жидкости, температура которой выше, чем температура окружающей среды. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пневматическим устройствам для измерения поверхностного натяжения (ПН) жидкостей, и может найти применение для контроля ПН в химической и металлургической промышленности.

Известно устройство для контроля физико-механических свойств (Авторское свидетельство СССР N 1430828, кл. G 01 N 11/16, 1988, содержащее струйную трубку, расположенную над поверхностью контролируемой жидкости, измеритель частоты колебаний, генератор и измерительную схему. Недостатком данного устройства является невозможность определения свойств жидкости, кроме вязкости, и низкая точность измерения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути является устройство для измерения поверхностного натяжения (Авторское свидетельство N 1824538 СССР, кл. G 01 N 11/16, 1989. "Устройство для измерения физико-химических свойств жидкостей"), которое содержит сопло, на котором расположена первая обкладка двухобкладочного конденсатора; вторая обкладка выполнена в виде сетки, помещенной в контролируемую жидкость, а также источник постоянного расхода газа и измерительную схему.

Недостатком устройства является низкая точность измерения свойств расплавленных металлов и солей вследствие уноса тепла с поверхности при воздействии на нее струей газа.

Технической задачей изобретения является разработка устройства измерения поверхностного натяжения расплавленных металлов, сплавов, расплавов солей и других проводящих жидких веществ.

Поставленная техническая задача достигается тем, что устройство для определения поверхностного натяжения жидкостей, содержащее сопло, на котором размещена первая обкладка двухобкладочного конденсатора, подключенная через разделительный конденсатор к потенциальному выходу генератора высокой частоты и к входу детектора, соединенного через фильтр низких частот с регистратором, источник постоянного расхода газа, дополнительно содержит теплообменник и вторую, заземленную обкладку двухобкладочного конденсатора, роль которой выполняет поверхность проводящего жидкого вещества.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для измерения поверхностного натяжения состоит из сопла 1, на вход которого через теплообменник 2 подается газ с постоянным расходом G_r = const с выхода регулятора расхода газа (на структурной схеме не показан). Первая обкладка 3 двухобкладочного конденсатора 4 подключена через разделительный конденсатор 5 к потенциальному выходу 6 генератора высокой частоты 7 и к входу детектора 8, соединенного через фильтр низких частот 9 с регистратором 10. Второй обкладкой, заземленной и подключенной к выходу 11 генератора служит поверхность 12 контролируемой жидкости. На поверхности жидкости от действия струи газа образуется углубление 13.

Устройство для измерения поверхностного натяжения работает следующим образом.

Струя газа выходит из сопла 1, которое расположено на постоянном расстоянии от поверхности исследуемой жидкости, натекает на поверхность 12 и образует на ней углубление 13. Расход газа G_r подается на сопло 1 с расходом, меньшим критического G_крит, при котором происходит переход поверхности углубления из устойчивого в автоколебательное состояние.

Объем V углубления 13 однозначно определяется значением поверхностного натяжения при условии, если заданы и постоянны расход газа G_r и плотность контролируемой жидкости ρ_ж.

Изменение поверхностного натяжения приводит к изменению объема углубления 13, что вызывает изменение емкости между обкладкой 3 и поверхностью проводящей жидкости 12. Измерительный двухобкладочный конденсатор 4 включен в плечо емкостного делителя, образованного собственной емкостью конденсатора 4 и емкостью 5. Обкладки 3 и 12 подключены соответственно к выходам 6 и 11 генератора высокой частоты 7. Изменение емкости измерительного конденсатора 4 из-за изменения объема V углубления при изменении поверхностного натяжения приводит к изменению амплитуды гармонического высокочастотного сигнала, поступающего на вход детектора 8, напряжение с выхода которого поступает на вход фильтра низких частот 9, на выходе которого будет огибающая высокочастотного напряжения, то есть аналоговый сигнал, определяющий коэффициент поверхностного натяжения исследуемой жидкости.

Подача газа с расходом G_r на сопло через теплообменник 2 дает возможность за счет нагрева продуваемого воздуха уменьшить температурное влияние струи газа на поверхность жидкости при измерении поверхностного натяжения жидких сред, температура которых выше, чем температура окружающей среды. Предложенное устройство служит для измерения поверхностного натяжения жидких сред, таких как расплавленные металлы, сплавы, расплавы солей и других проводящих веществ.

Формула изобретения

Устройство для измерения поверхностного натяжения, содержащее сопло, расположенное над поверхностью жидкости и соединенное с источником расхода газа, измеритель размеров углубления, выполненный в виде двухобкладочного конденсатора, одна из обкладок которого заземлена, а другая подключена через разделительную емкость к потенциальному выходу генератора высокой частоты и входу детектора, соединенного через фильтр низких частот с регистратором, отличающееся тем, что сопло соединено с источником постоянного расхода газа через теплообменник, расположенный над поверхностью контролируемого вещества, одной из обкладок двухобкладочного конденсатора является поверхность контролируемого вещества.

РИСУНКИ

Рисунок 1