Вискозиметр для измерения относительной вязкости жидкости

Использование: для исследования малых изменений вязкости. Сущность: вискозиметр основан на протекании жидкости через два одинаковых, последовательно соединенных капилляра, причем рабочее давление создается гидростатическим насосом с постоянным уровнем 500-1000 мм столба эталонной жидкости, с помощью трехходового крана ко входу второго капилляра подключается инжектор с исследуемой жидкостью, при подключении выхода первого капилляра ко входу второго капилляра через первый капилляр начинает протекать эталонная жидкость, а через второй - исследуемая жидкость, между капиллярами установлен гидростатический манометр. Технический результат - повышение точности измерений. 1 ил.

 

Изобретение предназначено для исследования малых изменений вязкости жидкости, например для изучения поведения вязкости молока в процессе коагуляции с момента внесения фермента и до начала образования сгустка.

Известны стандартные капиллярные вискозиметры Оствальда и Уббелоде [1]. Принцип действия данных вискозиметров основан на истечении жидкости из резервуара через капилляр. Определяется объем вытекшей жидкости за единицу времени.

Недостаток: упомянутые выше вискозиметры не позволяют осуществлять непрерывное изменение вязкости, так как требуется произвести очистку вискозиметра и перезаполнение его новой порцией исследуемой жидкости.

Известен вискозиметр Viscotek Corporation модели Y501 [2, 3], который является прототипом предлагаемого прибора. Принцип действия основан на прохождении жидкости через два последовательных капилляра под давлением, создаваемым насосом. В последний капилляр закачивается исследуемая жидкость. Относительная вязкость определяется отношением перепадов давления на концах капилляров, измеряемых двумя дифференциальными манометрами.

Недостатком прототипа является использование двух высокоточных дифференциальных манометров и насоса. Недостаточная чувствительность дифференциальных манометров делает необходимым использование высокого рабочего давления. Это, в свою очередь, заставляет применять металлические капилляры большой длины (около 600 мм каждый). Непрозрачный капилляр не позволяет визуально следить за чистотой и однородностью канала. Кроме того, вышеперечисленные факторы увеличивают стоимость вискозиметра.

Целью изобретения является создание инструмента для исследования вязкости молока и определения ее малых изменений на этапе скрытого периода коагуляции до начала гелеобразования, обладающего хорошей чувствительностью и точностью и не требующего значительных финансовых и материальных затрат.

Поставленная цель была достигнута благодаря применению в разработанном нами приборе гидростатического насоса для создания рабочего перепада давлений на двух последовательно соединенных стеклянных капиллярах и гидростатического манометра, включенного между капиллярами. В результате был создан вискозиметр, который обладает основными преимуществами и достоинствами упомянутых выше приборов и в тоже время существенная часть присущих им недостатков сведена к минимуму.

На чертеже представлена схема вискозиметра, состоящего из двух капилляров 1 и 2, двух емкостей 3 и 4, клапана 5, линейки 6, инжектора 7, трехходового крана 8 и термостата 9.

Принцип действия нашего вискозиметра основан на протекании жидкости через два одинаковых, последовательно соединенных капилляра 1 и 2 диаметром 0,7 мм и длиной 145 мм.

С помощью трехходового крана 8 ко входу второго капилляра подключается инжектор с исследуемой жидкостью 7 (положение 2). Второй капилляр и предшествующий ему участок соединительной трубки заполняются исследуемой жидкостью. Затем с помощью трехходового крана выход первого капилляра подключается ко входу второго капилляра (положение 1). В результате этого через первый капилляр начинает протекать эталонная жидкость, а через второй - исследуемая. Гидростатический манометр, помещенный между этими капиллярами, будет показывать значение относительной вязкости.

В качестве эталонной жидкости используется подходящий растворитель, который подбирается в зависимости от исследуемой жидкости, так, например, для молока - это вода. Из-за практической несжимаемости расходы обеих жидкостей одинаковы и, следовательно, отношение разностей давлений на концах капилляров равно отношению их вязкостей.

Жидкости не перемешиваются в силу того, что течение ламинарно, а взаимная диффузия не успевает произойти за время измерения.

Шкалой измерения является линейка 6. В качестве насоса для создания рабочего перепада давлений используется резервуар 4 с эталонной жидкостью, поднятый на высоту 500-1000 мм. Уровень воды в резервуаре 4 поддерживается постоянным с помощью поплавкового клапана 5, который либо открывает, либо закрывает доступ воды из резервуара 3. Для поддержания постоянной температуры во время измерений используется циркуляционный термостат 9 модели UH-8.

От стандартных капиллярных вискозиметров наш прибор отличается использованием второго капилляра, включенного последовательно с первым, что позволяет проводить непосредственное измерение относительной вязкости двух жидкостей: эталонной и исследуемой. Кроме того, конструкция нашего прибора позволяет легко вводить пробу в измерительный капилляр, что позволяет использовать его для мониторинга процесса.

Отличие от прототипа заключается прежде всего в использовании гидростатического насоса с постоянным уровнем и одного гидравлического манометра, что позволило использовать стеклянные капилляры, определить относительную вязкость измерением всего одного уровня и существенно уменьшить стоимость вискозиметра.

Несмотря на свою простоту прибор имеет ряд очевидных преимуществ.

Во-первых, полная погрешность измерений определяется погрешностями всех измерительных приборов, в нашей установке относительная вязкость определяется измерением высоты всего одного столба жидкости, т.к. давление на выходе второго капилляра выбрано равным атмосферному, а перепад давлений поддерживается постоянным уровнем жидкости в резервуаре 4.

Во-вторых, конструкция прибора позволяет очень просто и эффективно подготовить его к следующему измерению простой промывкой второго капилляра эталонной жидкостью.

В-третьих, сохраняется возможность использовать его в качестве стандартного капиллярного вискозиметра.

Разработанный прибор обладает хорошей точностью и чувствительностью. Проведенные оценки показали, что чувствительность прибора к изменению вязкости молока сохраняется при его разбавлении в 100 раз по отношению к нормальной концентрации.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. Инженерная реология пищевых материалов. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981, с.34-37.

2. Haney M.A. A New Differential Viscometer - Part One. //American Laboratory, 1985, - v.17 (3), p.41-56.

3. Haney M.A. A New Differential Viscometer - Part Two. //American Laboratory, 1985, - v.17 (4), p.116-126.

Вискозиметр для измерения относительной вязкости жидкости, основанный на протекании жидкости через два одинаковых последовательно соединенных капилляра, отличающийся тем, что рабочее давление создается гидростатическим насосом с постоянным уровнем 500-1000 мм столба эталонной жидкости, с помощью трехходового крана ко входу второго капилляра подключается инжектор с исследуемой жидкостью, при подключении выхода первого капилляра ко входу второго капилляра через первый капилляр начинает протекать эталонная жидкость, а через второй - исследуемая жидкость, между капиллярами установлен гидростатический манометр.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области определения свойств полимерных материалов, в частности индекса расплава, непосредственно в процессе производства. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения вязкости жидкости в медицине, биологии, а также для научных исследований в условиях новых космических технологий.

Изобретение относится к газонефтедобыче и может быть использовано при измерении параметров в буровых растворов. .

Изобретение относится к измерениям вязкости жидкостей в широком интервале параметров состояния. .

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств порошков, может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности. .

Изобретение относится к технике калибровки чувствительных элементов, измерительных приборов, в частности капиллярных вискозиметров. .

Изобретение относится к cnotoбаы определения газосодержания в газожидкостных эмульсиях для колоннок с насадкой. .

Изобретение относится к измерительной технике и использует измерение времени заполнения емкости объемом (10 мл) смазочным материалом (вязкости среды), плотности, коррозионной активности смазочной среды по бальной системе, сравнивая с эталоном, а также обнаружение в масле продуктов износа узлов трения, неполного сгорания топлива, охлаждающей жидкости

Изобретение относится к медицине, а именно к средствам, предназначенным для измерения физических свойств крови

Изобретение относится к способам определения вязкости нелинейно-вязких жидкостей. В способе определения вязкости нелинейно-вязких жидкостей в качестве датчика вязкости используют частотно-регулируемый привод в комплекте с асинхронным электродвигателем мешалки, у которого стабилизируют синхронную частоту питания и напряжение двигателя. При этом по частоте вращения вала мешалки и температуре жидкости рассчитывают вязкость по соотношению: ν=b0(Ω,t)+b1(Ω,t)ω+b2(Ω,t)ω2, где ν - вязкость полимера, ω - частота вращения вала электродвигателя, t - температура полимера, Ω - стабилизированная синхронная частота электродвигателя, b0, b1 и b2 - коэффициенты, зависящие от синхронной частоты и температуры. Устройство для определения вязкости нелинейно-вязких жидкостей включает измерительную емкость с термометром и мешалкой, вращаемой асинхронным двигателем, который управляется частотным преобразователем регулируемой частоты и напряжения. При этом на вал мешалки прикреплен магнит, перемещение которого фиксируется датчиком Холла и осциллографом, сигналы с которого передаются на компьютер. Техническим результатом изобретения является разработка метода определения вязкости неньютоновских жидкостей на потоке, при котором в процессе измерения не должна разрушаться пространственная структура жидкой среды. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к медицине и биологии и может быть использовано для оценки изменений агрегатного состояния клеток крови и точной диагностики расстройств микроциркуляции крови при различных заболеваниях и патологических состояниях. Капиллярный вискозиметр включает основание, рабочий капилляр и опору рабочего капилляра. При этом опора рабочего капилляра присоединена к основанию посредством поворотного устройства, позволяющего устанавливать заданный угол наклона рабочего капилляра относительно горизонта в пределах от -90° до +90°. Кроме того, капиллярный вискозиметр дополнительно содержит устройство измерения угла наклона рабочего капилляра относительно горизонта. Еще одним отличием капиллярного вискозиметра является то, что поворотное устройство включает сервопривод вращения. Кроме того, поворотное устройство может включать привод вращения на базе шагового двигателя. Также капиллярный вискозиметр включает в себя устройство измерения скорости перемещения жидкости в капилляре. Устройство измерения скорости перемещения жидкости в капилляре может быть построено на базе двух смещенных относительно друг друга в направлении движения потока оптических датчиков. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и повышение точности. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для комплексного анализа реологических свойств крови in vivo. В зоне интереса зондируют импульсами ультразвуковых колебаний в режиме энергетического цветового допплеровского кодирования протекающий по сосуду поток крови. Определяют диаметр d сосуда, толщину пограничного слоя потока крови, площадь пограничного слоя потока крови, площадь осевого потока крови, частоту сокращений сердца и рассчитывают на основе полученных данных параметры, характеризующие реологические свойства крови: кинематическую вязкость крови ν, число Уомерсли α, параметр α2, коэффициент ε структуры потока. Определяют пиковую систолическую скорость Vps осевого потока крови и среднюю максимальную скорость Vm осевого потока крови, межинтимальный диаметр сосуда и рассчитывают на основе этих параметров число Re Рейнольдса, скорость V сдвига и напряжение τ сдвига. Зондирование проводят с картой распределения интенсивности движения по сечению потока и дополнительно определяют с использованием измерений площадь Sos осевого потока в систолу, площадь Sns потока в систолу, площадь Sod осевого потока в диастолу, площадь Snd потока в диастолу, площадь Sδs в систолу, площадь Sδd в диастолу, время ts систолы, время td диастолы, время t сердечного цикла и рассчитывают на основе полученных данных: усредненную толщину δxs пограничного слоя в систолу (см) по формуле: δxs=Sδs/[√π*(√Sns+√Sos)], где Sδs - площадь пограничного слоя в систолу, Sns - площадь потока в систолу, Sos - площадь осевого потока в систолу; усредненную толщину δxd пограничного слоя в диастолу (см) по формуле: δxd=Sδd/[√π*(√Snd+√Sod)], где Sδd - площадь пограничного слоя в диастолу, Snd - площадь потока в диастолу, Sod-ω - угловая скорость (с-1); νs - кинематическую вязкость крови в систолу (cSt) по формуле: νs=ωδxs2; νd - кинематическую вязкость крови в диастолу (cSt) по формуле: νd=ωδxd2; νh - гемодинамическую вязкость крови (cSt) по формуле: νh=[(νs х ts)+(νd x td)]/t; Σhs - коэффициент реологической эффективности кровотока в систолу по формуле: Σhs=Sos/Sns, где Sos - площадь осевого потока в систолу; Sns - площадь потока в систолу; Σhd - коэффициент реологической эффективности кровотока в диастолу по формуле: Σhd=Sod/Snd, где Sod - площадь осевого потока в диастолу; Snd - площадь потока в диастолу; Σh - коэффициент реологической эффективности кровотока за сердечный цикл по формуле: Σh=[(Σhs х ts)+(Σhd х td)]/t. Определяют характеристики движения эритроцитов в осевом потоке, такие как интенсивность движения, оценивая ее по уровню интенсивности окрашивания цветовой картограммы осевого потока, сравнивая его с уровнем интенсивности цветовой шкалы, расположенной на экране монитора; степень дезорганизации потока по структуре и степени гетерохромности цветовой картограммы осевого потока, для чего определяют структурный коэффициент осевого потока СКОП как отношение площади участков осевого потока с максимальной интенсивностью окрашивания Sm к площади осевого потока So и при СКОП=1 считают структуру потока организованной нормально, а при СКОП<1 – дезорганизованной; градиент интенсивности движения эритроцитов по направлению от стенки сосуда к осевому потоку, оценивая степень локальной устойчивости потока по характеру контуров осевого потока и полос пограничного слоя, степени центрации осевого потока и равномерности толщины пограничного слоя по сечению сосуда. Способ обеспечивает повышение эффективности анализа реологических свойств крови за счет расчета большого числа количественных реологических характеристик кровотока и визуального выявления, что дает возможность локализовать участки сосуда с нарушением гемореологических параметров. 13 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области испытания топлив. Способ включает подачу охлажденного до заданной температуры топлива через фильтр тонкой очистки, варьирование значениями подачи и давления топлива в топливной линии, регистрацию расхода топлива через фильтр тонкой очистки и критической температуры подачи топлива, дополнительно задают значения скорости охлаждения топлива, при этом формируют из 15 этапов цикл испытаний как необходимую и минимально достаточную совокупность режимов испытаний в виде матрицы, на каждом этапе заданной продолжительности фиксируют критическую температуру подачи топлива в момент достижения расхода топлива через фильтр тонкой очистки предельного значения, по завершении цикла испытаний определяют обобщенный показатель Тисп низкотемпературной прокачиваемости испытуемого топлива, сравнивают полученное значение со значением этого показателя для топлива, принятого за эталон Тэт и прошедшего идентичный цикл испытаний, и при значении Тис>Тэт рекомендуют топливо к применению в двигателях транспортных средств, при этом обобщенный показатель Тисп(эт) низкотемпературной прокачиваемости топлива вычисляют по заданной формуле. Достигается повышение информативности и достоверности оценки за счет расширения и создания условий испытаний, в большей степени приближенных к реальным условиям эксплуатации техники. 6 табл.

Изобретение относится к области промысловой геологии и может быть использовано в процессе добычи углеводородов из подземных геологических формаций. В данном документе описан способ измерения вязкости неньютоновской жидкости для поточного измерения и управления процессом. Процесс включает примешивание добавок к базовому флюиду для формирования неньютоновской жидкости. Неньютоновская жидкость подается в устройство для поточного измерения вязкости для получения результатов измерения реологических параметров. Затем введение добавок к базовому флюиду корректируется с учетом измеренных реологических параметров. Также раскрыта система, предназначенная для достижения указанных целей. Технический результат – повышение результативности корректировки процесса добычи углеводородов из подземных геологических формаций. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

Вискозиметр для измерения относительной вязкости жидкости

Наверх