Способ определения вязкости жидкости

Изобретение относится к способу и может быть использовано, например, при контроле и управлении технологическими процессами на предприятиях пищевой промышленности для оценки вязкости жидких оптически непрозрачных суспензий, а также при проведении научно-исследовательских работ. Способ определения вязкости жидкости включает движение в ней шарового зонда. При этом в качестве шарового зонда используют газовый пузырек-маркер. сформированный на выходе сопла, через которое газ поступает в цилиндрическую кювету, заполненную жидкостью. Диаметр сопла определяют из соотношения:

где: DK и DC - диаметры измерительной кюветы и сопла соответственно; ХК - коэффициент, зависящий от физических свойств жидкости и разрешающей способности устройств, регистрирующих перемещение пузырька-маркера. Затем измеряют время прохождения газового пузырька-маркера путем счета тактирующих импульсов, количество которых зависит от времени прохождения участка, расположенного вертикально на траектории его подъема. Далее определяют вязкость жидкости по соотношению:

где: η - вязкость; t - время прохождения участка на траектории; А и В - параметры, зависящие от физических свойств жидкости и свойств измерительной системы. Техническим результатом изобретения является повышения точности измерения за счет использования газового пузырька-маркера. 1 табл., 2 ил.

 

Предлагаемый способ определения вязкости жидкости относится к приборостроению, а именно к области технологии пищевой промышленности, и может быть использован, например, при контроле и управлении технологическими процессами на предприятиях пищевой промышленности для оценки вязкости жидких оптически прозрачных растворов и непрозрачных суспензий, а так же при проведении научно-исследовательских работ.

Известен способ измерения вязкости жидкости [1], который осуществляется с помощью устройства, состоящего из шарового зонда, плотность которого больше плотности жидкости, ускорителя, измерителя параметров движения, вычислительного блока и измерительной емкости с исследуемой жидкостью. При реализации способа осуществляют разгон зонда до обусловленной скорости движения, обеспечивают его свободное всплытие по инерции, измерение времени и координат на участке всплытия, определяют постоянную времени и оценивают вязкость по соотношению:

где: R - радиус шарового зонда; Т - постоянная времени; ρ - плотность материала шарового зонда.

Однако недостатком известного способа является снижение точности измерения, связанное с необходимостью использования ускорителя и необходимостью установки шарового зонда в исходное положение для метрологического обеспечения многократного измерения, а так же вычисления системы многопараметровых уравнений.

Наиболее близким техническим решением является патент [2], из которого известен способ измерения вязкости жидкости, включающий движение газового пузырька-маркера, сформированного на границе раздела жидкой и газообразной фаз на выходе сопла, при этом измеряют время прохождения газового пузырька путем счета тактирующих импульсов, количество которых зависит от времени прохождения участка, расположенного вертикально на траектории его подъема, и определяют вязкость.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении точности измерения за счет использования шарового зонда, получаемого на выходе сопла, а так же за счет использования математических соотношений, описывающих этап математической обработки данных.

Это достигается тем, что в способе определения вязкости жидкости, включающем движение в ней шарового зонда, обеспечение его свободного всплытия, измерение времени его прохождения и определение вязкости, в отличие от прототипа, в качестве шарового зонда используют газовый пузырек-маркер, сформированный на выходе сопла, через которое газ поступает в цилиндрическую кювету, заполненную жидкостью, при этом диаметр сопла определяют из соотношения:

где: DК и DС - диаметры измерительной кюветы и сопла соответственно; ХК - коэффициент, зависящий от физических свойств жидкости и разрешающей способности устройств, регистрирующих перемещение пузырька-маркера, далее измеряют время прохождения газового пузырька-маркера путем счета тактирующих импульсов, количество которых зависит от времени прохождения участка, расположенного вертикально на траектории его подъема, и определяют вязкость жидкости по соотношению:

где: η - вязкость; t - время прохождения участка на траектории; А и В - параметры, зависящие от физических свойств жидкости и свойств измерительной системы.

Источники и приемники ультразвука, расположенные вдоль оси цилиндрической кюветы, образуют линию контроля прохождения пузырька с газом. Устройство определения длительности периодов смещения импульсов, поступающих от приемников ультразвука, и устройство счета осуществляют получение измерительной информации. Измерение осуществляется путем счета тактирующих импульсов, поступающих на счетное устройство, за время, равное длительности импульса. Это позволяет повысить точность, ограниченную только частотой тактирования.

Сущность способа поясняется чертежом и таблицей. На фиг.1 изображена функциональная схема устройства, поясняющая проведение измерения, на фиг.2 приведен график полученных экспериментальных значений и расчетной зависимости вязкости от времени прохождения пузырьком-маркером участка траектории. В таблице приведены экспериментальные значения времени прохождения пузырька-маркера между контрольными точками и метрологические оценки результатов в виде среднего значения (СР) и среднеквадратического отклонения (СКО).

Устройство включает: цилиндрическую кювету 1, заполненную вязкой жидкостью, источники ультразвукового излучения 2, пузырек газа 3, трубопровод и сопло для подачи газа 4, приемники ультразвукового излучения 5, устройство определения длительности времени смещения 6, устройство счета и управления измерительным процессом 7, пневмоделитель 8, компрессор 9.

Способ осуществляют следующим образом.

Газ через трубопровод и сопло 4 поступает в цилиндрическую кювету 1, заполненную вязкой жидкостью. Газ подается от компрессора 9 через управляемый клапан пневмоделителя 8. На границе раздела жидкой и газообразной фазы образуется пузырек-маркер, при этом его формирование осуществляется на выходе сопла, диаметр которого определяют из соотношения (2). На выходе сопла 4 образуется пузырек газа, который перемещается вдоль оси цилиндра. При движении пузырьки газа уменьшают слой вязкой жидкости, которая является проводящей средой для ультразвуковой волны, движущейся между источником ультразвука 2 и приемником ультразвука 5. Изменение слоя приводит к образованию импульсов, поступающих на устройство определения длительности времени смещения 6 и устройство счета и управления измерением 7.

В устройстве 6 измеряют и запоминают время смещения импульсов t от приемников ультразвука 5 при прохождении пути между ними.

Далее определяют и запоминают вязкость жидкости по формуле (3).

Пример. Измерение вязкости водного раствора сахара различной концентрации. Используем водные растворы сахара различной концентрации от 45 до 60%. Поочередно заливаем растворы в измерительную кювету. Полученные значения времени прохождения пузырька-маркера между контрольными точками заносим в таблицу. Вычисляем точечные оценки результатов измерения и тоже заносим их в таблицу.

Определяем значения динамической вязкости по зависимости:

Полученные экспериментальные значения вязкости и расчетная зависимость приведены на графиках, фиг.2.

Таким образом, предложенный способ определения вязкости за счет использования пузырька-маркера, применения средств измерения временных периодов, а так же использования математических соотношении, описывающих этап математической обработки данных, позволяет расширить возможности своего применения и повысить точность.

Источники информации

1. Патент №2263892, МПК G01N 11/10. Устройство для определения вязкости жидкости [Текст] / Колосов А.А., Пащенко В.М., Лунин Е.В., Табаков О.В. - Опубл. 10.11.2005, Бюл. №31.

2. United States Patent US 5289716, Monitoring and analyzing waste glass compositions [Text] / Schumacher; Ray F. (Aiken, SC) - Filed: August 21, 1992.

Способ определения вязкости жидкости, включающий движение в ней шарового зонда, обеспечение его свободного всплытия, измерение времени его прохождения и определение вязкости, отличающийся тем, что в качестве шарового зонда используют газовый пузырек-маркер, сформированный на выходе сопла, через которое газ поступает в цилиндрическую кювету, заполненную жидкостью, при этом диаметр сопла определяют из соотношения

где DK и DС - диаметры измерительной кюветы и сопла соответственно;
ХК - коэффициент, зависящий от физических свойств жидкости и разрешающей способности устройств, регистрирующих перемещение пузырька-маркера, далее измеряют время прохождения газового пузырька-маркера путем счета тактирующих импульсов, количество которых зависит от времени прохождения участка, расположенного вертикально на траектории его подъема, и определяют вязкость жидкости по соотношению

где η - вязкость;
t - время прохождения участка на траектории;
А и В - параметры, зависящие от физических свойств жидкости и свойств измерительной системы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гравитационной седиментации и может быть применено на шахтах и обогатительных фабриках для анализа диапазона крупности частиц в шламовых водах.

Изобретение относится к технике измерения вязкости, а более конкретно - к устройству вибрационных датчиков погружного типа, предназначенных для использования в исследовательских лабораториях, в медицине, для контроля технологических жидкостей.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к бесконтактным аэрогидродинамическим способам и устройствам автоматического контроля физико-химических свойств жидкости (вязкости, плотности, поверхностного натяжения), и может найти применение как в лабораторной, так и производственной практике.

Изобретение относится к измерительной технике и к способам оценки фактического состояния моторного масла, находящегося в картере двигателя, и может быть использовано для контроля концентрации механических примесей в моторном масле.

Изобретение относится к области исследований реологических свойств жидкости и может найти применение в промышленности строительных материалов, химической, нефтяной и др.

Изобретение относится к устройствам для измерения динамической вязкости жидких сред и может быть применено в химической, лакокрасочной промышленности, промышленности строительных материалов для исследования маловязких жидкостей повышенной плотности типа смазочных масел, ртути, лаков и др.

Изобретение относится к устройствам для определения вязкости дисперсных материалов. .

Изобретение относится к устройствам для определения реологических характеристик вязких жидкостей (водные растворы, смазочные масла и др.) и представляет собой компактный карманный вискозиметр для экспресс-анализа исследуемой вязкой среды в нестационарных условиях.

Изобретение относится к устройствам измерения вязкости жидкости, в частности для экспресс-оценки качества моторного масла. .

Изобретение относится к области экспериментальных способов определения силы гидродинамического сопротивления обтекаемого тела, возникающего при его разгоне в вязкой жидкости, и может найти применение для исследования сопротивления маловязких жидкостей, типа вода, керосин, ацетон.

Изобретение относится к ультразвуковым средствам измерения вязкости жидких сред, а более конкретно к магнитострикционным вискозиметрам, и предназначено для контроля в реальном масштабе времени работоспособности рабочих жидкостей, в частности гидравлического, компрессорного, трансмиссионного, моторного и трансформаторного масла, а также для контроля технологических процессов переработки материалов

Изобретение относится к области экструдирования материалов растительного происхождения и может быть использовано для определения свойств экструдируемых древесных опилок

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения вязкости различных жидкостей

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к анализаторам для автоматического определения показателей гемостаза (коагуляторам)

Изобретение относится к области измерительных средств, в частности для измерения вязкости жидких сред при различных температурах и прозрачности. Для достижения технического результата в корпусе (1) вискозиметра установлен теплоизолированный снаружи нагреватель (2) с цилиндрической полостью (5), в которую помещен установленный на платформе (7) цилиндрический стакан (6) для исследуемой жидкости. В стакан 6 погружен установленный на стойке 8 датчик температуры 9 для контроля температуры испытуемой жидкости и помещен чувствительный элемент 10, который установлен на коромысле 11, снабженном электромагнитным приводом 12. При этом коромысло 11 установлено на оси электромагнитного привода с возможностью поворота относительно оси, а чувствительный элемент 10 выполнен в виде шара из полимерного материала и закреплен на стержне 13, расположенном на рабочем плече коромысла с возможностью перемещения в стакане с испытуемой жидкостью. На другом плече коромысла закреплен противовес 14, обеспечивающий свободное перемещение шара в испытуемой жидкости при заданных температурах. Поворот коромысла 11 ограничен верхним 15 и нижним 16 упорами, закрепленными на панели 17 и предотвращающими выход шара из жидкой среды и касание шара дна стакана 6. В средней части коромысла установлен экран 18, взаимодействующий с установленными на панели 17 светодиодом 19 и фотоприемником 20 с возможностью перекрытия светового потока от светодиода на фотоприемник при перемещении коромысла с экраном. При этом светодиод 19 и фотоприемник 20 оптически связаны с экраном 18 для обеспечения задания постоянной глубины перемещения шара 10 в испытуемой жидкости и регистрации времени его перемещения из верхнего положения, характеризующего вязкость испытуемой жидкости. Для управления процессом измерения вязкости датчик температуры 9 электрически связан с блоком задания и измерения температуры испытания 22, снабженным переключателем температуры, светодиод 19 и фотоприемник 20 связаны с блоком контроля перемещения чувствительного элемента, измерения вязкости и ее регистрации 23, а электромагнитный привод 12 связан с блоком его управления 24. Указанные блоки 22, 23 и 24 связаны с блоком питания 25 и образуют систему автоматического управления процессом измерения вязкости. Техническим результатом является определение вязкости жидких сред при различных температурах, повышение точности измерений и автоматизации процесса измерения и упрощение конструкции. 3 ил.

Изобретение относится к области определения вибрационным методом сдвиговой вязкости небольших объемов жидкости в локальной области при одновременном измерении ее температуры. Вибровискозиметрический датчик содержит миниатюрный индуктивный датчик текущего положения миниатюрного зонда, термопарный измеритель температуры зонда, механическую колебательную систему, включающую зонд, основание с двумя стойками, два упругих разнородных проводника, электромеханический вибратор. При этом разнородные проводники жестко скреплены со стойками и с поверхностью зонда с образованием одновременно измерительного спая термопарного измерителя температуры, опорные спаи соединены с внешней стороны с металлическими стойками, электромеханический вибратор в виде телефонного капсюля вынесен за пределы вибродатчика и установлен с обеспечением акустического взаимодействия с жестким основанием. При этом погружаемые в жидкость части датчика, по крайней мере упругие проводники и сферический зонд, имеют защитное пленочное покрытие. Техническим результатом является обеспечение высокой чувствительности вибровискозиметрического датчика к малым изменениям вязкости жидкости путем разработки вибровискозиметрического датчика с необремененной колебательной системой. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, предназначено для измерения вязкости различных связных грунтов и может быть применено при проведении инженерных изысканий для строительства зданий и сооружений. Грунтовый вискозиметр представляет собой камеру стабилометра типа "Б", в котором боковые напряжения передаются на цилиндрический образец грунта через резиновую оболочку. Торцы камеры закрыты жесткими неподвижными фланцами. Вертикальное усилие прикладывается к вертикальному металлическому стержню, проходящему через центральную ось камеры прибора и образца. Стержень имеет свободный ход в вертикальном направлении и фиксируется к нагружающему устройству нагрузочной рамы. Техническим результатом является адаптация конструкции вискозиметра для определения вязкости грунтов, снижение трудоемкости исследований и расширение области применения для исследования реологических характеристик связных и несвязных грунтов. 3 ил.

Изобретение относится к области исследования степени загрязнения легко текучих смазочных материалов продуктами изнашивания пар трения механических систем, например в двигателях, механизмах, машинах и приборах. Знание степени загрязнения легко текучих масел/смазок частицами износа пар трения и/или уплотнений (манжет, сальников и пр.) является весьма важной проблемой, техническое решение которой позволяет значительно повысить надежность работы важных механических систем. Устройство сбора продуктов износа в жидкой смазке содержит привод в виде электрического двигателя и полость для размещения испытуемой жидкости. При этом с целью сбора и анализа продуктов износа в жидкой смазке от пар трения подвижно сопряженных деталей устройство содержит мешалку, соединенную с валом двигателя, которая размещена в воронке конического вида с отсутствием касания мешалки, а в нижней части воронки имеется выпускное для масла отверстие, диаметр которого в точности совпадает с диаметром отверстия в открытом положении заглушки. Техническим результатом является экспресс-тестирование смазочного материала, а также возможность предотвратить аварийные отказы двигателей и иных объектов, использующих жидкую масляную систему смазывания подвижных сопряжений. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для непрерывного контроля процесса структурообразования молочно-белкового сгустка при производстве сыров и другой молочной продукции. Прибор содержит корпус, нагружающее устройство, возвратную пружину, балку равного сопротивления изгибу прямоугольного поперечного сечения с тензодатчиками, электрическую схему, чувствительный элемент и нагружающее устройство. Корпус состоит из основания и двух вертикальных стоек, скрепленных траверсой. Чувствительный элемент выполнен в виде рифленой измерительной пластины, зафиксированной на измерительном рычаге, установленном на оси, закрепленной в системе подшипников качения, верхний конец измерительного рычага соединен с балкой равного сопротивления изгибу прямоугольного поперечного сечения с тензодатчиками, на верхний конец которой установлены две антифрикционные пластины, одна из которых контактирует с нагружающим устройством, а вторая - с возвратной пружиной. Нагружающее устройство включает в себя мотор-редуктор, на выходном валу которого зафиксирован нагружающий кулачок, контактирующий с правой антифрикционной пластиной на балке равного сопротивления изгибу прямоугольного поперечного сечения. Достигается упрощение конструкции прибора и повышение точности измерения. 2 ил.

Изобретение относится к области испытаний и исследований, а именно к способам измерения числа падения для контроля качества зерновых культур по альфа-амилазной активности. Способ заключается в том, что навеску размолотого зерна или муки помещают в пробирки и заливают дистиллированной водой комнатной температуры, пробирки закрывают резиновыми пробками и встряхивают до получения однородной суспензии. Полученную суспензию в пробирках без пробок нагревают на водяной бане и перемешивают шток-мешалками до клейстеризации. Затем шток-мешалки автоматически отпускаются и под собственным весом они начинают опускаться вниз. При этом измеряется время падения шток-мешалки в пробирках, после чего определяют истинное число падения по формуле: где ЧПист - истинное число падения при температуре кипения воды 100°C,ЧПтек - число падения, полученное при текущей температуре кипения воды,t°тек - текущая температура кипения воды, °C. Достигается повышение достоверности и надежности определения. 8 ил., 6 табл.
Наверх