Способ определения вязкости жидкости

Авторы патента:

Теляшев Эльшад Гумерович (RU)

Арпишкин Игорь Михайлович (RU)

Жирнов Борис Семёнович (RU)

Ионов Виктор Иванович (RU)

Нигматуллин Виль Ришатович (RU)

G01N11/14 - с помощью вращающихся тел, например лопастей (G01N 11/16 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2574865:

Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ") (RU)

Изобретение относится к автоматизации технологического контроля производственных процессов в химической и нефтехимической промышленности. Способ измерения вязкости жидкости ротационным вискозиметром включает создание и измерение разности давлений в нагнетательной и всасывающей камерах ротационного насоса, измерение скорости вращения ротора, с последующим нахождением искомого параметра расчетным путем. При этом измерения проводят в динамическом режиме и дополнительно измеряют крутящий момент на приводном валу насоса, температуру на выходе насоса, далее рассчитывают вязкость контролируемой жидкости по формулам:

где:

A, F, G - постоянные коэффициенты;

$Δ p$ - разность давлений в нагнетательной и всасывающей камерах;

n - скорость вращения ротора;

t - температура на выходе насоса;

М_пр - крутящий момент, затрачиваемый на приводном валу насоса;

t₀ - приведенная температура.

Целесообразно в качестве ротационного насоса использовать роторно-вращательный насос. Техническим результатом является упрощение способа и повышение его надежности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к автоматизации технологического контроля производственных процессов в химической и нефтехимической промышленности.

Известен способ измерения вязкости жидкости на капиллярном вискозиметре, включающем шестеренчатый насос с термостатируемым капилляром и дифманометр, основанный на измерении перепада давления на капилляре при постоянном объемном расходе через него контролируемой жидкости (Фарзане И.Г. Технологические измерения и приборы. М.: в.ш. 1989, с. 54).

Как показывает опыт, эти вискозиметры не получили распространения в системах автоматического контроля технологических процессов. В реальных условиях эксплуатации, например в производстве полиэтилена, такие вискозиметры неработоспособны из-за забивки капилляра.

Известен способ измерения вязкости жидкости легкорасслаивающихся суспензий на ротационном вискозиметре путем создания циркуляции суспензии в рабочем зазоре между коаксиальными цилиндрами за счет перепада давлений по высоте зазора и поддержания этого перепада на расчетном значении (а.с. СССР №1242757, МПК⁴ G01N 11/14, опубл. 07.07.1986).

Однако такие ротационные вискозиметры достаточно сложны по конструкции. Кроме того, необходимость регулирования перепада давления и поддержания его в расчетном интервале значений усложняет процесс измерений, что, в конечном счете, ухудшает эксплуатационные характеристики таких вискозиметров, в частности надежность при измерении вязкости на потоке.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ измерения вязкости, включающий создание разности давлений при циркуляции жидкости в кольцевом зазоре ротационного вискозиметра, измерение разности давлений и скорости вращения ротора с последующим нахождением искомого параметра расчетным путем, в котором в качестве ротационного вискозиметра используют винтовой насос, причем в момент измерений перекрывают выход насоса, а вязкость рассчитывают по формуле:

где n - скорость вращения шнека насоса;

Δp - разность давлений;

А - постоянный коэффициент

(патент RU 2029284, МПК⁶ G01Ν 11/14, опубл. 20.02.1995).

Однако такой вискозиметр достаточно сложен в обслуживании и по конструкции. Кроме того, необходимость периодического перекрывания выхода насоса с ожиданием момента установления стационарного перепада давления между входной камерой насоса и камерой нагнетания усложняет процесс определения вязкости жидкости, что, в конечном счете, ухудшает эксплуатационные характеристики таких вискозиметров, в частности надежность и непрерывность при измерении вязкости на потоке.

Целью изобретения является упрощение способа определения вязкости жидкости и повышение его надежности.

Цель достигается тем, что в способе измерения вязкости жидкости ротационным вискозиметром, включающем создание и измерение разности давлений в нагнетательной и всасывающей камерах ротационного насоса, измерение скорости вращения ротора, с последующим нахождением искомого параметра расчетным путем, согласно изобретению, измерения проводят в динамическом режиме, при этом дополнительно измеряют крутящий момент на приводном валу насоса, температуру на выходе насоса и рассчитывают вязкость контролируемой жидкости по формулам:

где:

A, F, G - постоянные коэффициенты;

Δp - разность давлений в нагнетательной и всасывающей камерах;

n - скорость вращения ротора;

t - температура на выходе насоса;

М_пр - крутящий момент, затрачиваемый на приводном валу насоса;

t₀ - приведенная температура.

Целесообразно в качестве ротационного насоса использовать роторно-вращательный насос.

Измерение вязкости жидкости в динамическом режиме работы устройства позволяет упростить процесс определения вязкости жидкости, что в конечном итоге улучшает эксплуатационные характеристики вискозиметра и обеспечивает надежность измерений.

На фигуре изображен пример чертежа устройства, используемого для осуществления предлагаемого способа определения вязкости контролируемой жидкости.

Устройство содержит термостат 1 с датчиком измерения температуры 2, привод 3 с редуктором 4 роторно-вращательного (шестеренного) насоса 5, линии 6 и 7, соответственно, подвода контролируемой жидкости к всасывающей камере 8 и отвода жидкости из нагнетательной камеры 9 насоса 5; датчик 10 разности давлений Δp в нагнетательной и всасывающей камерах насоса 5, датчик 11 скорости вращения n ротора 12 насоса 5, датчик 13 измерения крутящего момента М_пр на приводном валу насоса (на рисунке не показан), вычислительное устройство 14.

"Чувствительным элементом" данного устройства является шестеренный насос 5 с приводом 3 и редуктором 4. Этот элемент помещают в термостат 1, которым обеспечивают изотермические условия контроля.

Способ осуществляют следующим образом.

Ротационный вискозиметр (шестеренный насос 5 с приводом 3 и редуктором 4) размещают на трубопроводе или на байпасе с потоком контролируемой жидкости, включают, и контролируемая жидкость по линии 6 поступает через нагнетательную камеру 9 насоса 5 во всасывающую камеру 8, затем выходит по линии 7.

При этом в вычислительное устройство 14 подаются сигналы:

- Δр (разности давлений в нагнетательной и всасывающей камерах насоса) от датчика 10;

- n (скорости вращения ротора) от датчика 11;

- М_пр (крутящего момента на приводном валу насоса) от датчика 13.

Из формулы (1) по измеренным значениям режимных параметров n, М_пр, Δp рассчитывают вязкость μ контролируемой жидкости при измеряемой температуре t. По формуле (2) с учетом известных из справочной литературы закономерностей зависимости вязкости от температуры для контролируемой жидкости пересчитывают значение вязкости на значение вязкости для при веденной температуре t₀.

В вычислительном устройстве 14 производится вычисление значения вязкости μ при температурах t и t₀.

Контроль вязкости выполняют непрерывно в динамическом режиме.

Таким образом, данное изобретение позволяет осуществить определение вязкости жидкости в динамическом режиме работы устройства, что упрощает способ и повышает его надежность.

1. Способ измерения вязкости жидкости ротационным вискозиметром, включающий создание и измерение разности давлений в нагнетательной и всасывающей камерах ротационного насоса, измерение скорости вращения ротора, с последующим нахождением искомого параметра расчетным путем, отличающийся тем, что измерения проводят в динамическом режиме, при этом дополнительно измеряют крутящий момент на приводном валу насоса, температуру на выходе насоса и рассчитывают вязкость контролируемой жидкости по формулам:

где:
A, F, G - постоянные коэффициенты;
- разность давлений в нагнетательной и всасывающей камерах;
n - скорость вращения ротора;
t - температура на выходе насоса;
М_пр - крутящий момент, затрачиваемый на приводном валу насоса;
t₀ - приведенная температура.

2. Способ измерения вязкости жидкости по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ротационного насоса используют роторно-вращательный насос.

Похожие патенты:

Колебательный структурометр // 2574523

Изобретение относится к устройствам для непрерывного контроля процессов гелеобразования в молочных сгустках при производстве сыров и кисломолочных продуктов, а также для контроля процессов гелеобразования в других отраслях промышленности, производящих или применяющих структурированные жидкости.

Устройство для реологического анализа крови // 2570381

Изобретение относится к диагностической медицинской технике и может быть использовано при оценке вязкости крови. Устройство включает ротор, средство приведения ротора во вращение, средство регистрирующее параметры вращения ротора, измерительную ячейку, причем ротор размещен внутри измерительной ячейки с зазором, при этом ротор и измерительная ячейка выполнены таким образом чтобы соблюдалось условие: 1,0<δ<1,03 или 1,03<δ≤1,1, где δ отношение радиуса измерительной ячейки к радиусу ротора.

Импеллерные чувствительные элементы и способы их использования // 2547330

Настоящее изобретение относится к устройствам для исследования реологических характеристик материалов и способам использования данных устройств. Более конкретно, объектом настоящего изобретения являются импеллерные чувствительные элементы для исследования реологических характеристик жидкостей, содержащих твердые частицы, в различных условиях обработки.

Устройство для измерения вязкости материала // 2530457

Изобретение относится к технике измерения вязкости веществ, а именно к устройствам для измерения эффективной вязкости материала с помощью ротационного вискозиметра.

Инерционный вискозиметр // 2522718

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения коэффициента динамической вязкости текучих сред со сложными реологическими свойствами, зависящими от скорости сдвига, давления и температуры.

Вискозиметр // 2492446

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при изготовлении вискозиметров для измерения реологических свойств жидкостей. .

Устройство для исследования вязких свойств крови и способ его применения // 2489088

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам и способам исследования биомеханических свойств крови. .

Устройство для измерения вязкости топлив // 2488807

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аэрогидродинамическим устройствам для определения вязкости, и может найти применение в различных отраслях промышленности при контроле состава и свойств жидкостей.

Способ измерения вязкости и устройство для его реализации // 2456576

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения вязкости жидкостей, а также контроля готовности и качества полимерных и других растворов, например, при производстве полимерных волокон.

Колебательный сдвигометр // 2454655

Изобретение относится к устройствам для непрерывного контроля процесса образования молочного сгустка при производстве сыров и кисломолочных продуктов. .

Вибрационный реометр // 2608574

Изобретение относится к устройствам для непрерывного контроля процесса образования геля при свертывании молока в производстве сыров и кисломолочных продуктов, а также в биологической, химической и других отраслях промышленности. Технический результат направлен на упрощение конструкции и повышение точности измерений. Вибрационный реометр содержит основание, нагружающее устройство, измерительное устройство и блок управления. Нагружающее устройство состоит из закрепленного горизонтально на основании электромагнита, включающего стальной цилиндрический стакан с силовой катушкой, закрытый стальной крышкой. В днище стакана и в крышке выполнены центральные отверстия с запрессованными в них антифрикционными втулками, в которых установлен цилиндрический ферромагнитный сердечник, в который перпендикулярно его оси запрессован стальной палец, с минимальным зазором перемещающийся в продольном пазу, выполненном в одной из втулок. На одном конце сердечника имеется резьбовой хвостовик, на который навинчены стальной упорный диск и конус из антифрикционного материала, а осевые перемещения сердечника ограничены установленным на диэлектрическом кронштейне на основании регулируемым упором, винт которого контактирует со стальным диском. При этом конус упирается в демпфер, состоящий из расположенного вертикально плоского Г-образного рычага, коротким плечом присоединенного к подшипнику, установленному над сердечником на кронштейне на основании, а на его длинном плече, расположенном соосно оси конуса, установлен противовес с винтовым стопором. К противоположному торцу сердечника перпендикулярно его оси горизонтально приварена пластина, к которой вертикально прикреплен консольный брус, свободным концом шарнирно соединенный через промежуточный рычаг с вертикально расположенным нагружающим рычагом. Рычаг зафиксирован во втулке, прикрепленной к регулируемой подшипниковой опоре. Основание опоры закреплено двумя винтами, проходящими через вертикальные прорези кронштейна, установленного на основании. На конце нагружающего рычага в замке закреплен стержень с припаянной к нему нажимной пластиной, расположенной в вертикальной плоскости параллельно пластине-отражателю, зафиксированной снизу на основании с возможностью изменения зазора между пластинами и снабженной предохранительной скобой. Измерительным устройством является консольный брус, состоящий из тонкой стальной пластины, которая выполнена в виде балки равного сопротивления, к которой с обеих сторон приклеены по ее оси симметрии датчики омического сопротивления. Техническое решение позволяет упростить конструкцию прибора и повысить точность измерений. 8 ил.

Ротационный вискозиметр // 2620332

Изобретение относится к измерительной и аналитической технике и предназначено для измерения вязкости и исследования реологических свойств различных жидкостей. Ротационный вискозиметр включает измерительный блок с цилиндрической камерой, заполняемой анализируемой жидкостью, и расположенным в ней подвижным воспринимающим элементом, приводимым во вращение электродвигателем, и систему измерения периода вращения, подвижный воспринимающий элемент приводится во вращение ротором вентильного электродвигателя с системой контроля потребляемой мощности и угла поворота. При этом воспринимающий элемент выполнен заодно с ротором в виде тонкостенного полого цилиндра с интегрированными постоянными магнитами вентильного электродвигателя, а внутри подвижного воспринимающего элемента коаксиально установлен цилиндрический вытеснитель таким образом, чтобы обеспечивать одинаковую скорость сдвига исследуемой жидкости в наружном и внутреннем зазоре воспринимающего элемента; включает камеру мультипликатора высокого давления, в которую помещен измерительный блок, и независимую индуктивную систему контроля угла поворота. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение чувствительности и точности измерения вязкости при разных скоростях сдвига исследуемой жидкости, обеспечение возможности замера вязкости жидкости при давлении выше атмосферного, расширение диапазона измеряемых вязкостей. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Колебательный структурометр // 2625535

Изобретение относится к устройствам для непрерывного контроля процесса образования геля при свертывании молока в производстве сыров и кисломолочных продуктов. Колебательный структурометр состоит из закрепленного при помощи кронштейна вертикально на основании электромагнита с цилиндрическим ферромагнитным сердечником, на нижнем конце которого имеется хвостовик и подпружиненный упорный диск с отверстием, в которое входит направляющая ступенчатого пальца, на большем диаметре которого предусмотрена резьба с регулировочной и стопорной гайками. Над сердечником расположен корпус гидравлического демпфера. В корпусе выполнена цилиндрическая камера, в которую сверху вставлен подпружиненный поршень с уплотнительной манжетой. Камера разделена на верхнюю рабочую и нижнюю расширительную емкости запрессованным в нее диском с центральным калиброванным отверстием. Расширительная емкость снабжена воздушным резьбовым клапаном, а сверху на поршне имеется центральный выступ, контактирующий со скобой, нижний конец которой зафиксирован на верхнем конце сердечника. На хвостовике сердечника закреплен корпус тензометрического силоизмерителя, к которому присоединен измерительный шток, снабженный нажимным диском. Технический результат заключается в упрощении конструкции прибора и повышении точности измерений. 4 ил.

Способ определения вязкости полиэтилентерефталата // 2631537

Изобретение относится к автоматизации технологического контроля производственных процессов в химической и нефтехимической промышленности. Заявленный способ измерения вязкости полиэтилентерефталата ротационным вискозиметром в динамическом режиме включает измерение скорости вращения ротора, измерение крутящего момента на приводном валу насоса, температуры на выходе насоса. При этом измерение давления проводят на всасе роторного насоса и затем рассчитывают вязкость контролируемой жидкости по формулам: где А, В, С - постоянные коэффициенты;рвс - давление на всасе насоса;n - скорость вращения ротора;Мпр - крутящий момент, затрачиваемый на приводном валу насоса (или сила тока на электродвигателе насоса);t - температура на выходе насоса;t0 - приведенная температура.Технический результат - устранение погрешности при определении вязкости полиэтилентерефталата и повышение его точности и надежности. 1 ил.