Устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и) 557298 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено22. 05.75. (21) 2135616 f25 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.05.77.Бюллетень № 17 (45) Дата опубликования описания 18.06.77 (ы) м. y„i 01 N 13/02

Государственный комитет

Совета Инннстров СССР па делам нзабретеннй н аткрытнй (53) УДК 532.64 (088. 8) Б. Т. Белов (72) Автор изобретения

Отдел физикс технических проблем энергетики

Уральского научного центра АН СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО

НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к технике измерения физико-химических характеристик жидкостей.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для б измерения поверхностного натяжения жидкостей, содержашее газовый баллон, нагреватель, газовую ловушку, промежуточный резервуар, манометрическую трубку, резервуар с распс ложенной в нем калиброванной трубкой, бу- lo ферный резервуар и термостат (1).

Недостатком устройства является неполное соответствие температуры вешества в измерите льн о и час ти прибора, температуре термостата в процессе измерения при конечной скорости 15 проведения измерений, обусловленной скоростью нагрева баллона, и при небольшом бъеме баллона (приблизительно равном, например, объему буферного резервуара), Кром . того, устройство имеет сложную конструкцию. ::т

1Лель изобретения - упрсшение устройства и повышение его надежности.

Поставленная цель достигается за счет того, что резервуар расположен внутри манометрического сосуда, служашего одновремен-2б но ресивером, и соединен с газовым баллоном, На фиг. 1 и 2 показано предложенное устройство, варианты.

Устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей содержит манометрический сосуд 1, являюшийся одновременно ресивером, который заполняется исследуемой жидкостью и инертным газом через отросток

2, Газовый баллон 3 заключен в нагреватель

В верхней части манометрического сосуда впаяна трубка 5, сверху соединяюшаяся с газовым баллоном, а снизу — с резервуаром 6, в котором установлена калиброванная трубка 7. В резервуар 6 впаяна соединительная трубка 8, свободный конец которой опушен в исследуемую жидкость.

После заполнения устройства исследуемой жидкостью и газом и установки измерительной части устройства в термостат 9 уровни жидкости в манометрическом сссуде

1 и трубке 8 будут находится практически на одной и той же высоте, если давление газа в манометрическом сосуде 1 и газовом баллоне 3 (a следовательно, и в резервуаре

557298

6) будет одинаково. При этом в резервуаре

6 находится некоторое количество жидкости, так что срез халиброванной трубки 7 опушен в жидкость.

Во время подогревания баллона 3 с помошью нагревателя 4 давление в баллоне, а значит, и в резервуаре 6 и трубке 8 повышается до тех пор, пока уровень жидкости в трубхе 8 не опустится до конца этой трубхи, опушенного в жидкость. С этого момента начинается пробулькивание расширяюшегося от нагрева в баллоне 3 газа в манометрический сосуд 1. При этом не исключается продавливание пузырьков газа в манометричесхий сосуд 1 и через столбик жид» кости в калиброванной трубке 7, вследствие того что уровень жидкости в резервуаре 6 под влиянием перепада давления опускается до уровня среза этой трубки (при этом вы- О сота столбика жидкости в трубке 7 несколько повышается). В результате часть газа из газового баллона 3 и соединенного с ним резервуара 6 перетекает в манометрический сосуд 1. И

Вскоре наступает такой момент, когда тепла, передаваемого баллону 3 от нагревателя 4, становится недостаточно для пробулькивания пузырьков в манометрический З1 сосуд 1. С этого момента производится дополнительное термостатирование, т.е. выдержка времени для выравнивания температур в измерительной части прибора и термостате. После того как температура в изме- 85 рительной части устройства станет равной температуре термостата 9, нагреватель 4 выключается, давление в баллоне 3 вследствие начавшегося охлаждения баллона падает, поэтому уровень жидхости в трубке

8 под действием избыточного давления газа в манометрическом сосуде 1 начинает повышаться, В какой-то момент времени давления в манометрическом сосуде 1 и баллоне

3 выравниваются, но, поскольку охлаждение 45 баллона продолжается, уровень жидкости в трубке 8 наконец доходит до резервуара 6.

Одновременно на срезе калиброванной трубки 7 под действием увеличивающегося перепада давлений, созданных в манометричес- щ ком сосуде 1 и резервуаре 6, формируеч ся пузырек газа. При достижении максимального перепада давления, соответствуюшего данному поверхностному натяжению, пузырек отрывается и всплывает. Вслед за ним про- 55 давливается серия пузырьков. В результате давление над поверхностью жидкости в резервуаре 6 возрастает и продавливание прекрашается. Высота h0, при которой просхакивает первый пузырек газа, изме- 60 ряется и используется для определения поверхностного натяжения по формуле: = г*м .. где r - эффективный радиус калиброванной трубки 7; р «плотность жидкости;

P - усхорение силы тяжести;

И - расстояние между срезом калиброванной трубки и мениском жидкости в манометрическом сосуде.

Так как охлаждение баллона 3 продолжается непрерывно, то через некоторое время давление в нем упадет настолько, что со среза трубки 7 снова оторвется пузырек, высота Ь, измеряется вновь и т.д. Лля того, чтобы снова провести цикл измерений при данной температуре, необходимо снова включить нагреватель 4, Таким образом, процесс подготовхи прибора к измерениям, описанный ранее повторяется.

В качестве узла создания перепада давления между ресивером и резервуаром с расположенной в нем калиброванной трубкой может быть использован термостат в совокупности с устройством, обеспечиваюшим охлаждение газового баллона в процессе измерения. В этом случае стеклянная часть устройства помешена в термостат 9 полностью (фиг. 2). Газовый баллон 3 заключен в теплоизолируюшую и газонепроницаемую оболочку 1 О, полость . которой с помошью распределительного. крана 11 сообшается посредством трубок 12 и 13 соответственно с объемом термостата 9 и с ре зервуаром 14, содержашим хладагэнт, например охлажденный (по отношению к температуре термостата) воздух. Для того чтобы провести измерение, с помошью распределительного крана 11 соединяют резервуар 14 с полостью оболочки 10. Газовый баллон

3 постепенно охлаждается, вызывая тем самым понижение давления в резервуаре 6, что приводит к проскакиванию пузырьков со среза калиброванной трубки 7. В результате этого давление в резервуаре 6 и газовом баллоне 3 повышается. Но поскольку охлаж дение баллона 3 продолжается непрерывно, то через некоторое время через калиброванную трубку 7 продавливается еше одна серия пузырьков и т.д. После того как газ в баллоне 3 и хладагент в резервуаре 14 достигнут теплового равновесия, продавливание пузырьков прекращается. Для продолжения измерений необходимо с помошью распределительного храна 11 соединить полость оболочки 10 с объемом термостата 9. Тогда газ, находяшийся в баллоне 3, будет нагреваться до температуры термостата 9. В результате такого нагрева давление в баллоне

887298

3 возрастет, вследствие чего уровень жидкости в резервуаре 6, опускаясь, достигнет конца соединительной трубки 8, опушенной в исследуемую жидкость. С этого момента начнется пробулькивание расширяющегося газа в манометрический сосуд 1. После того как пробулькивание газа прекратится, произ»водится выдержка времени для дополнительного термостатирования устройства, после чего можно проводить следуюший цикл измере» ния при данной температуре.

В варианте, показанном на фиг. 2, все хрупкие элементы конструкпии устройства размещены внутри термостата, что позволяет повысить надежность конструкции и )5 уменьшить габаритный размер устройства по вертикали.

Упрощение устройства достигается за счет того, что отпадает необходимость в 20 газовой ловушке и промежуточном резервуаре, уменьшающих влияние температуры наг ретого в баллоне газа на температуру вещества в измерительной части; отсутствует буферный резервуар; сокращается (от шести 25 до двух) число соединительных трубок.

Надежность конструкции повышается за счет, того, что большая часть элементов расположена внутри манометрического сосуда, уменьшено количество основных элементов конструкции, соединительных трубок, спаев (с девяти-десяти до четырех-пяти).

Формула изобретения

Устройство для измерения noaeðõíoñòío»го натяжения жидкостей методом максималного давления в газовом пузырьке, содержащее газовый баллон, нагреватель,манометрический сосуд, резервуар с расположен« ной в нем калиброванной трубкой и термостат, отличающееся тем,что,с целью упрощения устройства и повышения надежности его конструкции, резервуар расположен внутри манометрического сосуда, служащего одновременно ресивером, и соединен с газовым баллоном.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство ¹ 147023, кл. (01Й 13/02, 17.УШ. 1961 г.

557298

71

1

Perp. 7

Составитель С. Беловодченко

Техред И. Асталош Корректор С. Болднжар

Редактор Т. Орловская

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 841/57 Тираж 1101 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета Сове а Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5