Способ определения вязкости растворов электролитов

 

Союз Советских

Сощиалистииесюа

Республик (») 564578

It АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 27,02.76(21) 2328686/25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (51) М, Кл.

Ст 01 И 11/00

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изооретеннй и открытий (43) Опубликовано 05.07.77Бюллетень ¹25, (53) УДК 532 13 (088,8) (45) Дата опубликования описания 15.09.77

У. Д. Мамад,канов В. М, Бахир, А. А. Александров и Л. А. Сорокин (72) Авторы .изобретения

Среднеазиатский научно-исследовательский институт природного газа (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ РАСТВОРОВ

ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Изобретение относится к способам опре-, деления вязкостных характеристик полидис персных растворов электролитов и может быть использовано в нефтяной, газовой, горной, химической и других отраслях промышде ни ости.

Известен споСоб измерения физико-химических параметров исследуемых сред (lj, например поверхностного натяжения, заключающийся в том, что заполненную исследуемой жидкостью кювету прямоугольной формы из изолирующего материала, на внутренней поверхности боковых стенок которой укреплены массивные медные электроды, помешают в однородное постоянное у магнитное поле. Длину электродов выбирают такой, чтобы электроды не выходили иэ области однородного. магнитного подя.

К электродам подводят переменный электрический сигнал от звукового генератора gg через, мощный усилитель низкой частоты.

В результате взаимодействия постоянного магнитного поля напряженностью Н с переменным электрическим током плотностью о .в. объеме электролита возникает объемная си- 25

2 да р =„онр <д ), изменяющаяся по такому же закону, что и электрический ток. Эта сида вызывает периодические колебания жидкости, заполняюшей кювету, что приводит к образованию на поверхности жидкости капиллярных волн, частота которых равна частоте вынуждающей силы, а следовательно, и частоте переменного тока. В зависимости от соотношения частоты и длины волны, с одной стороны, и длины кюветы в направлении распространения волн, с другой, на поверхности жидкости возникают стоячие или бегущие капиллярные волны, и коэффициент поверхностного натяжения определяется длиной бегущей или стоячей капиллярной волны.

Известно, что капиллярные волны быстро затухают с расстоянием от места возбуждения. Поэтому если длина кюветы много больше длины водны, то интенсивность от раженной от противоположной стенки кюветы волны невелика и стоячая волна не obразуется. В случае, когда длина кюветы соизмерима с длиной волны, на поверхности жидкости обрвэуется устойчивая квртинв стоячих волн.

Длину волны измеряют известными способами, нвпример оптическими, в отраженном или проходящем свете или электрическими, например способом поляриаоввннаго электродв.

После измерения длины волны определяют коэффициент поверхностного натяжения па формуле: а,о, 21K 4Ф где Я. - длинв бегущей квпиллярной вол- t5

Ные 0 - плотность жидкости:

- частота капиллярных ванн, phhнвя частоте переменного тока; ф ускорение силы тяжести. 20

Этим способом можно измерять коэф фкциент поверхностного натяжения неэлектропроводных или слвбопроводищих жидкостей, используя то обстоятельство, что коэффициент поверхностного натяжения нв 23 границе двух жидкостей равен разности коэффициентов поверхностных натяжений обеих жидкостей. Поэтому, зная, нвпример, поверхностное натяжение электропроводной жидкости и поверхностное натяжение грани- 30 цы раздела, можно определить поверхност» ное нвтяжение неэлектропроводной жидкости. Для этого в кювету нвливвют двв слои жидкости, иэмеряюч . длину волны нв границе, принимая во внимание то, что при 55 одной и той же частоте возбуждающей силы длина вопны нв свободной поверхности и нв границе раздела будет рвзной.

К недостаткам описанного способа m носится ограниченность ега применения 40 только для измерения вязкости жидкостей, электропроводность ко орых обусловлена одним видом положительных и одним видом отрицвтельиых ионов.

Если жидкость предстввляет собой смесь нескольких алектралитов, то невозможно учесть влияние, оквзыввемое рваличными подвижностями (зврядвми, массами) ионов нв величину и форму капиллярных волн при воздействии нв жидкость постоянного мвгнитного и переменного электрического полей.

Кроме того, влияние заряженных диспер- сных частиц твердой фвэы нв вязкость

Жидкостей вообще не может быть учтено при измерениях этим способом, поскольку их;собственные резонансные колебания . лежат в пределах от 0,01 до 100, иногда (при рвэл ервх частиц 10 + 10 cM) 7001000 Гц, т.е. пврвл1етры капиллярных волн, 55 получившиеся при таких частотах н,1ли:рс ния электри oскаго поля, цевоэмажно измерить известными способвл и вследствие их большой длины и малой амплитуды.

Ближвйшил1 техническим решениел1 к предлажепнал у является способ определения вязкости растворов электролитов путем воздействия нв них мвгнитнога паля и измерения их электросапротивления f2).

Этот способ не поаваляет получвть точные результаты, поскольку в постоянном магнитном поле нв ионы электролитов, движущиеся под действием электрического паля, действуют силы, пропорционвльные их авряду и мвссе, которые не могут быть учтены (измерены) аписыввемым способомизмерением части объема жидкости, помещенного в магнитное поле, ибо ток, протеквющий через этот объем и являющийся индиквтором электросопротивления, эвтрвчиввется нв перемещение ионов разных масс и эврядов с разными скоростями, т.е, исследуемая жидкость деформируется ионами с рвэличной силой, что искажает реэультвты измерения ее вязкости. Особенно большие погрешности обнаруживаются при иэмерении вязкости смеси рваличных электролитов.

Кроме того, при намерениях описвнным способом невозможна определить вклад, вносимый в общую измеряемую вязкость такими факторами, квк вязкость дисперсианной среды (чистого рвстворителя или смеси чистых жидкостей); вязкость, обусловленнвя наличием в алектрапите ионов и молекул растворенных веществ, коллоидо нс дисперсных частиц, грубадисперсных числ тиц.

Бель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений.

Уквэвннвя цель достигается тем, что рвствор электролитв подвергают воздейст вию переменного мвгнитнаго поля и электрического поля, перекрещивающегося. с мвгнич» ным полем и синфвзно с ним изменяющегося, измеряют время стабилизации электросопротивления при различных фиксированных частотах и определяют вязкость электролита по формуле: у =кЯ с = ">мс кс о

Сд =О са5, где К - постояннвя измерительной схемы, С - относительная диэпектрическвя прс ницвемость исследуемой жидкости, Х - удельная эпектропроводность в электродной зоне по прошествии времени 6 после нвведения электри-. ческого и магнитного палей ам см ( т т

fit)45 р

4р Ф ормула иэ обрете ния Способ определения вязкости растворов эл ктролитов путем воздействия на ннх магнитного поля и измерения их электресопротивления, о т л и ч а ю ш и и с я

45 тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, раствор электролита подвергают воздействию пе ременного магнитного поля и электрнчеокого поля, перекрещивающегося с магнит ным полем и синфаэцо с ним изменяющегося, измеряют время стабилизации электросоцротивлвния при различных фиксированных частотах и определяют вязкость электролита по формуле:

63=uMage X X. 7 КЕЕ га5, =о zo фГ гдв K - постоянная измерительной схемы

- относительная диэлектрическая

3 бО непроницаемость исследуемой среды. 7 — начальная удельная электропровод-l -f ность ом . см — время стабилизации электросопротивления в электродной зоне, сек, 5

CJ — частота изменения электрического и магнитного полей, 7ц.

На чертеже представлена схема реализации предложенного способа определения вязкости растворов электролитов. s0

Исследуемый объем 1 электролита пронизывается переменным электромагнитным полем ) - Я в направлениях, указанных на схеме, Изменяясь синфаэно в объеме исследуемого раствора, электрическое и магнитное Н поля так воздействуют на заряженные частицы, что при их .воэвратнопоступательном движении под действием электрического поля возникает сила Порентца, направленная постоянно к измерительным электродам 2. Под действием атой силы по истечении некоторого времени с момента включения силовых полей заряженные частицы начинают собираться из всего объе- >у ма раствора в зоне электродов 2. Миi рацию частиц можно наблюдать по изменению жектропроводности и диэлектрической проницаемости различных зон раствора.

ЗЩ

Если частота изменения напряжен- - ности электрического и магнитного полей настолько велика, что заряженные частицы под действием электрического поля совер-, шают лишь незначительные по амйлитуде колебания около положения равновесия, то сила Лорентца возникнуть не может и электропроводность (диэлектрическая проницаемость) в электродной зоне 2 остаетая: постоянной.

Изменения электропроводности и диэлектрической проницаемости в зоне измерительных электродов 2, записанные на диаграммную ленту самопишущего прибора 3 с момента включения силовых полей одного из частотных диапазонов и до установления стабильных во времени значений, позволяют определить вязкость среды, оказывающей сопротивление движению заряженных частиц Эцределенных размеров.

Изменение электрических свойств в при . электродной зоне с изменением частоты электромагнитного поля j — К свидетельствует о наличии в растворе заряженных частиц таких размеров, при которых они успевают за период изменения электрического поля сместиться на расстояние, доста» точное для того, чтобы, отклониться поддай ствием сиды Лорентца.

Процесс изменения электрических пока эателей раствора под действием первмвн6

НОГО электромагнитного поля продолжается до момента установления равновесия между электрическими силами, вызывающими изменение концентрации заряженных частиц,,. и диффузионными процессами, стремяшимися выравнять концентрацию во всех точках объема раствора.

Вязкость растворов электролитов, содержащих заряженные дисперсные частицы, можно определить по выражению:

4 * мс кс f - Хо -КЯЕ сп>, сд О Хо + я д где :, - постоянная измерительной схемы, - относительная диэлектрическая проницаемость исследуемой жидкости, - время стабилизации электросопротивления в электродной

Я вЂ” частота изменения электри- J ческого и магнитнвго полей, Гц;

Х вЂ” удельная электропроводность в электродной зоне по прошествии времени t после включения электрического

-1 -1 и магнитного полей, ом. см

Х - начальная удельная элеко 1 тропроводность, ом . см, При использовании изобретения на предприятиях горной промышленности при обогащении компонентов, мало различающихся по плотности, можно получить экономический эффект порядка 20000 руб. в год.

564578

Составитель Н. Плотникова

Редактор Т. Орловская Техред Н. Андрейчук Корректор В. Галас

Заказ 2144/209 Тираж 1101 Подписное

ЫНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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

1 - время стабилизации электросо противления в электродной зоне, сек

Сд - частота изменения электрического и магнитного полей, Гц; — удельная эпектропроводность в

{. электродной зоне по истечении ,времени t после наведения электрического и магнитного полой,,0м . см":

- начальная удельная электропроо

{ проводность. Ом ", см

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

% 409116, кл. & 01 и 13/02, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

10 hb 37383, кл. 0г 01 M 11/02, 1933,