Устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей

 

(бт) Дополнительное к авт. свил-ву (51) М. Кл.

Ст01 М 13/02 (22) Заявлено 1З.04.76 (21) аЗ М0/Ю с присоединеащм заявим )%

Гкудврствюниыб каетфт

6ревтв Иенстра ФЮ па дмем нзебретеинх и анрытмк (23) Пртторите г (43) Стпубликоваио gg.0q.у8. Бюллетень Ю1 (53) УЙКБЭа.в@ (авв.в) (45) Дата опубликования описания ОМ.Щ. ®. (72) Авторы изобретения

М. М. Иранчук и И. C. Кисинь

Ивано-Франковский институт нефти и газа (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРБНИЯ ПОЭЕРХНОСТгтОГО

НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение Относится к контрольно-измерительной технике, 8 частности K измеритель" ным устройствам физико-химнческттх параметpoII жидких сред, и может быть использованО для автоматическОгО измерения динамического поверхностного натяжения жидкостей непосредственно иа технологическом потоке.

Известно устройство, работающее по методу максималыюго давления в газовом пузырьке, которое применяется для исследования динамического поверхностного натяжения раствором поверхностно-активных веществ (ПАВ)

)Знутри этого устройства предварительно создают избыточное давление, а затем измерительный капилляр погружают в исследуемую жидкость на определенную глубину. В результате образования газовых пузырьков избыточ- !5 ное давление в системе уменьшается, что вызывает угеличение периода между пузырьками до 2 мин.

Однако результаты измерения динамического поверхностного натяжения с помощью такого устройства зависят от глубины погружения измерительного капилляра в исследуемую жидкость, а также от ее плотности.

Кроме того, в устройстве невозможно стабилизировать время существования периода между образующимися пузырьками, который 2

2 зависит не только от избыточного давления вттутри устройства, а также и от величины измеряемого поверхностного натяжения. Такое устройство не пригодно для измерения динамического поверхностного натяжения растворов поверхностно.-активных веществ непосредственно в производственных условиях.

Наиболее близким техническим решением является устройство для измерения поверхностного натяжения по методу максимального давления в газовом пузырьке, выходящем из отверстия калиброванного капилляра, содержащее пневматическую дроссельную и электрическую схемы измерения, пневмоэлектрический преобразователь, капилляр и барботажную трубку, установленную на одном уровне с капилляром f2). В этом устройстве исключено влияние глубины погружения измерительного капилляра в жидкость н ее плотности на результаты измерения.

Однако такое устройство пригодно только для измерений поверхностного натяжения чистых жидкостей, т. е. таких, у которых поверхностное натяжение на гранпце раздела фаз не является зависимым от времени ее осуществления.

Целью изобретения является стабилизация времени существования поверхности раздела

60387(9 (pd3 (!})и измерснци,,динамического пoHppxI!oc fного натяжения жидкостей, позволяющего а !Нлизировать прохождение поверхностных явлений в растворах во времени. ,".(,-<и этог(? ) с (1?Ой! TE)0 foi)o.IHHTPH(HO cfff) I)5 жено задатчиком времени существования поВер.<ности.раздела фаз, формирователями больLHolo и малого пневмати-!еского по:Ej!DpB и си хронизатором режима образования пузырьков, причем Выход зядатчика Времени существования поверхности раздела фаз соединен с входам<; (рормирователей ма,.tofo и большofo пневматического подпора, выходь(кoTopblx через

ПНЕВМ ЯТИЧРCI<" JО ИЗМЕРИТРЛЬ(l ) 10 (. ХЕ «l « i!0 IY..J 10чсны к барботажной трубке и измерительному капил.1яру„сос,(иненllы. « «(с к l«t сооой синх1?Оl(иза fopo?I f!P!I< Jt?Iа < l!p3 308 Hi!

Н2 с!)Нг. 1 (циведс:I! б.и» -с,.е., я «строй<„;>;я (<- 1 « t " (,>,ii :;S " "< Ч| ) i«if 1КОСтЕИ; ИЯ фИГ. ". — и (СВ. »jilt!i) КЯ>-: ПРИНЦИ<и!!а(ль .io SI c с (с< устро!)стзя.

УСТГ>ОИСТВ;> ".0(. (ОИТ H3 " «<С(>i. fr«H«!iofo КЯнилл:;.!!;: 1 с кал !бр<>В".;Н;HH< .. Ви)-:.,.;C! Hi:>!х! Вь!«;о:iным 0(В:-;) 1 . .:%. и j((0i, >! Вж, lr;;:; (, бкс ), сое>

«!ин(!(ПОЙ с сиi(; ItoHH33!000)1 Л и(»<(; я ОбразоI

НОЙ С«;! :«!oil, !!(Ьфе>ре цк<;., i: l!! .Й 1(! !с 1;и<«((!)< )<>!>;!30(I«3Tccjь

О, >(ИТя: I C!1( >Р<(В " (ек () (ьil ю схс«() и РP 1"-Няня>ч 1! 1« к) д, >Я l(;?с! !(3 . }>с!( ного исрепада давления В из!«!с,? с!тс1(п(0:«! I«пилляре и оя )бота к!it! . :, (р(бк:, 2 В !!ponoj>ц. Оная(и-.ый э;и к!!« и (кий стянляр!!l !и i. игНВЛ -11(КтpiitC«f j.*>ССТВ,! ЯС Т(и OT ВЫ((РЯ. tli!1 < . (и И Ci ЯО;1лизятора 9.

3 а. (а т ч и K В р е;! с H i <.", и (. <. т В О 6 El! i u il 1 (0 В с р х — 3 s !

0cTli 1?33 t? сча ((яа 3 !«с.«1. (})и! 2 } () («it!(cl!icH B В 1дс генератора ирямсугольпых и«(Hhльсов с настраиваем.>й ч:>стот(>,".. 1 !,?Р, и Г> (, })сг«",л(l!!Т(мом Hчевмосопро40

ТИВ !(. 1(ИИ R !i ПОС foftfjitotiI ПН<. !(М0(. М КОС l"И v .

1>!)РмЯ су(цествован!(Я iroHPpxHoc ?E!3t((У!Н< <1)аз

Устаl! 3Bë и Вае < (Я <.. I!0 !OH!010 1 (l «, и Р «c i«! <)Ão !

1!Iс Вмо(О!(ротинлс!!ия 1« . с}>0}7(«! Нit!(?!d ПО(тos(! JHhJ :< Ill!(:Врос(?((1?О! Н(j t!PHIIIJõ )с > и )< .. ФОР;«lировател ь «1алО!1) и нев ма! ич аско(0 подпора

В (1>(ол ИРН 1(Я 7Bvx PLëcj и}) Уе «! ь! \ пневмосо!! 00>-(ь,((.::;<Як }«Ä J. 8:1ИРВ(«(атическая 1!3(мерите.чьняя Р..«с"«l; состоит из р !",!Hpóå «Io! o k;

Г и ги?Сто)((((!Огo К пневмосопротивлений..ННх р 0 н . 3 я 1 О 17 (? < t p я 30 В я н Jl я 1 а 3 О В ы х H « ".) ы j? ь ко В

СООРС!!! J!H 1 >, < -Х «IС:«!(>Ран(И? )! !H!(.В".!Я ИЧЕСКО. .! ;!Р1Р Р ). !? (<3 Рстве « l!1)Я! Вл)(с."<1 ого ко«.«(спОл ьЗус Tc5! 1 >? < х «семораl!1! Ое пнец!)!я тич(с)<ос >ðP:j(1>. Hr 0H! янныс блок!!

СООР!(ны HI! <"та IJ.EH()тнь(, э )с;i(J(T:j х У» .

Ста01! >(и зато}? И)(еяi"! Вти ческог0 !1!! 1 с! (11: я сocт()и 1 113 и («! >«и!«оного сто (>! j ° !!!В я 1".>» 1 1(! и !!Осто iHН0! 0 li(!РЦ «<ОГ<)!100 (и В Ч< !111» «1! <((5 «!< >,Л< !1>ч(. с:«ill 1 !«Pr!6(7030В!Iт(..Iь ii})« )< i аВ,THcò (<>00!i с и1

i«0СTНЫЙ Д! i ф(<Я - )!. I(1!! l I Ь!(Ь)й 0 HP В!«! <»П»000 Ра30ВЯТС. 60

Д

Выпрямитель. стабилизатор и кварцевый ге>нератор собраны по известным схемам на серийно выпускаемых радиоэлектронных элементах, я измерительная электронная схема — по известной мостовой схеме для измерения емкостей.

Измерение динамического поверхностного натяжения жидкости осуществляется следующим образом. Измерительный капилляр 1 и барботажная трубка 2 погружаются в исследуемую жидкость на одинаковую глубину.. От формирователя 1! малого пневматического подпора к капилляру подводится постоянный пневматический сигнал величиной больше гидроста(ического давления, создаваемого столбо>)1 жидкости высотой, равной глубине погружения капилляра, но меньше максимального давления в газовом пузырьке, образующемся из капилляра, В момент его отрыва. Под действием этого

7явлени1! мениск ?Кидкости Опускается и удер?f<ива(тся в положении, близком к нижней кромке измерительного капилляра. Через заданное время 0Т формирователя 12 большого пневмат:! и;ского (юдпора на измерительный капилляр (и>ступает пневматический импульс давления, цод действием которого растет внутреннее давлсп!Пс в газовом пузырьке до максимального, !!oc>fc чсго происходит его отрыв. Временем по(а (и давлений малого и большого подпора упрагляет 3aaaT«HI< 13 времени су!цествования !.Овср;<иост!! раздела фаз, причем в момент подачи импульса давления большого подпора формирователь малого подпора отключается, ;i дс!В,чение в газовом пузырьке растет до максимального значения за счет давления большо- го ги?ди о р а.

Л!!(!логично подается давление подпора от формирователя 11 малого пневматического подлора через дроссельную измерительную схему 4 в барботажную трубку 2.

Под действием давления в газовом пузырьке, образующемся из измерительного капилляра, в момент дости?кения им максимального значения, В си хронизаторе 3 режима образования пузырьков вырабатывается сигнал уHравля!Ощий образованием газового пузырька из бярботажной трубки 2, причем в момент подачи сигнала от синхронизатора формирователь малого подпора отключается, а максимальное давление в газовом ny3(>,püê(.„0()pà3óIoùåìñÿ из барботажной трубки, достигается за счет давления большого ((ОД!(ОРЯ.

После дости?кения максимальных давлений

В газовом пузырьке измерительного капилляра и барботажной трубке и отрыве пузырьков от них система приходит в исходное положение: закрываются выходы формирователя большого подпора и синхронизатора и открывается выход формирователя малого подпора. Мениски жидкости в измсрительном капилляре и барботяжнои трубке под действием давления малогo подпора Опуска!отся и удерживаются в поло;кении. б>(из!<0)! и нижней кромке капилляра и f}> «()iрязукццp) я из измерительного капил603879

Формула изобретени.ч

Plum л«т

1

1

lr

»»rrm

В

220)) r)r»r

К r) ч г,г

Составитель С. Бе. >око;(иси>»о

Техред G.,!1) roBä:.; 1 ог>, (... оо 1! :)кс„.

Тираж 1112 I 1 0 3 i i l C >. Ir f

Редактор Е. Скляревская

Заказ 2060/35

ПНИИ!!И Государстг»сивого кои> ir >в i,r)вс>; »);вист „-и

iIO Д(Ь>2) 1> И.»))0)РС I t il I;:I > > К Р> >, И! 13035, Москва, j!(-15. I)в» > ici.: > ."...i 1,5

rf)>I)>I;I > ППГ1 «1!2>7 сит». г. х))»>и)рог(, ) л. !! роек > аи, 4 ляра, подается на дроссельную измерительную схему, где алгебраически суммируется с максимальным давлением в газовом пузырьке, образующемся из барботажной трубки. Таким образом, исключается влияние глубины погружения измерительного капилляра в исследуемую жидкость и ее плотности на полученные результаты измерения поверхностного натяжения.

Сформированная разность давлений поступает на вход дифференциального пневмоэлектрического преобразователя 5, где преобразуется в пропорциональный давлению электрический сигнал. Последний подается на измерительную схему 7, где формируется стандартный электрический сигчал, поступающий на линии связи на вторичный самопишущий прибор.

Использование новых элементов с, целью стабилизации времени существования поверхности раздела фаз, а также синхронизации Образования пузырьков позволяет использовать устройство для измерения динамического поверхностного натяжения, т. е. дает J)03;I(0)I(ность анализировать прохождение поверхностных явлений в растворе ПАВ во времени, а также изучать процесс достижения равновесного состояния в растворе и влияния определенных условий и свойств компонентов на его протекание.

При строго фиксированном времепи сушествования поверхности раздела фаз по измеренному с помощью устройства поверхностному натяжению можно судить о изменении концентрации ПАВ в растворе во времени, о моющей, смазочной, антивибрационной способностях и других свойствах растворов ПАВ. Возможность исключения влияния глубины погружения измерительного капилляра в иссле (усмую жидкость и ее плотности на резульгаты измерения поверхностного натяжения позволяет применять предлагаемое устройство непосредственно в промышленных условиях в качестве первичных преобразователей в системах автоматического регулирования физикохимических параметров жидкостей, что дает значительный экономический эффект за счет повышения качества технологических процессов и экономии дорогостояших ПАВ.

Устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей по методу максимального давления в газовом пузырьке, выходящем из отверстия калиброванного капилляра, содержащее пневматическую дроссельную и электрическую схемы измерения, пневмоэлектрический преобразователь, капилляр и барботажную трубку, установленную на одном уровне с капилляром, отличающееся тем, что, с целью стаби,".иза)(i!11 времени сугцсствоваиия поверхl(oc.::.,">k(3.;;ела ф is при !(3„:с!)е!!!!! дина:iiiчес((ОГО т(ОВЕ",);;-!O("3IOГО fff I 5()i(С 1:!>5(2!(1,.1!(»ОСТСИ. ОНО дополнительно снаб)ж(»1!О зад,:тчик()м времеk!!f

c » ll1(сTJ)ов;)kif if> повеРх(10с (Il 1)33äñë)3 фаз, (!)О"I»If(f)0R(1 ". l5!. .!" ООЛ Ь!ПО(О II . . »I, (ОГО:I ri((!)(аТИЧССl((ОГ0 подпор» и с!!нх1)0)!из(Г(:.),>Ох: 1)()1:и. >12 Образован((я ((уз(,!р(.1(О!», 1;7 и !ем г»ыхс>; задатчика в„->смеfiil I г(иестпо!);->1!ия >и . .::;;: )(т) р()здс»Г!а фаз соедин"!I (вход.::. и! фо" oifðo;-.Итсл(:I! малоCO И ООС)J=!!!ОГО ПНЕ!)Кl -)ТИЧ(". I»ОГ(i 1>:":,, ::,,JIО );» В!»(ХОДЫ, (О Гоr)i I Х ИЕР 3 JJJJ()3 : Tiirf"CI(», O и ) т(ЕРИТ ЕаbС!.<е» .у liO, f(!ilO ->еi! i! i; бг. р:,i()Г l 3»!);C>É

И (f3М jjl! Т,! 1>l!0»,i ) Ка. !:! ° i!J Пj)>:, СОС гп)iC(1!!! !(МИ( д»» с 0 00 Й с И (к и 0 ! И 3 а ТО!) О 7 1» ., "!(! r(:I O(5> р 3 30 B JI чия пузырьков.

Источники инфор>(а((ии. 1>ри!!5 Гь!с 30 внима((И(!(РИ ЭКСПО!)Т!(:!С:

К(.1!11)ег R. ) В(73Ь Ы. !, ап(! В!Гс1)(г j. J

St(((jies оп т(!е ьцг!2!(с 1ег)з!Оп Л 3(jiicous ВагМ 1,11П 1-, С А 1-1(.;01!)110 г, S,,) 4111(Г(С;! и (.1) Е ГП.

Qoc 195)7, 7!), 15)87 —: )89.

2, Иго;„. -or» (.ви;(ст(хii,с> Б ) СС> Р Л - -65551

Г; (1, ; i 1 ),0 1), 19(;IJ