Устройство для измерения межфазного натяжения

 

(72) Авторы изобретения

А. Д Гутковнч, Б. Н. Груздев и Э. П. Рыбкин (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

МЕЖФАЗНОГО НАТЯЖЕНИЯ . — — ——

4 сoS 9

Изобретение относится к физико-химическим исследованиям и может быть использовано для измерения межфазного натяжения в системе жидкость — жидкость под давлением выше атмосферного, например в системе виннлхлорнд (ВХ) — водная фаза (вода + поверхностноактивное вещество), что имеет большое значение для изучения закономерностей формирования частиц поливннилхлорида различной структуры в процессе цолимернзации.

Известен метод капиллярного поднятия для определения межфаэного натяжения в системе жидкость-жидкость нод давлением выше атмосферного. Измерение межфазного натяжения по этому методу сводится к определению высоты границы раздела жидкостей в капилляре (h) относительно,их границы в сосуде.

Межфазное натяжение рассчитывают по формуле где д — диаметр капилляра; р — плотность легкой жидкости;

2 р — плотность тяжелой жидкости;

0 — угол смачивания на границе жидкость-жидкость-erercao.

Межфазное натяжение может быть также определено по разности высот h< и h> в кзпил3 лярах разного диаметра d>, 4з

d= 1 { (2)

scuba (д)

rge h> ь + з, 1Ф h h> + пз

Высота границы раздела жидкостей в капил- ляре должна быть измерена с большой точностью, при высоких давлениях для этого удобен только виэуальньй метод.

Известное устронство для изьюреиия межфаэного натяжвння методом капнллярного поднятия представляет собой стеклянный сосуд. в

26 котором размещены капилляры. Сосуд должен быть достаточно больапого диаметра, чтобы мож ио было пренебречь кривизной жидкой поверхности в нем по сравнению с кривизной капилляра Щ.

8 4 лее тяжелую жидкость таким образом, чтобы в нее входили нижние концы каиинняров. Сверху заливают более легкую жидкость. Граница раздела жидких фаз до жна быть в нижней камере. Как только верхние концы к»иинляров окажутся погруженными в более легкую жидкость, в капиллярах появляется граница раздела. Если использовать в качестве нсгкой жидкости ВХ, высокое давление создается ср»эу, как только ВХ поступает в сосуд через вентиль 7. Межфаэное натяжение можно определить по формуле (2), измеряя йЬ, ини ло формуле (1), измеряя h4 (Ь, ), эиая h l

Высота иэ может быть измерена любым известным способом, Если дозировать олин и тот же объем более тяжелой жидкости, то ои остается постоянным для всех измерений. Лля измерения 1К Ь4 и hg можно исионьзов»ть катетометр. Чтобы уменьшить конебания значения h3, связанные с ошибками ири дозировке, нижнюю камеру необходимо сделать достаточно большого диаметра () 150 мм).

В предлагаемом устройстве дня измсрсиия межфазного натяжения в системс жидкостьжидкость нет необходимости применения смотровых окон, за счет чего упрощается конструкция устройства и повышается безопасность измерения. Устройство позволяет использовать добавочное количество капилляров с необходимой для заданной точности измерения длиной.

Кроме того, значительно снижается количество более легкой жидкости на одно измерение.

Устройство для измерения межфазного натяжения в системе жидкость-жидкость под давлением выше атмосферного методом капиллярного поднятия, содержащее сосуд из стали и капилляры, отличающееся тем,что, с целью упрощения конструкции устройства, повышения безопасности измерения и снижения расхода легкой жидкости на одно измерение, сосуд выполнен в виде двух камер — верхней и нижней, соединенных трубкой, а капилляры расположены вне сосуда и соединены с камерами.

Источники информации, принятые во вним»ние при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР К 316971, кл, G 01 N 13/02, 1969.

2. Циклис Д. С. Техника физико-химических исследований при высоких и сверхвысоких давлениях. М., "Химия", 1976, с. 384 — 385 (прототип) .

3 85778

Недостатками известного устройства являют ся его ограниченная прочность и возможность усталостного разрушения, что предъявляет серь езные требования к мерам безопасной работы.

Причем установка нескольких капилляров тре5 бует увеличения диаметра сосуда, что значитель. но снижает его прочность. Кроме того, возникают трудности, связанные с герметизацией системы.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением в системе жидкость-жидкость под давлением выше атмосферного методом капиллярного поднятия является устройство для измерения межфазного натяжения, содержащее сосуд из стали со смотровыми окнами и установленными в нем капиллярами (2).

Недостатком этого устройства является ограничение размеров смотровых окон, связанное с условием прочности, что может сказаться на точности измерения, Для более точного измере- gg ния стремятся увеличить высоту или разность высот поднятия границы жидкостей в капиллярах за счет уменьшения диаметров капилляров, что вызывает необходимость увеличения размеров cMOTpoBblx окон. Кроме того> имеются значительные сложности, связанные с установкой смотровых окон и их эксплуатацией. Повышение высоты поднятия границы жидкости в капилляре требует увеличения количества более легкойжидкости, которая в ряде случаев являет. ЗО ся дорогостоящей.

11ель изобретения -- упрощение конструкции устройства, повышение безопасности измерения и снижение расхода легкой жидкости Hà одно изме рение, Формула изобретения

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения межфазного натяжения в системе жидкость-жидкость под давлением выше атмосферного методом капиллярного поднятия, содержащем сосуд из стали и капилля- 4О ры, сосуд выполнен в виде двух камер — верхней и нижней, соединенных трубкой, а капилляры расположены вне сосуда и соединены с камерами.

На чертеже показано предлагаемое устройство,45 продольный разрез.

Устройство для измерения межфазного натяжения состоит из сосуда, представляющего собой верхнюю 1 и нижнюю 2 камеры, соединенные трубкой 3. Капилляры 4 вынесены за пределы сосуда и соединены с верхней и нижней камерой. Герметичность в местах соединения капилляров с верхней и нижней камерой достигается с помощью сальиикового уплотнения 5.

Устройство работает следующим образом, В нижнюю камеру через отверстие, которое герметично закрыто заглушкой 6, заливают бо857788

Составитель С. Беловодченко

Техред Ж. Кастелевич

Корректор Л Иван

Редактор Н. Рогулич

Подписное

Тираж 907

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

))3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7229/69

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