Способ измерения вязкости электропроводных жидкостей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ИТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (n>868473 (61) Дополнительное к авт, сеид-ву (22) Заявлено 100 130 (21) 2870113/2 3-25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Г1риоритет

Опубликовано 30.0981. Бюллетень ЙЯ 36

Дата опубликования описания 3009.81 (51}М. Кл.з

G 01 N 11/16

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53} УДК 532. 137 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Г. С. Абрамов, А. B. Барычев, А. К. и Б.И. Колосов

l

Опытный завод Электрон Главтю еньнефтегаза-.. — 1 (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ

ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к способам измерения вязкости и может быть использовано в автоматизированных системах управления технологическими процессами в нефтяной, строительной, химической и пищевой промышленности.

Известен способ для измерения условной вязкости жидкости (1), заклюЧающийся в измерении времени истечения известного объема исследуемой жидкости через канал определенного сечения с дальнейшим переводом единиц условной вязкости (секунды) в общепринятые единицы измерения (сантистоксы, сантипаузы) по эмперическим формулам типа

М = aiBT, где 1) - кинематическая вязкость жидкости а,В - коэффициенты приведения;

T - условная вязкость.

Недостатками способа являются невысокая точность и условность измерения, непригодность для использования в замкнутых, герметичных системах контроля за состоянием жидких сред, так как требует или отбора пробы и измерения при атмосферных условиях, или значительного усложнения конструкции и самого процесса измерения.

Известен также способ измерения вязкости, заключающийся в измерении времени падения (или качения) шара в вертикальном (или наклонном) канале, заполненном исследуемой жидкостью

10 между двумя метками (2).

Недостатки данного способа состоят в невозможности измерения мгновенного значения вязкости для оперативного регулирования того или иного процес15 са, вязкости неустойчивых и неоднородных многокомпонентных жидкостей, например пульп, эмульсий и так далее, а также невозможность индикации измеряемой величины вязкости на шкале

20 измерительного прибора.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения продольной вязкости жидкости (3), основанный

25 на зависимости между силой и скоростью одноосной деформации жидкости, подаваемой s виде струи, которую разрушают осесимметричными возмущениями на цилиндрические объемы и по их

30 сокращению под действием сил поверх868473 ностного натяжения рассчитывают вязкость по формуле

ht.. 6

Za.(1)

М= К E -, 5Î

"1) . — кинематическа яэкость жидкости

Е и Š— ЭДС в точках измерения;

К вЂ” коэффициент пропорцио нальности, 55

На чертеже изображена схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит цилиндрический корпус-электрод 1, завихритель 40

2 потока (струи) жидкости, коаксиально расположенные электроды 3 и 4, изолятор 5, магнитную систему (соленоид) б и вычислитель 7, причем завихритель 2 потока расположен в 65 где где G - поверхностное натяжение; 5

d — радиус цилиндрического объема в момент времени длина цилиндрического объема в момент времени to+gt д —,время сокращения объема отР„ 10 до 3..

Недостатками известного способа являются сложность реализации алгоритма определения вязкости и необходимость определения для этого поверхностного натяжения измеряемой жидкости. Кроме того, для использования в автоматизированных системах управления технологическими процессами, где по величине вязкости судят о состоянии, например однородности, измеряемых сред, таких как водоцементная смесь в строительстве, промывочная жидкость в бурении скважин, пасты, суспензии и эмульсии в пищевой промышленности, нефтегазоводяная эмульсия в сис-. емах проМыслового сбора и транспорта нефти, электролиты в химической промышленности, требуется сложное конструктивное исполнение.

Цель изобретения — упрощение про- 30 цесса измерения мгновенного значения вязкости жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения вязкости,электропроводной жидкости, при котором на струю жидкости воздействуют внешними факторами, струе жид-. кости придают вращательное движение, и, воздействуя на нее магнитным полем, направленным перпендикулярно 40 тангенциальной составляющей вектора скорости жидкости, измеряют электродвижущие силы (ЭДС) по крайней мере в двух разнесенных по длине струи точках, а по отношению величин этих ЭДС судят о величине измеряемой 45 вязкости.

Вязкость жидкости рассчитывают по формуле корпусе-электроде 1 со стороны набегающего потока жидкости, электроды

3 и 4 являются внутренними и разнесены по оси корпуса, а электрод 3 установлен в зоне завихрителя потока.

Устройство может быть снабжено выпрямляющим насадком 8 и узлом осевого перемещения электрода 4.

Устройство работает следующим образом.

Поток жидкости, пройдя завихритель 2, приобретает винтовое вращение в кольцевом пространстве между корпусом-электродом 1 и электродами3 и 4 с изолятором 5. При этом направление магнитного поля соленоида б совпадает с продольной осью струи жидкости (и устройства), но не совпадает с вектором сксрости струи жидкости, поэтому между парами электродов 1 и 3, 1 и 4 наводятся ЭДС Е и Е>, пропорциональные соответственно мгновенным величинам тангенциальных составляющих скорости жидкости

V и V>. Это можно записать в виде функциональной зависимости вида

Е = f(Ч ) = f(Q), (1)

Е2= f (Ч2) = f (О, Р) (2) где ) — кинематическая вязкость жидкости;

Q — расход жидкости через устройство;

V и Ч вЂ” тангенциальные составляющие скорости жидкости.

3а счет сил внутреннего трения, присущих реальным жидкостям, обладающим вязкостью, тангенциальная составляющая скорость V< < V<, что следует из известного выражения (3)

L 42K-М-t где Z — - масштаб турбулентности; кинематическая вязкость; время.

Это. выражение в данном случае характеризует уменьшение тангенциальной составляющей скорости струи жидкости (затухание возмущения, вызванного завихрителем 2).

Исходя из вышесказанного и формул (1) и (2) можнс записать =@4) (4) (ю)

Вычислитель 7, например логометр, реализует деление двух напряжений, что, учитывая постоянство расхода через устройство в каждый фиксированный момент времени, и дает искомую величину вязкости.

Таким образом, несложное конструктивное выполнение устройства и простота операций с измеряемой жидкостью позволяет получить сигнал, пропорциональный вязкости жидкости, и использовать его в автоматизированных системах управления беэ дополнительных, усложняющих процессы управления и конструкцию системы, технических решений.

868473

Формула изобретения

Составитель Э.Скорняков

Редактор Т. Мермелштайн Техред А. Бабинец Корректор С. Шекмар

Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ ГосударственногО комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 8308/57

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

Способ измерения вязкости электропроводных жидкостей, при котором на струю жидкости воздействуют внешними факторами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения

5 процесса измерения, струе жидкости придают вращательное движение и, воздействуя на нее магнитным полем, направленным перпендикулярно тангенциальной составляющей вектора

10 скорости жидкости, измеряют электродвижущие силы (ЭДС) по крайней мере в двух разнесенных по длине струи точках, а по отношению величин этих ЭДС судят о величине измеряемой вязкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Муравьев В.M. и Середа Н.Г. ,Основы нефтяного и газового дела.

М., Недра, 1967, с. 81-82.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 631803, кл. G 01 N 11 /08, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 693152, кл. G 01 N 11/00, 1975 (прототип) °