Способ непрерывного определения реологических свойств пластичных дисперсных систем

 

ОПИСАНЙЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ к Asòîðñêðìó свидетельству

Союз Советсиик

Соцналнс тически к

Респубяни (i i > 873()35 (6l ) Дополнительное к авт. свив-ву (22) Заявлено 18.02. 80 (21) 2884349/18-25 (Sl)NL. Кл;

С 01 и 11/08 с присоединениеет заявки ° 1те

9твуааустееай кеиитет

CCCf аа делен вэебретеикй к етернти1 (23 ) П рнори гет

Опубликовано 15, 10.81. б оллетень 1Е 38 (53) УДК 532,137 (088.8).

Дата опубликования описания 18, 10.8 1 (72) Авторы изобретения

Г, Б. Фройштетер, А. M. Манойло, К. К, l0. Л. Ищук,Р. М. Маневич, Н. Г, Чернов .н В, И, Грищук (71) Заявитель.(541 СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ПЛАСТИЧНЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

Изобретение относится к исследованию физических свойств веществ, в частности к исследованию реологических свойств пластичных смазок, Известен способ определения реологических свойств материала в потоке путем определения силы сопротивления чувствительного элемента потоку исследуемого движущегося материала, в котором измеряют давления в мутной струе за чувствительным элементом, обтекаемым этим материалом, и по его величине определяют вязкость. Данный способ более пригоден для измерения жидких материалов fl), Однако точность измерения по этому способу недостаточна для испытания пластичных дисперсных систем..

Прочностные свойства пластичных дисперсных систем в состоянии покоя характеризуются величиной предела сдвиговой прочности, Точка перехода от формирования с неразрушенной структурой к раэупрочнению под влиянием ее разрушения имеет четкий физический смысл и соответствует пределу сдвиговой прочности Т„ц . Значение 7п < не зависящее от скорости деформации и характеризующее прочность структуры в максимальное упрочненном состоянии, соответствует пределу текучести тВеличины 7, n.v и т определяют границы перехода системы, деформируе- то мой подобно твердым телам к жидкосЭ тям, способным давать неограниченно большие деформации без потери сплошности образца.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является спот5 соб определения реологических свойств пластичных дисперсных, систем в потоке путем измерения перепада давления в термостатированном капнллярном уст20 ройстве (2 .

Однако результаты измерения реологических свойств пластичных смазок, а именно „ но данному способу существенно зависят от предварительнр3 87303 го механического воздействия на смазку. Поэтому предусматривается разруше.ние смазки в мешочке от пенетрометра с последующим отдыхом,ее не менее

30-40 мин, необходимо для восстановления пиксотропных связей структуры. смазки. Определить реологические свойства смазки в потоке по данному сцособу возможна только с большой погрешностью,так как время, необходимое для заправки смазки, разрушение в мешалке пенетрометра и релаксацию напряжений после заправки значительно и поэтому значения результатов измерений могут поступать лишь смещенными во времени, что не позволяет регулироВать процесс приготовления смазок °

Кроме того, при устанэвившемся течении пластичные свойствй смазок определяют не Сп,4, а остаточный пре20 дел текучести без учета которого невозможен расчет и конструирование аппаратов для производства смазок, а также линий подачи смазак к узлам трению и т,п, 25

Цель изобретения — повышение точности измерения реологических свойств пластичных дисперсных систем.

Поставленная цель достигается тем, что в способе непрерывного определения реологических свойств пластичных

Зо дисперсных систем путем измерения перепада давления в термостатированном капиллярном устройстве, исследуемый материал прокачивают при постоянном расходе через три последовательно расположенных капилляра с диаметрами, равными

40 где 1 = 1,2,3; — расход исследуемого материала через капилляры;

2 — эквивалентная скорость сдвига, 45

1 4й -я- 45 равная †а — 1,1О,IOO с ", Лй

Я вЂ” радиус капилляра 1 по реолагических свойствах пластичных дисперсных систем судят по остаточному пределу текучести.

Остаточный предел текучести определяют из следующей системы уравнений

5 4 1,, — напряжение сдвига на стенке капилляра при эквивалентных скоростях сдвига, равных соответственно 1,10,100 с „,,у — скорости сдвига на стенке капилляра при ,Э;= 1,10, 100 с, ;

К П вЂ” реологичеекие констан1 ты; — остаточный предел теО кучести.

Для описания кривых течения ПДС используется трехконстантная модель, представляющая общее напряжение сдвига на кривой, установившегося течения в виде структурной (ь0) и вязкой (g у ) составляющих

С=СО ° К7 (3)

Как следует из уравнения (31>остаточный предел текучести С0 представляет то наибольшее напряжение сдвига,. при котором релаксационными процессами в смазке можно пренебречь и при котором практически прекращается течение.

На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Измерительную часть 1 представляют три термостатических, последовательно расположенных капилляра, длина которых 11 = 110,244,510 мм; диаметр 3„ = 3,7; 8,0; 17,0 мм, соответственно,через которые испытуемые смазки из технологического трубопрода 2 дозирующим насосом 3 прокачивают с постоянным расходом (Q=28,0 см /мин), з при этом в капиллярах обеспечивает эквивалентная скорость сдвига 3„ =

100, 10,1 с " соответственно, Выходы дифманометров 4 соединены с вычислительным устроиством 5, в котором в соответствии с алгоритмом выполняются операции вычисления,», и

Напряжения сдвига 1„ на стенках трех капилляров при течении через них контролируемой смазки при трех экви; валентных скоростях сдвига 1,10,100 с определяются непосредственно по измеренному перепаду давления дР„ на этих капиллярах по формуле:

55.l Li 4- К)"

О, 0 (<) " ="О+ М"Ь 1 где Й.и Ь,1 в радиус и длина капилляра.

1 у

Эти значения ь;, преобразованные в унифицированные электрические

3035 б жимах и для различных смаэок со значениями а Р1 и ЬР„ @следует, что величины Ь Р&ксп и ЬРО совпадают с погрешностью до 15Х и сильно отличаются от значений k Р Таким образом, величина остаточного предела текучести, а не предела сдвиговой прочности 71, и является более точным и достоверным параметром, характеризующим пластичные свойства смазки при установившемся течении, поэтому необходимость в определении этого параметра для практических целей очевидна, Именно величина Ф как реологио ческая характеристика достаточно полно отражает проявление пластических свойств смазок при их течении, Формула изобретения

25

30 где

"СтР 4 1

4Π— радиус и длина де .с .>""ж н1, трубопровода.

При подстановке в формулу (5) величины grp= g получают значение л Р,, при "crp-Тa.и. определяют ЬР< +, 45

Значения А Р> и Ь Р> сопос- тавляют с величиной Ь Рзк п,получаемую. экспериментально на установке и равную показанию манометра на выходе шестеренчатого насоса.

Иэ сопоставления значений AP„ Пполу ченных на установке при различнйх ре5 87 сигналы, поступают в вычислительное устройство 5.

Дальнейшие преобразования производятся в вычислительном устройстве 5, результат которых, а именно остаточный предел текучести, выводится на индикатор.

П р н. м е р. Испытуемая смазка иэ, бункера подается шестеренчатым насосом по круглой трубе и возвращается в тот же бункер. Температура смазки в бункере стабилизируется с помощью термостатирующего устройства. Для исключения потерь тепла при прокачивании трубы теплоизолированы, На выходе шестеренчатого насоса давление замеряется образцовым манометром, определяется также весовой расход смазки у конца трубы при входе смазки в бункер. Длина сменной трубной магистрали 4,3 м. Испытания проводятся при температурах от 20 до 80 С. Выбираюто ся такие режимы течения смаэок,, при которых величина эквивалентной скорости сдвига незначительна (0 < 10 с ")

При таком течении основной вклад в общее напряжение сдвига на стенке

A вносится структурной составляющей ь сто л т e° - ь | ъ сто

По предлагаемому способу для исследованных смазок определяется величина То, а по известному способу— величина Гп.lh.

По значениям» и 7< >, рассчитывают ся теоретические значенйя перепадов давления с помощью известного соотношения

Способ непрерывного определения реологических свойств пластичных дисперсных систем путем измерения перепада давления в термостатированном капиллярном устройстве, о т л и ч аюшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, исследуемый материал прокачивают при постоянном расходе через три последовательно расположенных капилляра с диаметрами, равными

1,2,3;

Я вЂ” расход исследуемого материала через капилляры;.

3 — эквивалентная скорость сдви1 га, равная — = 1,10, 100

Я - радиус капилляра;

1 и о реологических свойствах пластичных дисперсных систем судят по остаточному пределу текучести.

Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И - 576528, кл. С 01 М 11/08, 1976.

2. Сборник "Нефтепродукты" ГОСТ

7143/73, иэд-во стандартов, M., 1977 (прототип).

873035

Составитель В, Филатова

Редактор И. Касарда Техред М.Голинка Корректор А. Ференц

Заказ 9018/65 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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