CS213825B1

CS213825B1 - A method for measuring the flow of pseudoplastic liquids

Info

Publication number: CS213825B1
Application number: CS913279A
Authority: CS
Inventors: Ondrej Wein; Vaclav Sobolik
Original assignee: Ondrej Wein; Vaclav Sobolik
Priority date: 1979-12-20
Filing date: 1979-12-20
Publication date: 1982-04-09

Abstract

Vynález, se týká způsobu měření průtoku pseudoplastických kapalin sledováním tlakové ztráty na škrtícím orgánu, např. trubce, cl once nebo sítku,při němž se kapalina protékající Škrtícím orgánem ztekucuje na konstantní zdánlivou viskozitu vibracemi škrtícího orgánu o frekvenci v rozsahu 30 až 30 000 Hz např. o sítové frekvenci 50 Hz. Jevem, kterého vynález využívá je silná závislost zdánlivé viskozity pseudoplastických kapalin na superponovaných střihových oscilacích. Při dostatečně energických vibracích již sdánlivé viskozita závisí převážně na intenzitě těchto vibrací a je prakticky nezávislá na velikosti průtoku kapaliny škrtícím orgánem. Tlaková ztráta je pak přímo úměrná průtoku. Vedlejším příznivým efektem vibrací škrtícího orgánu je jeho samočištění od nečistot obsažených v kapalině.The invention relates to a method of measuring the flow rate of pseudoplastic liquids by monitoring the pressure loss on a throttling element, e.g. a pipe, a valve or a sieve, in which the liquid flowing through the throttling element is liquefied to a constant apparent viscosity by vibrations of the throttling element with a frequency in the range of 30 to 30,000 Hz, e.g. with a sieve frequency of 50 Hz. The phenomenon used by the invention is the strong dependence of the apparent viscosity of pseudoplastic liquids on superimposed shear oscillations. With sufficiently energetic vibrations, the apparent viscosity depends mainly on the intensity of these vibrations and is practically independent of the size of the liquid flow rate through the throttling element. The pressure loss is then directly proportional to the flow rate. A side beneficial effect of the vibrations of the throttling element is its self-cleaning from impurities contained in the liquid.

Description

Vynález se týká způsobu měření průtoku pseudoplastických kapalin.The invention relates to a method for measuring the flow of pseudoplastic fluids.

Mezi nejužívanější metody měření průtoku tekutin patří stanovení tlakové ztráty, P, na vhodném škrtícím orgánu, např. cloně, dýze, trubce zúženého průřezu apod., vestavěném do potrubí. i'ento způsob měření plně vyhovuje u newtonských kapalín, kde tlaková ztrátaThe most commonly used methods of measuring fluid flow include determining the pressure drop, P, on a suitable throttle, such as orifice, nozzle, tapered pipe, etc., built into the pipeline. This method of measurement fully satisfies Newtonian fluids where the pressure drop

P se dostatečně výrazně mění v závislosti na průtoku Q. V laminárním režimu je P = k^Q, o při plně vyvinutém turbulentním režimu je P = kgQ . Pro nenewtonské kapaliny pseudoplastického typu o velmi nízkém indexu toku, např. vysoce koncentrované suspenze, je však tento způsob měření průtoku málo citlivý nebo i nepoužitelný, nebol závislost tlakové ztráty na objenovém průtoku je málo výrazná, charakterizovaná úměrou P = k^Q¹¹. Dosažení turbulento ního režimu kdy i pro pseudoplastické kapaliny platí úměra P = k₂Q je obvykle vyloučeno vzhledem k vysoké konzistenci těchto kapalin.P varies considerably depending on the flow rate Q. In the laminar mode, P = k ^ Q, o at a fully developed turbulent mode, P = kgQ. For non-Newtonian pseudoplastic type liquids having a very low melt index, e.g., highly concentrated suspensions, however, this method of flow measurements less sensitive or even unusable, or dependence on pressure loss objenovém flow is insignificant characterized proportionally P = k ^ Q ^eleventh The achievement of a turbulent regime where the p = k ₂ Q proportions also apply to the pseudoplastic liquids is usually excluded due to the high consistency of these liquids.

Dostatečně citlivého měření průtoků pseudoplastických kapalin stanovením tlakové ztráty na běžných škrtících orgánech lze dosáhnout podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se kapalina protékající škrtícím orgánem ztskucuje na konstantní zdánlivou viskozitu vibracemi škrtícího orgánu o frekvenci v rozsahu 30 až 30 000 Hz, například o sílové frekvenci 50 Hz.Sufficiently sensitive measurement of pseudoplastic fluid flow rates by determining the pressure drop across conventional throttles can be achieved according to the invention in that the fluid flowing through the throttle is liquefied to a constant apparent viscosity by vibrating the throttle at a frequency in the range of 30 to 30,000 Hz, e.g. 50 Hz.

Jevem, kterého vynález využívá, je silné závislost zdánlivé viskozity pseudoplastických kapalin na superponovaných střihových oscilacích. Při dostatečně energických vibracích již zdánlivá viskozita závisí převážně na intenzitě těchto vibrací a je prakticky nezávislá na velikosti průtoku kapaliny škrtícím orgánem. Tlaková ztráta je pak přímo úměrná průtoku. Vedlejším příznivým efektem vibrací škrtícího orgánu je jeho samočištění od nečistot, obsažených v kapalině.The phenomenon used by the invention is the strong dependence of the apparent viscosity of the pseudoplastic fluids on the superimposed shear oscillations. At sufficiently energetic vibrations, the apparent viscosity already depends largely on the intensity of these vibrations and is virtually independent of the flow rate of the throttle fluid. The pressure drop is then proportional to the flow. A side-effect of the throttle organ vibration is its self-cleaning from impurities contained in the liquid.

Na výkresu jsou blíže charakterizovány pseudoplatické vlastnosti kapaliny, kterých je podle vynálezu využito k měření průtoku.In the drawing, the pseudoplatic properties of the liquid, which are used according to the invention for flow measurement, are described in more detail.

PříkladExample

Průtok Q silné pseudoplastické vpdné suspenze kaolinu o obsahu 30 % hmotnostních tuhé fáze, o indexu toku n = 0,21 a koeficientu konsistence K = 24 Pa sⁿ byl měřen pomocí tlakové ztráty P při průchodu škrtícím orgánem, kterým byla trubka o délce 225 mm a vnitřním průměru 3,77 mm. Na obrázku jsou znázorněny závislosti tlakové ztráty na objemovém průtoku. Pro nehybnou trubku je tato závislost znázorněna křivkou 1, pro trubku uváděnou do podélných vibrací o frekvenci 50 Hz a amplitudě 0,8 mm je tato závislost znázorněna křivkou 2. Zatímco při nehybné trubce se při 100 % zvýšení průtoku, např ze 0,5 10 $ m^s^-^ na 10“⁶ m^s·¹·, se tlaková ztráta zvýší pouze o 15 %, při vibrující trubce je tlakové ztráta úměrné průtoku a zvýší se tedy o 100 %. Měření průtoku pomocí vibrujícího škrticího členu je v daném případě šestkrát citlivější než bez vibrací.The flow rate Q of the strong pseudoplastic in-feed slurry of kaolin having a solids content of 30% by weight, with a flow index n = 0.21 and a coefficient of consistency K = 24 Pa s ⁿ was measured by pressure drop P passing through a throttle. and an inner diameter of 3.77 mm. The figure shows the pressure drop versus volume flow. For a stationary pipe this dependence is represented by curve 1, for a tube introduced into longitudinal vibrations at a frequency of 50 Hz and an amplitude of 0.8 mm, this dependence is shown by curve 2. Whereas for a stationary pipe a 100% increase in flow, e.g. $ m ^ s ^- ^ to 10 ^{6 6} m ^ s · ¹ ·, the pressure drop increases only by 15%, with a vibrating pipe the pressure drop is proportional to the flow rate and thus increases by 100%. Flow measurement using a vibrating throttle is six times more sensitive than no vibration.

Claims

Method for measuring the flow of pseudoplastic fluids by monitoring the pressure drop across a throttle, such as a tube, orifice or strainer, characterized in that the fluid flowing through the throttle is liquefied to a constant apparent viscosity by throttling vibrations at a frequency in the range 30 to 30,000 Hz. frequency 50 Hz.