RU2076309C1

RU2076309C1 - Method of determination of bulk strength of liquids

Info

Publication number: RU2076309C1
Application number: RU93014381A
Authority: RU
Inventors: В.П. Подживотов; Л.П. Грузнов; А.М. Колкер; Е.Л. Грузнов
Original assignee: Ивановский Инженерно-Строительный Институт
Priority date: 1993-03-19
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 1997-03-27

Abstract

FIELD: determination of bulk strength of liquids. SUBSTANCE: examined high viscosity liquid is gradually fed with controlled rate into one of elbows of U-shaped tube made from material unwetted by examined liquid. Value of bulk strength is determined by product of specific weight of liquid by its height in other elbow of same U-shaped tube bent down right before its separation. Influence of meniscus of examined liquid and effects in upper part of elbow bent down is taken into account during calibration. EFFECT: improved reliability of method. 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике определения физических свойств материалов и может быть использовано, в частности, для определения объемной прочности веществ в вязкотекучем состоянии. The invention relates to techniques for determining the physical properties of materials and can be used, in particular, to determine the bulk strength of substances in a viscous-flowing state.

Известны способ измерения объемной прочности жидкости и реализующее его устройство /1/. Способ заключается в том, что исследуемая жидкость расстягивается путем увеличения объема, а об объемной прочности судят по измеренному значению растягивающей силы в момент разрыва жидкости. При этом растяжение осуществляют через промежуточную жидкость, химически нейтральную по отношению к исследуемой жидкости, преимущественно через ртуть, путем приложения увеличивающейся с постоянной скоростью силы. Дополнительно осуществляют растяжение газа в идентичных условиях, а растягивающую силу в момент разрыва определяют по точке пересечения измеренных зависимостей жидкости. Буферную жидкость предварительно вакуумируют. Реализующее способ устройство для измерения объемной прочности жидкости содержит герметичную камеру переменного объема с запирающим элементом для исследуемой жидкости. Устройство содержит сосуд, соединенный одним концом с герметичной камерой переменного объема, а нагружающее устройство соединено с камерой через буферную жидкость и снабжено узлом обеспечения увеличения растягивающей силы с постоянной скоростью и узлом фиксации измерения объема исследуемой жидкости и растягивающей силы. Герметичная камера образуется поверхностью ртути, заливаемой в U-образную трубку, и незаполненным объемом U-образной трубки с краном. Нагружающее устройство выполнено в виде вакуумного насоса, а узел обеспечения растягивающей силы с постоянной скоростью выполнен в виде дроссельного крана с вариометром. Узел фиксации изменения объема исследуемой жидкости и растягивающей силы применен в виде электрических датчиков перемещения, выходы которых соединены с двухкоординатным самопишущим прибором. A known method of measuring the volumetric strength of a liquid and its device / 1 /. The method consists in the fact that the test fluid is stretched by increasing the volume, and volumetric strength is judged by the measured value of the tensile force at the time of fluid rupture. In this case, the stretching is carried out through an intermediate fluid that is chemically neutral with respect to the test fluid, mainly through mercury, by applying a force increasing at a constant speed. Additionally, the gas is stretched under identical conditions, and the tensile force at the time of rupture is determined by the intersection of the measured liquid dependencies. The buffer liquid is pre-evacuated. A method for measuring the volumetric strength of a liquid that implements the method comprises a sealed chamber of variable volume with a locking element for the liquid under study. The device comprises a vessel connected at one end to a sealed chamber of variable volume, and the loading device is connected to the chamber through a buffer fluid and is equipped with a node for increasing the tensile force at a constant speed and a node for fixing the measurement of the volume of the studied fluid and tensile force. The sealed chamber is formed by the surface of the mercury poured into the U-shaped tube, and the empty volume of the U-shaped tube with a tap. The loading device is made in the form of a vacuum pump, and the node providing tensile forces with constant speed is made in the form of a throttle valve with a variometer. The unit for fixing the change in the volume of the investigated fluid and tensile force is applied in the form of electric displacement sensors, the outputs of which are connected to a two-coordinate recording device.

Известный способ имеет следующие недостатки. Прежде всего, он не обеспечивает требуемой точности измерения, поскольку в отдельных замерах может оказаться, что измеренной величиной окажется не объемная прочность, а сила сцепления исследуемой жидкости с поверхностью трубки или крана. Кроме того, известным способом трудно измерить объемную прочность жидкости в вязкотекучем состоянии /2/. The known method has the following disadvantages. First of all, it does not provide the required measurement accuracy, since in individual measurements it may turn out that the measured value is not volumetric strength, but the adhesion force of the test fluid to the surface of the tube or valve. In addition, in a known manner it is difficult to measure the bulk strength of a fluid in a viscous flow state / 2 /.

На чертеже представлена структурная схема технических средств, реализующих предлагаемый способ. The drawing shows a structural diagram of technical means that implement the proposed method.

В состав структурной схемы входят исследуемая жидкость 1; несмачиваемая исследуемой жидкостью трубка 2; бачок 3, в который заливается исследуемая жидкость 1; U-образная трубка 4, соединенная с емкостью 3 и имеющая опущенное вниз колено; подшипники 5, в которых вращается ось червячной передачи 6; кронштейн червячной передачи 7; маховик 8 привода червячной передачи. The structure of the structural scheme includes the investigated fluid 1; non-wettable test fluid 2; tank 3, into which the test liquid 1 is poured; U-shaped tube 4 connected to the tank 3 and having a downward bend; bearings 5 in which the axis of the worm gear 6 rotates; worm gear bracket 7; flywheel 8 of a worm gear drive.

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

Вращением маховика 8 опускают вниз бачок 3. Заливают в него исследуемую жидкость 1 с таким расчетом, чтобы ее уровень не достиг высоты, при которой исследуемая жидкость 1 могла бы перетекать из U-образной трубки 4 в опущенное вниз колено U-образной трубки. By rotating the flywheel 8, the reservoir 3 is lowered downward. The test fluid 1 is poured into it so that its level does not reach a height at which the test fluid 1 can flow from the U-shaped tube 4 into the downward knee of the U-shaped tube.

Затем вращением маховика 8 медленно поднимают вверх бачок 3 таким образом, что исследуемая жидкость 1 достигает уровня, при превышении которого происходит перетекание исследуемой жидкости 1 из U-образной трубки 4 в опущенное вниз колено U-образной трубки. Поскольку внутренняя поверхность трубки 2, характеризующей переход от U-образной трубки 4 к опущенному вниз колену U-образной трубки, и внутренняя поверхность этого колеса на смачиваются исследуемой жидкостью 1, на поверхности перетекающей жидкости образуется мениск, исключающий стекание жидкости по внутренней поверхности опущенного вниз колена U-образной трубки. Then, by rotating the flywheel 8, the tank 3 is slowly raised upward so that the test fluid 1 reaches a level above which the test fluid 1 flows from the U-shaped tube 4 to the downward elbow of the U-shaped tube. Since the inner surface of the tube 2, characterizing the transition from the U-shaped tube 4 to the knee of the U-shaped tube lowered down, and the inner surface of this wheel are wetted by the test liquid 1, a meniscus is formed on the surface of the flowing liquid, preventing the liquid from draining along the inner surface of the knee down U-shaped tube.

При дальнейшем вращении маховика 8 и подъеме бачка 3, а следовательно, дальнейшей подаче исследуемой жидкости 1 в опущенное вниз колено U-образной трубки, происходит формирование зависающего столба исследуемой жидкости 1 в опущенном вниз колене U-образной трубки. Вес жидкости в этом столбе создает растягивающее усилие внутри объема исследуемой жидкости 1 в столбе. With the further rotation of the flywheel 8 and the raising of the tank 3, and consequently, the further supply of the test fluid 1 to the knee of the U-shaped tube lowered down, a hanging column of the test fluid 1 is formed in the knee of the U-shaped tube lowered down. The weight of the liquid in this column creates a tensile force inside the volume of the investigated liquid 1 in the column.

Замедленным вращением маховика 8 постепенно увеличивают высоту столба Н исследуемой жидкости 1 в столбе, постоянно фиксируя текущее значение высоты. В какой-то момент времени произойдет разрыв жидкости в столбе, сопровождающийся сливом жидкости в опущенном вниз колене U-образной трубки. Slow rotation of the flywheel 8 gradually increase the height of the column H of the test fluid 1 in the column, constantly fixing the current value of the height. At some point in time, a liquid will rupture in the column, accompanied by a drain of liquid in the knee of the U-shaped tube lowered down.

Последнее зафиксированное значение высоты столба Н в опущенном вниз колене U-образной трубки характеризует объемную прочность исследуемой жидкости 1, значение которой рассчитывается по формуле
Q=d•Н,
где Q объемная прочность жидкости;
Н измеренное значение высоты столба перед разрывом исследуемой жидкости 1;
d удельный вес исследуемой жидкости 1.The last recorded value of the height of the column H in the bent downward bend of the U-shaped tube characterizes the volumetric strength of the investigated fluid 1, the value of which is calculated by the formula
Q = d • H,
where Q is the bulk strength of the fluid;
H the measured value of the height of the column before rupture of the test fluid 1;
d specific gravity of the test fluid 1.

Влияние мениска исследуемой жидкости 1 в опущенном вниз колене U-образной трубки, а также эффектов в верхней части этого колена на результаты измерения учитываются при градуировке измерителя, реализующего способ. The influence of the meniscus of the test fluid 1 in the knee of the U-shaped tube lowered down, as well as the effects in the upper part of this knee on the measurement results are taken into account when calibrating a meter that implements the method.

В устройствах, реализующих способ, до возможного минимума уменьшается сила сцепления жидкости внутренней стенкой опущенного вниз колена U-образной трубки, которая не может внести существенной погрешности в результат измерений. In devices that implement the method, the adhesion force of the liquid to the inner wall of the U-shaped tube bent downward is reduced to the minimum possible, which cannot introduce a significant error into the measurement result.

Claims

A method for determining the volumetric strength of a fluid, comprising placing the test highly viscous fluid in a U-shaped tube, exposing it to a tensile force and calculating the volumetric strength of the fluid, characterized in that the fluid under investigation is gradually supplied at a controlled speed into one of the elbows of the U-shaped tube made of material not wetted by the liquid under investigation, and the volumetric strength value is determined by the product of the specific gravity of the liquid by its height in another, downward knee of the U-shaped tube, not just prior to its separation, while the influence of the meniscus of the studied fluid and the effects in the upper part of the U-shaped tube wheel downward are taken into account during calibration.