RU2343452C2 - Способ определения вязкости суспензий - Google Patents
Способ определения вязкости суспензий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2343452C2 RU2343452C2 RU2006142671/28A RU2006142671A RU2343452C2 RU 2343452 C2 RU2343452 C2 RU 2343452C2 RU 2006142671/28 A RU2006142671/28 A RU 2006142671/28A RU 2006142671 A RU2006142671 A RU 2006142671A RU 2343452 C2 RU2343452 C2 RU 2343452C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- viscosity
- suspension
- coefficient
- suspensions
- coefficients
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в глиноземном производстве, гидрометаллургических производствах, горнодобывающей промышленности и др. Способ заключается в том, что измеряют вязкость жидкой фазы µж и суспензии µc при различных скоростях сдвига Si и соблюдении термостатирования не менее чем на трех суспензиях различного содержания твердого (1-ε). Производят графическое построение функциональных зависимостей µжi=ft и µci=fSi, (1-ε), определение коэффициентов , значения содержания твердого (1-ε), а также значений вязкости µсi по установленному уравнению. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений. 2 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к способам определения вязкости и реологических характеристик ньютоновских и неньютоновских жидких сред - суспензий и может быть использовано в глиноземном производстве, гидрометаллургических производствах, горнодобывающей промышленности и др.
Известен способ измерения вязкости жидкой среды по авторскому свидетельству СССР № 371478, заключающийся в последовательном прохождении жидкости через две капиллярные трубки одинакового диаметра, но разной длины, замере перепада давления и расхода жидкости, по которым рассчитывают величину вязкости. Данным способом можно определить лишь вязкость перемещаемой среды без замера скорости сдвига, оказывающей влияние на величину вязкости.
Более совершенным по отношению к рассмотренному выше является способ определения реологических характеристик вязкопластичных сред по авторскому свидетельству СССР № 520537 на 3-канальном капиллярном вискозиметре путем прокачивания исследуемой среды через три разные системы капилляров, оснащенных капиллярными трубками разной длины и диаметра, с измерением перепада давлений по длине капилляра одного диаметра и расхода жидкости.
Этот способ позволяет по трем параллельным замерам рассчитать потери напора на трение в капиллярных трубках разной длины и диаметра и по этим данным определить значения вязкости исследуемой среды и напряжение сдвига.
Недостатки способа: громоздкость устройства, необходимость оснастки вискозиметра дополнительной системой подачи исследуемой среды, неизбежны погрешности в измерениях, связанные с потерей давления на входе в каждый капилляр. В случае проведения исследований на разбавленных водных суспензиях с быстрорасслаивающейся твердой фазой при ламинарном течении возможно отложение осадка на горизонтальных капиллярных трубках, что приведет к дополнительным погрешностям при измерениях.
Известен более простой способ определения вязкости суспензий [А.Н.Плановский, В.Н.Рамм, С.З.Каган. Процессы и аппараты химической технологии. Госхимиздат, М., 1962, с. 294], включающий измерение вязкости жидкой фазы, соответствующей температуре суспензии, и содержания твердого в суспензии, в котором вязкость суспензии определяют по эмпирическому уравнению:
µс=µж[1+4,5(1-ε)],
где µж - коэффициент вязкости жидкой фазы, сП,
ε - доля жидкой фазы в единице объема суспензии, д.е.,
4,5 - коэффициент приведения.
Основной недостаток способа состоит в том, что в нем не учитывается влияние скорости перемещения суспензии. Для ньютоновских жидких сред по мере увеличения скорости перемещения значение коэффициента µс повышается, а на неньютоновских, наоборот, - понижается. Поэтому приведенное уравнение не пригодно для определения коэффициента вязкости суспензий, в которых при их перемещении - перемешивании или перекачивании - проявляется тиксотропность, присущая неньютоновским средам.
Последний из рассмотренных способов, как наиболее близкий по существу к заявляемому, принят за прототип.
Задачей изобретения является учет скорости сдвига суспензии при определении ее вязкости с использованием стандартного вискозиметра, на котором возможен замер скорости сдвига и термостатирование перемешиваемой суспензии, что позволит повысить точность определения вязкости суспензии.
Технический результат достигается тем, что способ определения вязкости суспензии включает измерение вязкости жидкой фазы µж и суспензии µс при различных скоростях сдвига Si и соблюдении термостатирования не менее чем на трех суспензиях различного содержания твердого (1-ε), графическое построение функциональных зависимостей µжi=ft и µci=fSi, (1-ε), определение коэффициентов значения содержания твердого (1-ε) и значений вязкости µci по уравнению:
где t - температура суспензии, °С,
- коэффициент, учитывающий влияние относительной скорости сдвига и содержания твердого на изменение структуры суспензии и (1-ε),
Kt - температурный коэффициент (Kt=1 при t≤60°С, Kt=1,07 при t=61-90°С),
KОС - коэффициент приведения (КОС≠1, 10).
Исследования реологических характеристик суспензий проводились на ротационном вискозиметре системы Брукфилд (Brookfield 2005 Catalog. Viscometers, Rheometers; Texture Analyzers for Laboratory and Process Applications). На данном приборе вязкость определяется через измерение крутящего момента, который возникает на валу шпинделя, погруженного в исследуемую среду - суспензию. Во время измерений можно менять частоту вращения шпинделя (nшп) посредством переключения тумблера, а также подбирать диаметр шпинделя (dшп). Суспензия помещается в термостатированный стакан несколько большего диаметра (Dст) и при необходимости перемешивается в стакане магнитной мешалкой. Частота вращения шпинделя пересчитывается в скорость сдвига (S) по формуле:
где rшп, Rст - радиусы шпинделя и стакана соответственно.
Для определения коэффициентов, входящих в уравнение определения вязкости, замеры выполняются при изменении параметров суспензии: содержания твердого Т/Ж или (1-ε), µж и температуры t, а также S (не менее 3-х замеров на каждом параметре).
На примере суспензий красного шлама с Т/Ж=1,2; 1,0; 0,5 и 0,33 (1-ε=0,257; 0,224; 0,126 и 0,087 соответственно), и концентрацией раствора по Na2O=2,5 г/л и Al2О3=2 г/л, термостатированных при t=25-60°С и 90°С (µж=0,7 и 0,4 соответственно) были измерены на ротационном вискозиметре коэффициенты динамической вязкости µci при скоростях сдвига S=0,8-1,61-4 с-1 (режим соответствует перемещению суспензии в сгустителе), S=8,05-16,6-34,7 с-1 (при перемешивании в цепных мешалках) и S=80,8-159 с-1 (при гидротранспорте в трубе).
Результаты измерений µci представлены на фиг.1 в виде функциональной зависимости µci=fT/Ж для приведенных выше значений Si, t и µж:
S=0,8-4 с-1, кривая 1 (t≤60°С), кривая 2 (t=90°C),
S=8,05-34,7 с-1, кривая 3 (t≤60°С), кривая 4 (t=90°C),
S=80,8-159 с-1, кривая 5 (t≤60°С), кривая 6 (t=90°C).
Таблица | |||||||
Расчетные значения коэффициентов, входящих в уравнение | |||||||
Наименование параметра | Значение коэффициентов, д.е. | ||||||
Т/Ж (1-ε) | 1,2 (0,257) | 1,0 (0,224) | 0,5 (0,126) | 0,33 (0,087) | |||
KS1 | t, °C | µж | S=0,8-4,0 с-1 (при сгущении) | ||||
60 | 0,7 | 4,3 | 4,24 | 4,18 | 4,12 | ||
90 | 0,4 | ||||||
KS2 | 60 | 0,7 | S=8,05-34,7 с-1 (при перемешивании) | ||||
4,04 | 3,93 | 3,77 | 3,56 | ||||
90 | 0,4 | ||||||
KS3 | 60 | 0,7 | S=80,8-159 с-1 (при гидротранспорте) | ||||
3,96 | 3,71 | 3,23 | 3,01 | ||||
90 | 0,4 | ||||||
Кос=14 кругом, Kt=1 при t≤60°С, Kt=1,07 при t=61-90°C кругом |
Для нахождения промежуточных значений коэффициентов KS построен по данным таблицы график на фиг.2 зависимости KS=fS для:
1. Т/Ж=1,2 или (1-ε)=0,257,
2. 1,0 (0,224),
3. 0,5 (0,126),
4. 0,33 (0,087).
Пригодность уравнения с использованием коэффициентов таблицы проверялась на примере нижеприведенного расчета.
Пример. В суспензии красного шлама была измерена на ротационном вискозиметре вязкость µС=3000 сП при скорости сдвига S=1,61 с-1, определены содержание твердого Т/Ж=0,33 или (1-ε)=0,087 и концентрация раствора (жидкой фазы), для которой значение µж=0,7 при температуре 25°С. Подставляя значения коэффициентов из таблицы, соответствующие условиям измерения, определим расчетную величину вязкости данной суспензии по предложенному выше уравнению:
µci=0,7·(1+0,087·144,12·1)=0,7+0,061·144,12;
lg(µci-0,7)=lg0,061+4,12·lg14=-1,215+4,12·1,146=-1,215+4,72=3,505;
µci=0,7+3200=3200,7 сП.
По вискозиметру µс=3000 сП. Следовательно, относительная погрешность измерения составит:
Δmax=(3200,7-3000)·100/3000=6,69%.
На более густой суспензии с Т/Ж=1,2 измеренная величина вязкости при прочих равных условиях составила 12000 сП, а расчетное значение - 12284 сП, для которых Δmin=2,37%.
Таким образом, погрешность расчета по уравнению была в пределах 2,4-6,7%, что вполне допустимо при замерах ротационным вискозиметром такого вида суспензий.
Claims (1)
- Способ определения вязкости суспензии, включающий измерение вязкости жидкой фазы µж и суспензии µc при различных скоростях сдвига Si и соблюдении термостатирования не менее чем на трех суспензиях различного содержания твердого (1-ε), графическое построение функциональных зависимостей µжi=ft и µci=fSi, (1-ε), определение коэффициентов , значения содержания твердого (1-ε) и значений вязкости µci по уравнению
,
где t - температура суспензии;
- коэффициент, учитывающий влияние относительной скорости сдвига и содержания твердого на изменение структуры суспензии и (1-ε);
Kt - температурный коэффициент (Kt=1 при t≤60°C, Kt=1,07 при t=61-90°С),
KОС - коэффициент приведения (KОС≠1, 10).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006142671/28A RU2343452C2 (ru) | 2006-11-24 | 2006-11-24 | Способ определения вязкости суспензий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006142671/28A RU2343452C2 (ru) | 2006-11-24 | 2006-11-24 | Способ определения вязкости суспензий |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006142671A RU2006142671A (ru) | 2008-05-27 |
RU2343452C2 true RU2343452C2 (ru) | 2009-01-10 |
Family
ID=39586426
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006142671/28A RU2343452C2 (ru) | 2006-11-24 | 2006-11-24 | Способ определения вязкости суспензий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2343452C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108037747A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-05-15 | 东北大学 | 金湿法冶金全流程分层分块运行状态在线评价方法 |
RU2690226C1 (ru) * | 2018-10-16 | 2019-05-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Способ контроля динамической вязкости жидкости |
-
2006
- 2006-11-24 RU RU2006142671/28A patent/RU2343452C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108037747A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-05-15 | 东北大学 | 金湿法冶金全流程分层分块运行状态在线评价方法 |
RU2690226C1 (ru) * | 2018-10-16 | 2019-05-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Способ контроля динамической вязкости жидкости |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006142671A (ru) | 2008-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ouriev et al. | Rheological study of concentrated suspensions in pressure-driven shear flow using a novel in-line ultrasound Doppler method | |
Gupta et al. | Microfluidic viscometers for shear rheology of complex fluids and biofluids | |
Pipe et al. | Microfluidic rheometry | |
Abedi et al. | Startup flow of yield-stress non-thixotropic and thixotropic materials in a tube | |
MX2014014442A (es) | Metodos para predecir un hundimiento dinamico utilizando datos viscosimetricos/reometricos. | |
Clasen et al. | Bridging tribology and microrheology of thin films | |
CA2831032A1 (en) | Multi-capillary in-line rheometer for mineral slurries | |
Livak-Dahl et al. | Nanoliter droplet viscometer with additive-free operation | |
RU2343452C2 (ru) | Способ определения вязкости суспензий | |
CN103814284A (zh) | 毛细管微粘度计 | |
US20100139374A1 (en) | Methods for rheological testing of multiple samples and systems therefor | |
CN102944500B (zh) | 用于检测液体粘度的通道装置和系统及其应用 | |
Benslimane et al. | Effect of addition of carboxymethy cellulose (cmc) on the rheology and flow properties of bentonite suspensions | |
Barnes | On-line or process viscometry–a review | |
Schmitt et al. | Flow properties of stirred yogurt: Calculation of the pressure drop for a thixotropic fluid | |
Mork | A Presentation of the BML Viscometer | |
US20120247190A1 (en) | Rheometer | |
Wiklund et al. | In-line rheometry of particulate suspensions by pulsed ultrasound velocimetry combined with pressure difference method | |
Vleminckx et al. | The dark side of microrheology: Non-optical techniques | |
Akroyd et al. | Continuous on-line rheological measurements for rapid settling slurries | |
Dealy | Challenges in process rheometry | |
WO2022240899A1 (en) | Viscometer with reduced dead-volume and high dynamic range | |
CN1869642A (zh) | 两管式毛细管恒压变速粘度计 | |
RU2434221C1 (ru) | Способ определения реологических характеристик неньютоновских жидкостей | |
Jaworska-Jóźwiak | Influence of solids concentration on solid-liquid transportation in a lime production plant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091125 |