RU2738911C1 - Способ измерения вязкости высоковязких жидкофазных сред - Google Patents
Способ измерения вязкости высоковязких жидкофазных сред Download PDFInfo
- Publication number
- RU2738911C1 RU2738911C1 RU2020109808A RU2020109808A RU2738911C1 RU 2738911 C1 RU2738911 C1 RU 2738911C1 RU 2020109808 A RU2020109808 A RU 2020109808A RU 2020109808 A RU2020109808 A RU 2020109808A RU 2738911 C1 RU2738911 C1 RU 2738911C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- viscosity
- liquid
- phase
- measuring
- phase media
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерению реологических свойств высоковязких жидкофазных сред, в том числе их вязкости, и может быть использовано в области электронной и строительной промышленности, научно-исследовательских лабораториях и лабораториях учебных заведений.
Способ измерения вязкости высоковязких жидкофазных сред включает в себя размещение фиксированного объема исследуемой жидкофазной среды между двумя стеклянными плоскопараллельными прокладками и приложение стационарной нагрузки в течение одной минуты, при этом измерение вязкости проводится по оценке диаметра растекания капли исследуемой жидкофазной среды. Техническим результатом является возможность проведения экспресс-анализа и расширения диапазона измерений вязкости жидкофазных сред в область высоких значений от 0,1 до 10 кПа⋅с. 1 ил.
Description
Изобретение относится к технике измерения реологических свойств, в том числе вязкости, высоковязких жидкофазных сред экспресс-методом, величина которых находится в диапазоне от 0,1 кПа⋅с до 10 кПа⋅с, и может быть использовано в области электронной и строительной промышленности, научно-исследовательских лабораториях и лабораториях учебных заведений.
Известен способ определения вязкости высоковязких жидкостей (SU 1193526), включающий вытягивание горизонтальной струи жидкости через фильеру при заданной кратности вытяжки, составляющей 0,03-0,2 от длины зоны вытяжки, и последующее измерение длины провисания струи, на основании которой определяют вязкость. Недостатком указанного способа является узкий диапазон использования материалов - только для расплавов и растворов полимера, из-за структурных особенностей и реологических свойств большинства других высоковязких систем, которые обладают слабыми полимерными свойствами для образования струи.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ (патент RU 74225), при котором используется система уравновешенных грузов, связанных между собой проволочной нитью. Один из грузов конической формы известной массы помещается в искомую жидкую среду конусообразной частью, а второй в виде чаши нагружается дополнительной системой грузов, тем самым обеспечивая подъем конического груза из жидкой среды. При этом о вязкости жидкой среды судят по силе, необходимой для вытаскивания из этой жидкости груза известной формы и массы. К существенным недостаткам данного способа относятся лишние временные затраты, необходимые для пошагового нагружения чаши до момента полного выхода конусообразной части, погруженного в высоковязкую среду груза, а также возможности измерения вязкости принципиально поверхностных слоев массы, что для высоковязких сред является неудовлетворительным, вследствие их низкой седиментационной устойчивости.
Обычно для определения вязкости жидкофазных систем используют капиллярные и ротационные методы вискозиметрии. Капиллярные методы определения вязкости, даже с применением высокого давления, являются неприменимы для высоковязких жидкофазных сред, имеющих вязкость в диапазоне от 0,1 кПа⋅с до 10 кПа⋅с, вследствие низкой текучести и высокой степени когезии вещества.
Для вязких жидкофазных сред вплоть до 2 кПа⋅с, например как строительная штукатурка, цементный раствор, нефть и т.д., используются ротационные методы. Они позволяют измерять вязкость в диапазоне от 0,0000015 Па до 2 кПа⋅с. При этом возникают трудности по измерению вязкости таких систем, как металлизационные высокодисперсные пасты на основе тугоплавких порошков с вязкостью более 2 кПа⋅с, часто применяемые в области микроэлектроники, полиамидные и эпоксидные смолы, используемые в химической промышленности, и других высоковязких «пластилиноподобных» жидкофазных систем, задействованных в разных сферах деятельности.
Целью настоящего изобретения является проведение экспресс-анализа и расширение диапазона измерений вязкости жидкофазных сред в область высоких значений от 0,1 до 10 кПа⋅с.
Поставленная цель достигается тем, что способ измерения вязкости высоковязких жидкофазных систем включает в себя размещение фиксированного объема исследуемого вещества между стеклянными плоскопараллельными прокладками, находящимися под стационарным давлением, и последующее измерение диаметра растекающейся капли вещества в течение одной минуты с промежуточным снятием значений после каждых 10 секунд.
На фиг. 1 изображено измерительное устройство, осуществляющее предлагаемый способ.
Измерительное устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит металлическое основание (платформу) 1 со съемной металлической пластиной 2, между которыми размещены две стеклянные подвижные прокладки 3. Движение верхней металлической пластины и стеклянных прокладок осуществляется по двум вертикальным направляющим 4, прикрепленных к основанию устройства. Дополнительно к основанию устройства приклеен пленочный фотошаблон 5 со шкалой измерений в виде оптического прицела. Центр прицела фотошаблона 5 совпадает с центром просверленного отверстия на съемной металлической пластине 2. Загрузочное отверстие в съемной пластине 2 заполняют жидкофазной средой высокой вязкости, предварительно убрав одну стеклянную прокладку. Заполнение отверстия происходит в самом нижнем положении металлической пластины 2, т.е. когда она лежит на одной стеклянной прокладке 3. После заполнения отверстия металлическую пластину 2 поднимают, оставляя на стеклянной прокладке 3 содержимое загрузочного отверстия, которое в последующем накрывают второй стеклянной прокладкой 3. Таким образом высоковязкая среда помещается между двумя стеклянными прокладками. Затем сверху, по металлическим направляющим 4, вновь опускают металлическую пластину 2, и под ее собственным весом выдерживают вязкую среду в течение одной минуты. Для динамики степени затухания процесса растекания капли, оценку значений диаметров растекания проводят по диаметральной шкале прицела 5 каждые десять секунд.
Диаметр загрузочного отверстия для одной и той же металлической пластины 2, предназначенной для заполнения исследуемой жидкостью, не меняется. Но несмотря на это начальный объем исследуемой жидкости при каждом новом измерении отличается от предыдущего. Связано это с тем, что для выталкивания исследуемой жидкости из загрузочного отверстия металлической пластины 2 используется специальный штифт 6 того же радиуса, что и загрузочное отверстие. Тем самым на конце штифта 6 остается некоторое количество исследуемой жидкости, которое и заставляет вносить корректировку в величину начального объема исследуемой жидкости. Это крайне актуально, когда исследуют высоковязкие жидкофазные среды, когда ее налипание на поверхность выталкивающего штифта 6 особенно заметно.
В зависимости от диапазона вязкости измеряемых жидкофазных высоковязких сред применяются металлические пластины с различным диаметром отверстий. Для более текучих сред применяются пластины с меньшим диаметром загрузочного отверстия, для более вязких - с большим диаметром. Это связано с ограниченной поверхностью металлического основания 1 (ограниченной шкалой измерений).
По диаметру растекания капли судят о величине вязкости исследуемой жидкофазной среды. Больший диаметр растекания соответствует меньшей величине вязкости исследуемой жидкофазной среды. Для определения численного значения вязкости исследуемой жидкости предлагаемым способом, авторами найдено математическое выражение, связывающее диаметр растекания капли исследуемой среды и ее вязкость:
где Р - вес стационарной нагрузки;
t - время проведения измерения;
D0 - диаметр загрузочного отверстия в съемной пластине 2;
h' - высота загрузочного отверстия в съемной пластине 2;
mост - масса остаточного количества жидкости на штифте;
ρ - плотность исследуемой жидкости;
D - диаметр капли исследуемой жидкости после приложения стационарной нагрузки по истечению 1 минуты.
Сопоставительный анализ заявленного решения с прототипом показывает, что заявленный способ отличается от известного тем, что в заявленном способе значение вязкости определяется по диаметру растекшейся капли исследуемой высоковязкой среды под приложением стационарной нагрузки, а в прототипе - за счет определения величины силы, требуемой для отрыва конусообразной части погруженного груза в исследуемую высоковязкую среду. В заявленном способе требуется одна минута для определения значения вязкости среды, а в прототипе время не определено и сильно меняется в зависимости от реологических свойств исследуемой жидкофазной среды. Кроме того, в отличие от заявленного способа, в прототипе имеется возможность определять вязкость только поверхностных слоев жидкофазной среды, что затрудняет использовать прототип для получения корректных данных о вязкости высокодисперсных жидкофазных сред с наличием твердой составляющей, вследствие их низкой седиментационной устойчивости.
Результатом сопоставительного анализа является установление факта соответствия заявляемого способа измерения вязкости жидкофазных высоковязких сред критерию "новизна".
Сравнение заявленного способа измерения вязкости не только с прототипом, но и с другими способами измерения вязкости позволило выявить признаки, отличающие заявленный способ от прототипа и других способов, что в свою очередь позволило сделать вывод о соответствии заявленного способа критерию "изобретательский уровень".
Claims (1)
- Способ измерения вязкости высоковязких жидкофазных сред включает в себя размещение фиксированного объема исследуемой жидкофазной среды между двумя стеклянными плоскопараллельными прокладками и приложение стационарной нагрузки в течение одной минуты, отличающийся тем, что измерение вязкости проводится по оценке диаметра растекания капли исследуемой жидкофазной среды.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020109808A RU2738911C1 (ru) | 2020-03-05 | 2020-03-05 | Способ измерения вязкости высоковязких жидкофазных сред |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020109808A RU2738911C1 (ru) | 2020-03-05 | 2020-03-05 | Способ измерения вязкости высоковязких жидкофазных сред |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2738911C1 true RU2738911C1 (ru) | 2020-12-18 |
Family
ID=73835038
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020109808A RU2738911C1 (ru) | 2020-03-05 | 2020-03-05 | Способ измерения вязкости высоковязких жидкофазных сред |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2738911C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU798548A1 (ru) * | 1979-04-26 | 1981-01-23 | Украинский Заочный Политехническийинститут | Устройство дл измерени в зкости |
SU1267211A1 (ru) * | 1984-06-26 | 1986-10-30 | Харьковский Ордена Трудового Красного Знамени И Ордена Дружбы Народов Государственный Университет Им.А.М.Горького | Способ определени коэффициента в зкости металлов |
SU1430827A1 (ru) * | 1987-03-25 | 1988-10-15 | Харьковский государственный университет им.А.М.Горького | Способ определени коэффициента в зкости |
-
2020
- 2020-03-05 RU RU2020109808A patent/RU2738911C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU798548A1 (ru) * | 1979-04-26 | 1981-01-23 | Украинский Заочный Политехническийинститут | Устройство дл измерени в зкости |
SU1267211A1 (ru) * | 1984-06-26 | 1986-10-30 | Харьковский Ордена Трудового Красного Знамени И Ордена Дружбы Народов Государственный Университет Им.А.М.Горького | Способ определени коэффициента в зкости металлов |
SU1430827A1 (ru) * | 1987-03-25 | 1988-10-15 | Харьковский государственный университет им.А.М.Горького | Способ определени коэффициента в зкости |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
РЕДНИКОВ С.Н., СУЛТАНОВ И.Н. "РАЗРАБОТКА РОТАЦИОННОГО ВИСКОЗИМЕТРА ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ НЕНЬЮТОНОВСКИХ ЖИДКОСТЕЙ", ВЕСТНИК ЮУРГУ, С. "МАШИНОСТРОЕНИЕ", N 11, СТР. 38-42, 2011. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Huzyak et al. | The penetration of a long bubble through a viscoelastic fluid in a tube | |
Sridhar et al. | Measurement of extensional viscosity of polymer solutions | |
Boujlel et al. | Measuring the surface tension of yield stress fluids | |
Pipe et al. | High shear rate viscometry | |
Antonyuk et al. | Influence of liquid layers on energy absorption during particle impact | |
Prud’Homme et al. | Experimental results on foam rheology | |
Boujlel et al. | Measuring yield stress: a new, practical, and precise technique derived from detailed penetrometry analysis | |
WO2007099687A1 (ja) | 流体解析方法及び流体解析装置 | |
Blackmore et al. | Detachment of bubbles in slit microchannels by shearing flow | |
Koser et al. | Measuring material relaxation and creep recovery in a microfluidic device | |
US20100139374A1 (en) | Methods for rheological testing of multiple samples and systems therefor | |
CN103814284A (zh) | 毛细管微粘度计 | |
RU2738911C1 (ru) | Способ измерения вязкости высоковязких жидкофазных сред | |
Dijksman et al. | Creep control in soft particle packings | |
JP5474076B2 (ja) | 流体の粘度を測定する装置及び方法 | |
Rabideau et al. | Internal flow characteristics of a plastic kaolin suspension during extrusion | |
Bikerman | A Penetroviscometer for very viscous liquids | |
US20180094916A1 (en) | Viscosity measuring method | |
Cristescu et al. | A closed form solution for falling cylinder viscometers | |
KR101458320B1 (ko) | 종말침강속도를 이용한 점도 측정장치 및 측정방법 | |
More et al. | Rod-climbing rheometry revisited | |
US11774338B2 (en) | Stokes-based method to estimate gelation time | |
Vocadlo et al. | Measurement of yield stress of fluid‐like viscoplastic substances | |
Tikmani et al. | Assessment of penetrometry technique for measuring the yield stress of muds and granular pastes | |
JP3446117B2 (ja) | 液体の粘弾性の測定方法 |