SU1176213A1 - Способ определени в зкости - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ с помощью капилл рного вискозиметра путем фиксации уровн  среды при посто нном установившемс  режиме истечени , отличающийс  тем, что, с целью повьшени  точности измерени  за счет учета капилл рного давлени , дополнительно фиксируют высоту столба среды, соответствующую началу ее капельного истечени . 1 i (О

Description

ч

о

д

УТТТт-

Ш7Л

Фиг 1

Изобретение относитс  к области . исследовани  химических и физических свойств веществ, в частности к контрольно-измерительной технике, и может быть использовано дл  определени  в зкости пшрокого круга жидкостей и газов.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  за счет учета капилл рного давлени .

На фиг.1 приведено устройство, реализующее предлагаемый способ, (дл  определени  в зкости жидкости), на фиг.2 - то же, дл  определени  в зкости газа.

Устройство (фиг.1) представл ет собой прозрачную измерительную трубку . 1 с внутренним диаметром 1-3 см и длиной 30-50 см, на которую нанесена измерительна  шкала с ценой делени  1 мм. Нижний конец трубки 1 герметично закрыт пробкой 2, в которую вмонтирован капилл р 3. Дл  проведени  экспериментов с различными жидкост ми, как обычными так и криогенными, предусмотрена возможность использовать несколько капилл ров с различными (0,1-2 мм) внутренними диаметрами. Длина капилл ра 3 1-5 см. Измерительную трубку 1 заполн ют жидкостью посредством системы 4 подачи жидкости. Исследуема  жидкость из трубки 1 через капилл р 3 истекает в емкость 5 с нанесенной на нее шкалой дл  измерени  установившегос  расхода истечени .

Устройство дл  измерени  в зкости газа, ( фиг.2) содержит прозрачную измерительную трубку 1 со шкалой. Верхний конец трубки герметично закрыт пробкой 2, в которую вмонтирова капилл р 3. Измерительную трубку 1 заполн ют исследуемым газом посредством системы 4 подачи газа. Измерительна  трубка 1 помещена в прозрачную емкость 5, заполненную жидкостью 6. Дл  измерени  установившегос  расхода струйного истечени  газа отбор газа при истечении его из капилл ра 3 осуществл етс  гибким пробоотборником 7, св занным с измерительной емкостью 8, заполненной эталонной жидкостью.

Дл  определени  в зкости жидкости и мepитeльнyю трубку 1 устанавливак: вертикально и посредством системы 4 подачи жидкости заполн ют

ее исследуемой жидкостью. При по влении на выходе капилл ра 3 капли жидкости фиксируют высоту столба жидкости Нд, соответствующую началу капельного истечени , продолжа  заполн ть трубку 1 жидкостью. В момент перехода капельного истечени  в струйное снова фиксируют высоту Н{; столба жидкости, вызывающую струйное истечение. Затем регулиру  посредством системы 4 подачи жидкости подачу жидкости в измерительную трубку 1, добиваютс  посто нного установившегос  режима струйного истечени  таким образом, что происходит уравновешивание процессов заполнени  измерительной трубки 1 и истечени  жидкости через капилл р 3. При достижении системой установившегос  режима , измер ют высоту Н столба жидкости , соответствующую этому режиму (значение ее Н как правило, превьш1а значение высоты Н,, соответствующей моменту перехода капельного истечени в струйное). Измерение высоты столба жидкости осуществл ют, например, визуально по шкале, нанесенной на измерительной трубке 1.. Затем измер ют установившийс  расход струйного истечени  по шкале, нанесенной на емкость 5, которую размещают непосредственно под трубкой 1 с капилл ро 3. После этого прекращают подачу жидкости, отключа  систему 4, и включают счетчик времени. Фиксируют момент t свободного струйного истечени  жидкости, когда уровень жидкости достигает заданной отметки Н. Затем в процессе свободного истечени  жидкости из капилл ра 3 измер ют моменты времени t, в которые уровень жидкости проходит заданные фиксированные отметки, соответствующие определенньм высотам столба жидкости И., вплоть до момента перехода струйного истечени  в капельное. По полученным результатам измерений вычисл ют в зкость /и.« в режиме установившегос  струйного истечени  по формуле (1) и в режиме свободного струйного истечени  - несколько значений в зкости jUj по формуле (2)

.

().

N-веа

НгНо

-1

en

UI

где динамическа  в зкость жид кости в установившемс  режиме, кг/м-с; /7 - const 3,14; R - внутренний радиус капилл  ра, м; - длина капилл ра, MJ р - плотность жидкости, кг/м g - ускорение силы т жести, М/СМ2; Q - объемньш расход жидкости в установившемс  стациона ном режиме истечени , MVci Hj - высота установившегос  столба жидкости в трубке, Н - высота столба жидкости, соответствующа  началу капельного истечени , м; S - площадь поперечного сечени  цилиндрической измери тельной трубки, t. - начальный момент отсчета 1 времени, С-, t. - последующие моменты отсче времени, с; Н. - высота столба жидкости пр ее свободном истечении в начальный момент времени t, м; Н. - высота столба жидкости при ее свободном истечении в последующие моменты времени t-,м |U... - частное значение в зкости определенное по скорости изменени  высоты столба жидкости от до Н; в ре жиме свободного . струйног истечени , кг/м-с, Определ ют среднее значение в зкости в свободного струйного истечени  ((u,), а конечное значение в зкости определ ют как среднее арифметическое f -. Измерение в зкости газа осущест вл ют с помощью устройства, представленного на фиг.2, следующим образом. Прозрачную емкость 5 заполн ют эталонной жидкостью 6, причем температура кипени  последней должна быть значительно вьш1е температуры, при которой производ т эксперимент При необходимости эксперимент провод т в термостате с ркнами. Затем в жидкость 6 погружают измерительную трубку 1, причем уромень жидкости 6 в емкости 5 должен лежать вьше выхода капилл ра 3, и посредством системы подачи газа 4 заполн ют трубку 1 исследуемым газом. При по влении на выходе капилл ра 3 пузырька газа фиксируют высоту Нр газовой полости, соответствующую началу пузьфькового истечени , продолжа  заполн ть трубку 1 газом. После перехода пузырькового истечени  газа в струйное регулируют , посредством системы 4 подачу газа в трубку 1 так, что происходит уравновешивание процессов заполнени  и истечени  газа, т.е. добиваютс  посто нного установившегос  режима струйного истечени . При достижении установившегос  режима струйного истечени  замер ют высоту Н газовой полости, соответствующую этому режиму по шкале, нанесенной на трубке 1. Затем замер ют установившийс  обьемный расход струйного истечени  газа путем измерени  вытесненной газом эталонной жидкости из емкости 8. После этого прекращают подачу газа в трубку 1, включают счетчик времени и последовательно фиксируют моменты времени t. свободного струйного истечени  газа, в которые высота газовой полости проходит заданные точки отсчета Н. Измерени  провод т вплоть до момента перехода струйного истечени  в пузырьковое. По результатам измерений в установившемс  режиме вычисл ют значение в зкости по формуле (1) по результатам измерений в режиме свободного истечени  вычисл ют р д значений в зкости jU.-- по формуле (2) и берут среднее значение fj.. Затем сопоставл ют полученные значени  в зкости газа в установившемс  и свободном режимах струйного истечени  и определ ют в зкость газа как среднее арифметическое по формуле (3). . Дл  определени  в зкости пользуютс  трубкой длиной 30 см и внутренним радиусом RQ 0,8см с капилл ром длиной { 2 С1, внутренним радиусом R ;2,3 -10 см. Посто нный параметр такого устройства равен

. gy

8е ;ку

eis2 ,3-10 -980

(4) 8-2-0,64

2,68MO

Пример 1. Определение в зкости жидкости. Заполн ют измерительную трубку с капилл ром дистиллированной водой (при ).

Началу капельного истечени  при заполнении и его прекращению при свободном истечении соответствует высота столба жидкости над входным отверстием капилл ра, равна  Н 3,2 см. Дл  установившегос  расхода заполнени  Q 0,12 установивша с  высота столба жидкости равна Н 25,5 см. При вы численной посто нной устройства формула (1) принимает вид

(5)

.i

jU,

Q

значение в зкости дистиллированной воды, определенное по данным измерений в установившемс  режиме рав . но

22 3 У 2,68-10- -3,14-0,64 Q-f

1,03 --fO-z

см с

К-Г

1,03-10-3 м с

После прекращени  заполнени  трубки жидкостью, при достижении уровнем жидкости отметки Н. 25 см над выходом капилл ра, включают секундомер и начинают отсчет времени истечени . Последовательно фиксируют врем  прохождени  уровнем жидкости отметок Н 24 см, Н

23 см и т.д. (через каждый сантиметр начина  от Н 25 см). Результаты представлены в табл.1.

На высоте Н 19,7 см наблюдаетс  переход струйного истечени  в .капельное. Дл  интервалов H.-Hj 5 25-24 см и по формуле (2) последовательно определ ют

,U..

- Н.-Н.

2,

20.8

Ч-Ц

н,-н,

en

Hf-H(

105

2,68-10

21,8 16,8

1,07-10-2

см-с

Среднее значение в зкости воды при свободном струйном истечении равно

, г-.е. (j г

I ,UJi -1U-2 м -с

По формуле (3) определ ют значение в зкости дистиллированной воды

.ii:|iii.,,0325

кг м-с

Пример 2. Определение в зкости газа.

Определ ют в зкость воздуха при погружении измерительной трубки в дистиллированную воду при 20°С. При заполнении измерительной трубки воздухом началу пуаьфькового истечени  соответствует высота газовой полости Hj, 4 см. При установившемс  струйном истечении газа расход заполнени  составил Q

5,85 6м/с, высота газовой полости равна Н( 24,1 см. Согласно формуле (1) по данным установившегос  режима

2,68-10 -3,14-0,64 1%

:з,о

-4 Г

2,05-10 СМ -с

Claims (1)

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ с помощью капиллярного вискозиметра путем фиксации уровня среды при постоянном установившемся режиме истечения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет учета капиллярного давления, дополнительно фиксируют высоту столба среды, соответствующую началу ее капельного истечения.

   h:

   Фиг 1