SU1300333A1 - Способ определени в зкости и плотности жидкостей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам измерени  реологических и объемных свойств жидкостей и позвол ет определить плотность и в зкость жидкостей по величине электрического тока в соленоиде, магнитное поле которого поднимает ферромагнитный шарик на высоту, с которой шарик падал . Его целью  вл етс  упрощение и повьш1ение точности измерений. Конструкци  соленоида обеспечивает .посто нный градиент напр женности магнитного пол  на всем пути движени  шапи- ка. Шарик падает в исследуемой жидкости при oTcyTCTBHij тока в соленоиде , проходит заданный путь, в момент достижени  шариком нижнего датчика положени  включаетс  соленоид, и шарик поднимаетс . Изменением величины электрического тока устанавливают одинаковыми времена прохождени  шариком определенного рассто ни  при падении и подъеме. Калибровку устройства производ т при движении шарика в вакууме. В результате можно с высокой точностью одновременно и независимо друг от друга определ ть абсолютные значени  плотности и в зкости жидкостей. 1 ил. Q S ел с о о оо со оо

Description

1

Изобретение относитс  к области исследовани  реологических и объемных свойств жидкостей.

Целью нзобретени   вл етс  упрощение способа и повьшение его точности ,,

На чертеже приведена схема устройства дл  реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит корпус из немагнитного материала 1 с ферромагнитным шариком 2, соленоид 3, датчики 4 и 5 верхнего и нижнего положени  шарика соответственно, регулируемый источник тока 6 соленоида, блок 7 сравнени  и измерени  временных интервалов ,

При прохождении электрического ока по обмотке соленог-ща на его оси создаетс  магнитное поле с посто нным градиентом напр женности по высоте. Дл  этого намотку соленоида производ т с переменным числом витков на единицу длины соленоида (число витков на единицу длины увеличиваетс  снизу вверх). Внутренн   образующа  обмотка  вл етс  ципинд- ром, а внешн   - конусом. Увеличение числа витков на единицу длины соленоида подбираетс  конструктивно дл  обеспечени  плавной регулировки величины градиента напр женности магнитного пс5л  внутри соленоида. Оптимальной  вл етс  намотка проек - ци  внешней образующей которой имеет угол около 30°, Величину градиента напр женности внутри соленоида измен ют величиной тока в обмотке.

Предлагаемый способ осуществл етс  следующим образом,

В начальньй момент до включени  прибора шарик 2 находитс  в крайнем нижнем положении. После включени  прибора в соленоиде 3 протекает электрический ток, и под действием . магнитного пол  с посто нным гради- ентом напр женности шарик движетс  вверх. Одновременно с вюпочением прибора включаетс  блок 7 сравнени  временных интервалов. При достижении шариком верхнего положени  датчик: 4 .формирует импульс, поступающий в блок 7 сравнени  временньпс интерна- лов, который измер ет врем  движени  шарика вверх. Этот же импульс поступает в регулируемый источник 6 тока соленон ца и отключает его. Шарик свободно падает в жидкости и .достигает

( 1)

003332

крайнего нижнего положени . При этом датчик 5 нижнего положени  формирует импульс другой пол рности по сравнению с датчиком 4 верхнего положе- 5 ни . Этот импульс поступает в блок 7 сравнени  и измерени  временных интервалов , который измер ет врем  движени  шарика вниз и сравнивает его со временем движени  шарика

вверх. Одновременно этот же импульс с нижнего датчика подаетс  в регулируемый источник 6 тока соленоида и включает его. Шарик начинает двигатьс  вверх, и процесс повтор ет- с . Если блок 7 сравнени  и измерени  интервалов времени показьшает разницу между временем подъема шарика б, и време нем падени  шарика , то необходимо регул тором тока соле- ноида добитьс  их равенства.

Уравнение движени  шарика вверх имеет вид

о лт

+ i ic-«ig-6 v,2 ™|г

где p.( - плотность жидкости; Vy - объем шарика; g - ускорение свободного паДе- .

ни ;

k - посто нна  прибора;| Ig - ток соленоида; m - масса шарика; г - радиус шарика; Vv - скорость дви ;ени  шарика

вверх; 35 Ч в зкость жидкости;

t - текущее врем .

f

Реша  уравнение () относительно скорости Vj , получим

40( -mg) (11Щ

V

ЬТГг

Уравнение движени  шарика вниз имеет вид

g - р - e-iTrv щ ., (3)

где Ч„ - скорость движени  шарика вниз.

Решение уравнени  (3) относительно 50 скорости М дает

25

30

гEil t -|2

.Yiig)lll 2Ei:mД

-(4)

22 В нашем случае шарик проходит

фиксированное рассто ние Е- между датчиками положени  шарика за времена

/

и Cj при движении вверх и вниз

соответственно. Учитыва , что

1}

t

у.

при в случае с,г

(5)

. из уравнений (2) и (4) получаем

+ mg mg - p V,g, откуда

. V e -2S-: bl, )g 2

Если шарик движетс  в вакууме, т.е. р О, то из уравнени  (З) имеем о

k f2S ,(6)

-Со

где - ток в соленоиде при движении шарика в вакууме из нижнего и верхнего положений за одинаковое врем . Посто нна  работа k имеет определенное значение дл  данной конструкции . Реша  уравнени  (5) и (6), получим

л (1 1 1о/1са1, (

Таким образом по измерению силы тока в соленоиде при &, Z определ етс  плотность жидкости.

Реша  уравнение (4) относительно с учетом выражени  (7), получим

{,. 5Slc5 г, ехр(- IOJL)1. ,„1 -Р ш

(7)

Как видно из уравнени  (8), при 1 г врем  движени  шарика велико , ехр имеет малую величину по сравнению с единицей и уравнение (8) принимает вид

W

15

20

25

iBSlii- L 61Гг1

формула изобретени 

Спосоо определени  в зкости и плотности жидкостей, включающий перемещение в исследуемой среде под действием магнитного пол  шарика из ферг ромагнитного материала и оценку искомых параметров по току, создающему электромагнитное поле, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  и повьппени  точности измерений , на шарик воздействуют магнитным полем с посто нным градиентом напр женности, создаваемым соленоидом , о плотности суд т по величине тока через соленоид, обеспечивающий врем  подъема шарика, равное времени его свободного падени  на заданном участке пути, а о в зкости по формуле

б-иг.

f

Со

0

5

где m g

масса шарика;

ускорение свободного падени ;

ток соленоида; врем  движени  шарика; радиус шарика; ток соленоида при движении шарика в вакууме из нижнего и верхнего положений за оди-- наковое врем ; Е - заданное рассто ние.

1с С 1оВНШПИ Заказ 1 142/4)Тираж 777 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Claims (2)

1. Формула изобретения p*V|i>g

   Если

   т.е. p* имеем (5) (6)
2. 2mg 2 ^klc шарик движется в вакууме, =0, то из уравнения (5) к - , ^хсо ток в соленоиде при движении шарика в вакууме из нижнего и верхнего положений за одинаковое время.

   Постоянная работа к имеет определенное значение для данной конструкции. Решая уравнения (5) и (6), получим л _ 2

   Р*

   Таким образом по измерению силы тока в соленоиде при определяется плотность жидкости.

   Решая уравнение (4) относительно £ с учетом выражения (7), получим _{? е} *81 ^г t 6Иг1_с„ 1 ^гД^{е Т}с₀ (7) , / 6 и г Ч и

   1 - ехр(,------^r m

   )] ^J(8)

   Как видно из уравнения (8), при 1» г время движения шарика 2 велико, ехр имеет малую величину по сравнению с единицей и уравнение (8) принимает вид

   Спосоо определения вязкости и плотности жидкостей, включающий перемещение в исследуемой среде под действием магнитного поля шарика из ферг ромагнитного материала и оценку искомых параметров по току, создающему электромагнитное поле, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности измерений, на шарик воздействуют магнитным полем с постоянным градиентом напряженности, создаваемым соленоидом, о плотности судят по величине тока через соленоид, обеспечивающий время подъема шарика, равное времепадения на задана о вязкостц £

   Со ~ ном участке пути, по формуле

   П =

   С Т 1 где ш - масса шарика;

   g - ускорение свободного падения;

   1_С - ток соленоида;

   С - время движения шарика;

   г - радиус шарика;

   1_С0 “ ток соленоида при движении шарика в вакууме из нижнего и верхнего положений за одинаковое время;

   В - заданное расстояние.

   ВНИИПИ Заказ 1142/41 Тираж 777 Подписное

   Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4