SU1420467A1 - Primary transducer of fluid viscosity - Google Patents
Primary transducer of fluid viscosity Download PDFInfo
- Publication number
- SU1420467A1 SU1420467A1 SU874189156A SU4189156A SU1420467A1 SU 1420467 A1 SU1420467 A1 SU 1420467A1 SU 874189156 A SU874189156 A SU 874189156A SU 4189156 A SU4189156 A SU 4189156A SU 1420467 A1 SU1420467 A1 SU 1420467A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- sensor
- viscosity
- diffusion
- oxygen
- fluid viscosity
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к технике измерени в зкости жидкости. С целью обеспечени возможности исследовани малых количеств образцов в качестве первичного преобразовател в зкости примен ют электрохимический диффузионный датчик рО2. В основу измерений положена зависимость отношени установившихс значений диффузионных токов при наличии и отсутствии перемешивани исследуемой среды в зоне активной поверхности датчика от ее в зкости при прочих неизменных сло- ви х. Дл проведени анализа требуетс не более 10 -10 г исследуемого вещества . 2 ил. (2 соThis invention relates to a technique for measuring the viscosity of a fluid. To make it possible to study small amounts of samples, an electrochemical diffusion pO2 sensor is used as a primary viscosity converter. The measurements are based on the dependence of the established values of diffusion currents in the presence and absence of mixing of the test medium in the zone of the active surface of the sensor on its viscosity, all other things being the same. For analysis, no more than 10 -10 g of the test substance is required. 2 Il. (2 co
Description
4 1ЧЭ4 1ЧЭ
оabout
4four
ОдOd
Изобретение относитс к технике измерени в зкости, в частности к первичным преобразовател м, служащим дл измерени в зкости жидких сред.The invention relates to a technique for measuring viscosity, in particular, primary converters, serving for measuring the viscosity of liquid media.
Цель изобретени - обеспечение воз- можности исследовани малых количеств образцов.The purpose of the invention is to provide the possibility of examining small amounts of samples.
; На фиг. 1 изображен схематически |датчик рО2; на фиг. 2 - крива зависи- iмости отношени установившихс значений 1диффузионных токов датчика при наличии и отсутствии перемешивани исследуемой среды от ее в зкости.; FIG. 1 shows schematically the pO2 sensor; in fig. 2 - curve of dependence of the ratio of the established values of 1 diffusion sensor currents in the presence and absence of mixing of the studied medium from its viscosity.
: Электрохимический диффузионный дат- ;чик рО2 Кларка, работаюш,ий по принципу измерени тока восстановлени кислорода, включает в себ электродную систему, состо щую из индикаторного пол ризующегос :электрода (катода) 1 и опорного электро- ; да 2 сравнени , помещенных в электро- 1лит 3. Электродна система отделена от ;анализируемой жидкости 4 газопроницаемой : полимерной мембраной 5. Перемешивание анализируемой среды 4 в зоне рабочей поверхности датчика осуществл етс электромешалкой 6.: The electrochemical diffusion sensor; Clarke's pO2 cell, which operates on the principle of measuring the oxygen reduction current, includes an electrode system consisting of the indicator polarizing: electrode (cathode) 1 and reference electrode; Yes 2 comparisons placed in an electrolyte 3. Electrode system is separated from the analyzed liquid 4 by a gas-permeable: polymer membrane 5. The mixing of the analyzed medium 4 in the working surface area of the sensor is carried out by an electric mixer 6.
Дл измерени в зкости исследуемой жидкости на электродную систему датчика подают напр жение, обеспечивающее пол ризацию индикаторного электрода 1 на величину потенциала, соответствующего предельному току электрохимического восстановлени кислорода. Ток депол ризации индикаторного электрода, обусловленный ионизацией молекул кислорода на нем по реакции; Ог + 2Н2О + 4е -.40Н (1) пропорционален напр жению кислорода в анализируемой жидкости 4:To measure the viscosity of the test fluid, a voltage is applied to the electrode system of the sensor, which provides a polarization of the indicator electrode 1 for the potential value corresponding to the limiting current of the electrochemical oxygen reduction. The depolarization current of the indicator electrode due to the ionization of oxygen molecules on it by the reaction; Og + 2H2O + 4e -.40N (1) is proportional to the oxygen tension in the analyzed fluid 4:
,.. ..
ig k- рО2,ig k-pO2
(2.)(2.)
где рО2 - напр жение кислорода;where pO2 is the oxygen voltage;
k - коэффициент пропорциональности . Величина коэффициента пропорциональности характеризует скорость поступлени молекул 02 к активной поверхности индикаторного электрода и определ етс выражениемk - coefficient of proportionality. The magnitude of the proportionality coefficient characterizes the rate at which 02 molecules arrive at the active surface of the indicator electrode and is determined by the expression
п- F. Sp-f. s
, ,
РЭ РМ РН.СRE RM RMN.S
Гз)Gz)
где п - количество электронов, участ- 50 вующих в электрохимической реакции;where n is the number of electrons involved in the electrochemical reaction;
F - число Фараде ; S - площадь индикаторного электрода;F is the Farade number; S is the area of the indicator electrode;
, Ь, б - толщина сло внутреннего 55 электролита, газопроницаемой мембраны и диффузионной области соответственно;, B, b is the thickness of the inner 55 electrolyte layer, the gas-permeable membrane and the diffusion region, respectively;
с with
Ю YU
20 о -J520 o -J5
2525
4545
Рэ, Ры, РН.С - газопроницаемость указанных составл ющих приэлектродной области датчика.Ra, Ry, RN.S - gas permeability of the indicated components of the near-electrode area of the sensor.
При этом диффузи через мембрану 5 и приэлектродную область электролита 3 в датчике обусловлена, в основном, конкретными конструктивными параметрамиWhen this diffusion through the membrane 5 and the near-electrode region of the electrolyte 3 in the sensor is mainly due to specific design parameters
сwith
самого датчика. Член-т: - выражени (3),sensor itself. Member: - expressions (3),
rti-crti-c
учитывающий свойства диффузионной области , определ етс в исследуемой жидкости конвективным переносом и величиной молекул рной диффузии кислорода.taking into account the properties of the diffusion region, the convective transfer and the molecular diffusion of oxygen in the studied liquid are determined.
При включении электромешалки 6 определ ющую роль играет конвективный перенос , при отключении мешалки - процесс молекул рной диффузии растворенного кислорода.When the electric mixer 6 is turned on, convective transfer plays a decisive role, and when the mixer is turned off, the process of molecular diffusion of dissolved oxygen is played.
Конвективна составл юща представг л ет собой перенос молекул в зону ионизации вместе с потоком движуилейс жидкости при перемещивании или принудительной циркул ции. При этом величина конвективного массопереноса выражаетс уравнениемThe convective component is the transfer of molecules into the ionization zone along with the flow of a fluid moving as it moves or is forced to circulate. In this case, the convective mass transfer is expressed by the equation
IKOHB Vn.crcO2,(4)IKOHB Vn.crcO2, (4)
где Vn.c. - объемна скорость движени исследуемой жидкости;where vn.c. - volumetric velocity of the test fluid;
с02 - концентраци кислорода в ней.CO2 is the concentration of oxygen in it.
Молекул рна диффузи обусловлена переносом, молекул растворенного кислорода под действием градиента концентраций. Массоперенос за счет молекул рной диффузии кислорода в исследуемой жидкости, направленный к реакционной зоне датчика рОа, можно выразить уравнением видаMolecular diffusion is due to the transfer of dissolved oxygen molecules under the action of a concentration gradient. Mass transfer due to molecular diffusion of oxygen in the liquid under study, directed to the reaction zone of the pOa sensor, can be expressed by the equation
Циф Отрад.сОг(5)Dig.Odr.sOg (5)
где D - коэффициент молекул рной диффу- фузии;where D is the molecular diffusion coefficient;
градиент концентрации растворенного кислорода. dissolved oxygen concentration gradient.
Поскольку концентраци кислорода в зоне рабочего электрода датчика рО2 близка к нулю за счет его электровосстановлени в соответствии с уравнением(1),то выражение (5) с небольшим приближением можно записать в видеSince the oxygen concentration in the area of the working electrode of the pO2 sensor is close to zero due to its electroreduction in accordance with equation (1), the expression (5) with a small approximation can be written as
Ь«Ф О-сО2,(6)B "F O-SO2, (6)
Отношение потоков направленного переноса при наличии и отсутствии перемешивани исследуемой жидкости принимает видThe ratio of the flow of directional transfer in the presence and absence of mixing of the test liquid takes the form
IKOHB Vri.c.cO2 , | Vii.cIKOHB Vri.c.cO2, | Viii.c
1днф D- с02D1dnf D- с02D
(7)(7)
При этом результирующа сигнала отношени выходных то ков датчика рО2 при наличии и отсутствии перемешивани практически не зависит от действующего значени концентрации кислорода.At the same time, the resulting signal of the ratio of the output currents of the pO2 sensor in the presence and absence of mixing is practically independent of the effective value of the oxygen concentration.
Коэффициент .молекул рной диффузии анализируемого газа в соответствии с известным уравнением можно представить в видеThe molecular diffusion coefficient of the analyzed gas in accordance with the known equation can be represented as
где К - константа жидкости;where K is a fluid constant;
W-энерги активации;W-activation energy;
k - посто нна Больцмана;k is the Boltzmann constant;
Т - температура жидкости.T is the temperature of the liquid.
В зкость жидкости в зависимости ее температуры измен етс по законуThe viscosity of a fluid varies according to its temperature.
Т Т еT T e
Подставл уравнение (9) в уравнение (8), получимSubstituting equation (9) into equation (8), we obtain
D К-Т/л(10)D C-T / L (10)
а уравнение 7 принимает видand equation 7 takes the form
1 +1 +
Ул.сUl.s
ктct
л.l
т.е. работу датчика рО2, используемого в качестве первичного преобразовател в зкости , можно описать следующим уравнением:those. The operation of the pO2 sensor, used as a primary viscosity converter, can be described by the following equation:
У .с.With.
тгmr
1.one.
Таким образом, при контролируемой величине Vn.c./KT значение в зкости исследуемой жидкости определ етс отношением выходных токов датчика рО2 при на. ичии и отсутствии перемешивани .Thus, at a controlled value of Vn.c./KT, the viscosity value of the liquid under study is determined by the ratio of the output currents of the pO2 sensor at n. and no mixing.
Изображенна на фиг. 2 зависимость отношени установившихс значений диффузионных токов электрохимического, датчика рОз от в зкости исследуемой среды подтверждает правильность сделанных вы- 10 водов. Измерени проводили на водных растворах глицерина с известными табличными значени ми в зкости.Shown in FIG. 2, the dependence of the ratio of the established values of diffusion currents of the electrochemical, roS sensor on the viscosity of the medium under study confirms the correctness of the conclusions made. Measurements were carried out on aqueous glycerol solutions with known tabular viscosity values.
Изобретение обеспечивает возможность исследовани проб малых объемов. Это позвол ет расширить область применени изобретени в биологии и медицине при анализе ценных и редких образцов. При этом количество материала, необходимое дл проведени анализа с применением предлагаемого преобразовател , значительно меньше по сравнению с известными устройствами и определ етс величинами пор дка 10- г.The invention provides the ability to sample small volumes. This allows the invention to be extended in biology and medicine in the analysis of valuable and rare samples. At the same time, the amount of material required for analysis using the proposed converter is much smaller compared with the known devices and is determined by values of the order of 10 g.
1515
2020
2525
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874189156A SU1420467A1 (en) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | Primary transducer of fluid viscosity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874189156A SU1420467A1 (en) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | Primary transducer of fluid viscosity |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1420467A1 true SU1420467A1 (en) | 1988-08-30 |
Family
ID=21283544
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU874189156A SU1420467A1 (en) | 1987-02-04 | 1987-02-04 | Primary transducer of fluid viscosity |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1420467A1 (en) |
-
1987
- 1987-02-04 SU SU874189156A patent/SU1420467A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
За вка JP № 53-23183, кл. Ill Д 2, 1978. За вка GB № 2130382, кл. G 1 S, G 1 N, 1984. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1126337A (en) | Flow-through electrochemical system | |
CA1103053A (en) | Gas concentration analysis method and systems | |
US4065357A (en) | Detection of catalase-containing bacteria | |
US4490234A (en) | Method for measuring ionic concentration utilizing an ion-sensing electrode | |
US3869354A (en) | Ammonium ion specific electrode and method therewith | |
JPH0269636A (en) | Method and device for measuring content of substance dissolved into solvent by using osmometer | |
US3838034A (en) | Apparatus for detection of catalase-containing bacteria | |
GB1340367A (en) | Fluid analysis apparatus | |
Sawyer et al. | Polarography of gases. Quantitative studies of oxygen and sulfur dioxide | |
EP0882225B1 (en) | Microsensor and use of such microsensor | |
Maclay et al. | Microfabricated amperometric gas sensors | |
Arquint et al. | Organic membranes for miniaturized electrochemical sensors: Fabrication of a combined pO2, pCO2 and pH sensor | |
SU1420467A1 (en) | Primary transducer of fluid viscosity | |
Carey et al. | Responses of oxygen electrodes to variables in construction, assembly, and use | |
Falck | Amperometric oxygen electrodes | |
US3624710A (en) | System for analysis | |
Solymar et al. | A modified approach to the polarographic measurement of blood O2 content | |
US4908105A (en) | Flow-compensated electrochemical cell and method of analysis | |
Swartz et al. | Small-volume coulometric redoxostat | |
SU1013833A1 (en) | Electrochemical cell for measuring oxygen concentration | |
SU1408300A1 (en) | Method of measuring liquid viscosity | |
JPH08254523A (en) | Measuring device and method for measuring oxygen permeability of sample | |
Connick et al. | On the application of an oxygen probe in chemical kinetics: The influence of the probe response on kinetic measurement | |
SU728052A1 (en) | Method of determining coefficients of mutual diffusion of gases | |
Mills et al. | Characterisation and application of an oxygen membrane polarographic detector in a flow system for studying oxygen-evolving reactions |