SU1712834A1

SU1712834A1 - Device for measuring liquid surface tension

Info

Publication number: SU1712834A1
Application number: SU904808406A
Authority: SU
Inventors: Михаил Михайлович Мордасов; Дмитрий Александрович Дмитриев; Анатолий Анатольевич Ефремов
Original assignee: Тамбовское высшее военное авиационное инженерное училище им.Ф.Э.Дзержинского
Priority date: 1990-02-19
Filing date: 1990-02-19
Publication date: 1992-02-15

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике, в частности к аэрогидродинамическим устройствам дл измерени поверхностного нат жени жидкостей, и может найти применение в различных отрасл х промышленности дл измерени состава и свойств жидкостей по величине их поверхностного нат жени . Целью изобретени вл етс повышение точности измерений. Точность . повышаетс за счет того, что устройство -дополнительно снабжено акустическим струйным излучателем и релейным блоком, причем акустический струйный излучатель подключен к соплу, а выход микрофона через линейный блок присоединен к исполнительному механизму крана. 1 ил.слсИзобретение относитс к измерительной технике, в частности к аэрогидродинамическим устройствам' дл измерени поверхностного нат жени жидкостей, и может найти применение в различных отрасл х промышленности дл измерени состава и свойств жидкостей по величине их поверхностного нат жени .Известно устройство дл измерени поверхностного нат жени , содержащее сосуд с контролируемой жидкостью,капилл рную трубку; опущенную в жидкость, регул тор расхода газа, установленьый на трубопроводе подачи газа в капилл рную тру'бку, измеритель максимального давлени газа в процессе образовани (и последующего отрыва) пузыр .Недостатком известного устройства вл етс недостаточна точность при измерении поверхностного нат жени в зких жидкостей.Известно устройство дл измерени поверхностного нат жени , содержащее измерительную емкость, сопло, мерную бюретку, кран с исполнительным механизмом, расходомер, редуктор, и микрофон.Данное устройство имеет недостаточную точность. Указанный недостаток возникает вследствие того, что режим течени газа должен быть определенным, кроме того, вызывает сложность фиксаци момента начала колебаний газового канала с инфраз- вуковой частотой при помощи микрофона при работе в закрытых аппаратах.Целью изобретени вл етс повышение точности измерени .Устройство дл измерени поверхностного нат жени жидкостей дополнительно снабжено акустическим струйным излучателем и релейным блоком, причем акустиче.- ский струйный излучатель подключен к соплу, а выход микрофона через релейныйю00 СА^The invention relates to a measurement technique, in particular, to aerohydrodynamic devices for measuring the surface tension of liquids, and can find application in various industries to measure the composition and properties of liquids by the magnitude of their surface tension. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy. Accuracy increases due to the fact that the device is additionally equipped with an acoustic jet emitter and a relay unit, with the acoustic jet emitter connected to the nozzle, and the microphone output through the linear unit connected to the crane actuator. The invention relates to a measurement technique, in particular, to aero-hydrodynamic devices for measuring surface tension of liquids, and can be used in various industries to measure the composition and properties of liquids by the magnitude of their surface tension. A device for measuring surface tension is known. containing a vessel with a controlled fluid, a capillary tube; gas flow regulator installed in the liquid, installed on the gas supply pipe to the capillary tube, measuring the maximum gas pressure in the process of formation (and subsequent separation) of a bubble. The disadvantage of the known device is insufficient accuracy in measuring the surface tension of viscous liquids A device for measuring surface tension is known, which contains a measuring capacitance, a nozzle, a measuring burette, an actuator tap, a flow meter, a reducer, and a microphone. This device has no residual accuracy. This disadvantage arises due to the fact that the gas flow regime must be determined, in addition, it is difficult to fix the start of oscillations of the gas channel with the infrasonic frequency using a microphone when working in closed apparatus. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. The surface tension of liquids is additionally equipped with an acoustic jet emitter and a relay unit, the acoustic jet emitter being connected to the nozzle, and the microphone output via p oily00 ca ^

Description

блок присоединен к исполнительному механизму крана,the unit is attached to the crane actuator,

На чертеже представлена схема устройства дл измерени поверхностного нат жени жидкостей.The drawing shows a diagram of a device for measuring the surface tension of liquids.

Устройство состоит из измерительного сосуда 1, в центре дна которого установлен акустический струйный излучатель 2, к которому подключено сопло 3 с газоподврд щей трубкой, на которой установлены расходомер 4 и редуктор 5. Кроме того, устройство включает в себ мерную бюретку 6, заполненную контролируемой жидкостью с краном 7, снабженным исполнительным механизмом 8, Микрофон 9 соединен с входом 10 релейного блока 11, вход 12 которого соединен с кнопкой 13 пуска, а выход соединен с входом исполнительного механизма 8, При прохождении через слой жидкости газовой струи образуетс канал 14 с жидкостными стенками.The device consists of a measuring vessel 1, in the center of the bottom of which an acoustic jet emitter 2 is installed, to which a nozzle 3 is connected with a gas-priming tube, on which a flow meter 4 and a reducer 5 are installed. In addition, the device includes a measuring burette 6 filled with a controlled fluid with a crane 7, equipped with an actuator 8, the Microphone 9 is connected to the input 10 of the relay unit 11, the input 12 of which is connected to the start button 13, and the output is connected to the input of the actuator 8 When passing through the layer gas jet formed bone with the liquid channel 14 walls.

Устройство дл измерени поверхностного нат жени работает следующим образом .The device for measuring surface tension works as follows.

Дл измерени поверхностного нат жени жидкости на вхо струйного акустического излучател 2 подают газ с посто нным расходом, величина которого устанавливаетс с помощью редуктора 5 и контролируетс расходомером 4. Начальное количество контролируемой жидкости в измерительной бюретке 6 фиксируетс и принимаетс за начало отсчета.To measure the surface tension of the fluid, a constant flow rate gas is supplied to the inlet of the acoustic acoustic emitter 2, the value of which is determined by means of the reducer 5 and monitored by the flow meter 4. The initial amount of the monitored liquid in the measuring burette 6 is fixed and taken as the origin.

Процесс измерени начинаетс после нажати кнопки 13 пуска. На исполнительный механизм 8 крана 7 поступает сигнал, под действием которого крин 7 открываетс и контролируема жидкость поступает в измерительный сосуд 1. При поступлении жидкости ее уровень h в сосуде 1 растет. The measurement process starts after pressing the start button 13. The actuator 8 of the crane 7 receives a signal, under the action of which the crin 7 opens and the controlled fluid enters the measuring vessel 1. As the liquid flows, its level h in the vessel 1 increases.

Газ с посто нным расходом поступает на акустический струйный излучатель 2, который осуществл ет высокую турбулизацию поступающей газовой струи, генериру при этом звуковые колебани с частотой (Do. Выход ща из излучател стру газа образует в поступающей жидкости канал 14.A gas with a constant flow enters the acoustic jet emitter 2, which performs a high turbulization of the incoming gas jet, thus generating acoustic oscillations at a frequency (Do.) The gas stream emerging from the emitter forms a channel 14 in the incoming fluid.

Звуковые колебани , генерируемые излучателем 2, описываютс уравнением видаSound vibrations generated by emitter 2 are described by the equation

a(t) Amo cos UJot,a (t) Amo cos UJot,

гдеАто, Wo амплитуда и частота звукового колебани ;where Ato, Wo amplitude and frequency of sound vibrations;

t - врем .t - time

Жидкость из бюретки 6 подаетс в измерительный сосуд 1 до тех пор, пока канал 14 сохран ет устойчивую форму.The liquid from the burette 6 is supplied to the measuring vessel 1 as long as the channel 14 remains stable.

Как только уровень жидкости в измерительном сосуде 1 станет критическим Ькр, то поверхность канала 14 начнет претерпевать периодические, изменени , близкие к гармоническим:As soon as the liquid level in measuring vessel 1 becomes critical Lcr, then the surface of channel 14 will begin to undergo periodic, near harmonic changes:

f(t) Amcos Qt,f (t) Amcos Qt,

где Am и Q- амплитуда и частота изменений формы газового канала.where Am and Q are the amplitude and frequency of changes in the shape of the gas channel.

Частота Q периодических изменений формы канала вл етс инфразвукд,вой и определ етс скоростью движени возникающей жидкостной волны по поверхности канала 14.The frequency Q of periodic changes in the shape of the channel is infrasound, which is determined by the speed of the resulting liquid wave along the surface of channel 14.

В системе стру газа - жидкость в автоколебательном режиме взаимодействи будет осуществл тьс акустическа амплитудна модул ци , при которой на колебани звуковой частоты будут накладыватьс колебани инфразвуковой частоты.In the gas jet-liquid system, in the self-oscillatory interaction mode, acoustic amplitude modulation will be performed, at which the infrasonic frequency oscillations will be superimposed on the sound frequency oscillations.

Переход системь стру газа - жидкость иаустойчивого состо ни в автоколебательное происходит при достижении уровнем жидкости в измерительном сосуде 1 критического значени , определ емого поверхностным нат жением жидкости.The transition of a gas jet to a liquid and a stable state in a self-oscillating state occurs when the liquid level in the measuring vessel 1 reaches a critical value determined by the surface tension of the liquid.

Звуковой сигнал после модул ции можно описать уравнениемThe sound signal after modulation can be described by the equation

aAm(t) Am(t) COS tOot,aAm (t) Am (t) COS tOot,

Am(t) Amo(1 + coS Qt) - ОгибаюгдеAm (t) Amo (1 + coS Qt) - Ogibaugde

momo

ща акустического амплитудно-модулированного колебани ;acoustic acoustic amplitude-modulated oscillation;

Amo - среднее значение акустического амплитудно-модулированного колебани , равное амплитуде немодулированного звукового колебани ;Amo is the average value of the acoustic amplitude-modulated oscillation, equal to the amplitude of the unmodulated acoustic oscillation;

Кдт-посто нный коэффициент пропорциональности , несет информацию о начале автоколебательного процесса.The cdt-constant coefficient of proportionality carries information about the beginning of the self-oscillation process.

Этот сигнал после преобразовани микрофоном поступает на релейный блок 11, осуществл ющий детектирование и формирование управл ющего воздействи на исполнительный механизм, если амплитуда огибающей звукового колебани отлична от нул .This signal, after being converted by the microphone, is fed to a relay unit 11, which detects and generates a control action on the actuator, if the amplitude of the sound oscillation envelope is different from zero.

После наступлени автоколебательного процесса взаимодействи подача контролируемой жидкости в измерительную емкость прекращаетс . После этого о величине поверхностного нат жени суд т по величине объема жидкости, поданной из измерительной бюретки 6.After the onset of the self-oscillating process of interaction, the flow of the controlled liquid into the measuring capacitance is stopped. Thereafter, the surface tension is judged by the volume of the liquid supplied from the measuring burette 6.

Звуковые немодулированный и модулированный сигналы легко воспринимаютс как микрофоном, так и исследователем.Sound unmodulated and modulated signals are easily perceived by both the microphone and the researcher.

Таким образом, предлагаемое устройство дл измерени поверхностного нат жени обладает более высокой точностью за счет исключени неопределенности режима течени газа, так как он всегда будет турбулентным, кроме этого, осуществление амплитудной модул ции в момент перехода системы стру газа - жидкость из устойчивого состо ни в автоколебательное позвол ет осуществить более надежный процесс фиксации этого перехода.Thus, the proposed device for measuring surface tension has a higher accuracy by eliminating the uncertainty of the gas flow regime, since it will always be turbulent, and, moreover, the amplitude modulation at the moment the gas jet-liquid system goes from steady state to self-oscillatory allows for a more reliable process of fixing this transition.

Claims

Apparatus of the Invention A device for measuring the surface tension of liquids, comprising a measuring capacitance with a nozzle, a measuring burette with a faucet placed above the measuring capacitance, connected to the nozzle by a flow meter and a reducer, a microphone, characterized in that, in order to improve the accuracy of measurements, it is additionally equipped with an acoustic jet emitter and relay unit, and the crane is made with an actuator,

0 an acoustic jet emitter is located between the nozzle and the bottom of the measuring capacitance, and the relay unit is connected to the microphone output and the crane actuator.

Compressed gas