SU1719969A1

SU1719969A1 - Способ контрол реологических характеристик суспензий

Info

Publication number: SU1719969A1
Application number: SU894759585A
Authority: SU
Inventors: Юрий Константинович Казанов; Яков Зиновьевич Нис; Александр Васильевич Никитенко; Павел Георгиевич Денисенко
Original assignee: Новочеркасский Политехнический Институт Им.Серго Орджоникидзе
Priority date: 1989-11-20
Filing date: 1989-11-20
Publication date: 1992-03-15

Description

Изобретение относитс к исследованию и контролю физико-химических свойств дисперсных систем, в частности эмалевых шликеров, дл которых с точки зрени технологических потребностей производства определ ющими вл ютс такие реологические характеристики , как предельное динамическое напр жение сдвига /са и пластическа в зкость пл

Цель изобретени - расширение технологических возможностей и повышение точности измерений реологических характеристик суспензий.

Измерение удельной электропроводности неорганических суспензий на переменном токе частотой 0,8- 5,0 кГц

при фиксированной плотности практически полностью устран ет пол ризацию электродов кондуктометрической чейки, привод щую к ошибкам в измерении электропроводности высококонцентрированных пластично-в зких систем с концентрацией твердой фазы выше 50% и с большим содержанием электролита (выше 2,3%), позвол ет применить электроды не из платины; исключает электрофоретическое осаждение на положительном электроде кондуктометрической чейки (аноде) твердых компонентов измер емых систем и тем самым позвол ет точно исследовать структурно-механические свойства таких высококонцентрированных пластично-в зких

СО

со о со

10

IS

систем, как эмалевые шликеры, цементные шламы, керамические массы, глазурные суспензии и др.

Все это расшир ет технологические возможности средств контрол реологических свойств эмалевых шликеров, наход щихс в динамике при движении по трубопроводу или в процессе окунани рабочего органа машины с изделием в ванну со шликером. Процесс измерени осуществл ют при любом динамическом состо нии пластично-в зкой системы в отличие от известных ротационных и кондуктометрических методов, дл которых измерени производ т либо в равновесном (установившемс ) режиме системы, либо в процессе восстановлени ее структуры. Осуществить интегральный контроль реологических свойствQ эмалевых шликеров, можно например, просто в объеме рабочей ванны. Конструкци , реализующа предлагаемый способ, проста, датчик представл ет собой лишь два электрода, встраивае- 25 мых в трубопровод или технологическую ванну.

На чертеже представлена схема осуществлени предлагаемого способа с - помощью двух электродов кондуктомет- JQ рического датчика, помещенных в трубопровод с непрерывно циркулирующей исследуемой пластично-в зкой системой.

Электроды 1 кондуктометрического датчика 2 располагают в трубопроводе 3, в котором непрерывно циркулирует пластично-в зка система 4, приводима в движение с помощью насоса 5, откачивающего через отсасывающий патрубок 6 систему 4 из ванны 7 и подающего ее в ванну через нагнетательный патрубок 8 дл перемешивани . Плотность р технологической пластично- системы 4 - эмалевого шликера задают конкретно дл каждого вида из10

дели 9, закрепл емого в захвате машины-автомата 11.

Электрический сигнал с электродов 1 подают на кондуктометрический датчик 2 и считывают величину удельной электропроводности на индикаторе кон дуктомера. По зафиксированным значени м удельной электропроводности Э€ и плотностд р рассчитывают величины предельного динамического ни сдвига

ти пл.

Дл случаев, когда в течение, на- пример, рабочей смены в технологичеснапр же- Фв и пластической в зкос17199694

;ком процессе (при нанесении эмалевого шликера) используют одно и то же изделие (например, кастрюлю 200 мм), плотность системы (шликера) поддерживают посто нной, а шкалу кондуктометра градуируют в единицах, соответствующих предельному динамическому напр жению сдвига. Тогда величина электрического сигнала соответствует кон- кретной величине данного реологичес- кого параметра, а отклонени от нее соответствуют колебани м структурно- механических свойств системы по данному параметру. Таким образом, предлагаемый способ позвол ет при фиксированном значении плотности измер ть величину предельного динамического напр жени сдвига лишь по электрическому сигналу при соответствующей градуировке шкалы кондуктометра и не производить расчет параметра по формуле .

В отличие от ротационных способов, реализуемых в ротационных вискозиметрах , предлагаемый способ конструктивно реализуетс в датчике, представл ющем собой лишь два электрода, встраиваемых в трубопровод или техно- логическую ванну.

Дл установлени взаимосв зи реологических свойств силикатных суспензий с их электропроводностью проведены эксперименты в широком диапазоне рабочих плотностей, суть которых заключаетс в следующем. Готов т силикатные суспензии, например эмалевые шликеры, состо щие в основном из технологического стекла, глина и воды. Плотность их измен етс от 1,60 до 1,75 г/см3, что соответствует диапазону рабочих плотностей дл данного класса суспензий. Определ ют электропроводность суспензий при данной плотности и их реологические характеристики с помощью ротационного вискозиметра Теотест. Затем в суспензию с определенной плотностью ввод т электролит и провод т соответствующие измерени электропроводности и реологических характеристик. Концентрацию вводимого электролита мен ют от 0,1 до 1,0 г на 100 г эмалевого стекла. По полученным результатам стро т семейство кривых в координа35

40

45

50

55 тах Ј0 - электропроводность ЭС дл каждого из значений плотности р , что дает возможность получить математическую модель, доказывающую св зь

50

Дл установлени взаимосв зи реологических свойств силикатных суспензий с их электропроводностью проведены эксперименты в широком диапазоне рабочих плотностей, суть которых заключаетс в следующем. Готов т силикатные суспензии, например эмалевые шликеры, состо щие в основном из технологического стекла, глина и воды. Плотность их измен етс от 1,60 до 1,75 г/см3, что соответствует диапазону рабочих плотностей дл данного класса суспензий. Определ ют электропроводность суспензий при данной плотности и их реологические характеристики с помощью ротационного вискозиметра Теотест. Затем в суспензию с определенной плотностью ввод т электролит и провод т соответствующие измерени электропроводности и реологических характеристик. Концентрацию вводимого электролита мен ют от 0,1 до 1,0 г на 100 г эмалевого стекла. По полученным результатам стро т семейство кривых в координа5 тах Ј0 - электропроводность ЭС дл каждого из значений плотности р , что дает возможность получить математическую модель, доказывающую св зь

5 . 1719969&

удельной электропроводности суспен- кера, коричневой глазурной массы, зий с их реологическими характернсти- Каждый тип жидкости-.исследуют дважды. ками и плотностью.° Вначале исследование осуществл ют

Таким образом, выполнив по предла- 5 предлагаемым способом. Дл этого в гаемому способу замер лишь удельной ванну 7 с исследуемой системой 4 электропроводности Э€ при фиксирован- опускают электроды 1 кондуктометра 2, ном значении плотности р , можно с с Помощью которого измер ют значени достаточной степенью точности быстро удельной электропроводности . Изме- осуществить контроль структурно-меха- 10 рение последней провод т на перемен- нических свойств эмалевых шликеров с ном токе частотой 0,8 кГц. Площадь целью их последующей коррекции. При платиновых электродов составл ет необходимости получени значений 1 см2, рассто ние между электродами - структурно-механических свойств эма- 1,5 см, температура суспензий - 20± левых шликеров в данный момент време- 15 10,5 С. В качестве измерительного при- ни в виде реологических параметров бора используют мост переменного то- о и пл их величины с погрешностью, ка. По полученным .данным, измерив не превышающей 5%, могут быть быстро предварительно плотности исследуемых определены с помощью математической систем, с помощью зависимостей опре- модели путем подстановки в нее кон- 20 дел ют Ј0 и .Затем каждую систе- кретных значений Жир. ity исследуют на устройстве, реализуюПример 1. С целью получени щем известный способ, и наход т 20 сравнительных данных о времени, необ- и л по предлагаемому способу, ходимом дл измерени реологических Пример 3. Проведены испыта- параметров силикатных суспензий по ни белого титанового эмалевого шли- предлагаемому способу в сравнении с кера, грунтового эмалевого шликера, известным точным и оперативным спосо- белой глазурной массы. Каждую плас- бом, основанным на ротационной виско- тично-в зкую систему исследуют дваж- зиметрии, проведены испытани различ- ды. Вначале исследование провод т ных силикатных суспензий, в частности 30 предлагаемым способом. Дл этого че- эмалевых шликеров, глазурных суспен- рез электроды 1 кондуктометра 2, по- зий. Каждый тип жидкости исследуют мещенные в трубопровод 3 технологи- дважды-. Вначале исследование провод т ческой ванны 7, последовательно про- предлагаемым способом. Дл этого че- гон ют насосом 5 исследуемые системы рез электроды Т кондуктометра 2, по- 35 с заРанее измереннойплотностью Д мещенные в трубопровод 3 технологи- и сразу же снимают значени удельной ческой ванны 7, последовательно про- электропроводности ЭС . Измерение гон ют насосом 5 исследуемые системы электропроводности провод т на пере- 4 с заранее измеренной плотностью Л менном токе частотой 5,0 кГц. В ка- и сразу же снимают значени удельной 40 честве электродов используют нержа- электропроводности/ЭС . Измерение веющую сталь. Площадь электрода сое- электропроводности провод т на пере- тавл ет 1 см2, рассто ние между ними- менном токе частотой 1 кГц. В качест- 2 см, температура суспензий - 2011°С. ве электродов используют платину. В качестве измерительного прибора ис- Площадь электрода составл ет 1 см2, д$ пользуют мост переменного тока. По а рассто ние между ними равно 1 см. полученным данным определ ют Ј0 и Температуру суспензий поддерживают . Затем каждую систему исследуют посто нной и она составл ет . В на устройстве, реализующем известный качестве измерительного прибора ис- способ, и наход т Ј0 и по пред- пользуют мост переменного тока. По CQ латаемому способу, полученным данным с помощью эависи- Вне границ указанного интервала мостей определ ют Ј0 и Ј „д . Затем точность измерений удельного сопро- каждую систему исследуют на устройст- тивлени превышает 5%. Так, например, ве, реализующем известный способ, и при частотах 0,7 кГц она равна 5,75%, наход т Ј0 и Ч пл по предлагаемому - а при частоте 5,5 кГц - 6,2%. способу.Таким образом, предлагаемый споПример 2. Провод т испыта- соб позвол ет с точностью в 5% опре- ни грунтового эмалевого шликера, дел ть реологические параметры плас- фиолетового покровного эмалевого шли- типно-в зких систем, например эмалевых шликеров. Точность нахождени предельного динамического напр жени сдвига и пластической в зкости высококонцентрированных пластично-в зких систем с концентрацией твердой фазы выше 50% и с большим содержанием электролита (выше 2,3%), таких как эмалевые шликеры, цементные шламы, керамические массы, глазурные суспен- ,зии и другие, обеспечиваетс тем, что измерение удельной электропроводности осуществл ют на переменном токе частотой 0,8 - 5,0 кГц при фиксированной плотности. По полученным значени м удельной электропроводности и плотности определ ют предельное динамическое напр жение сдвига и пластическую в зкость с помощью найденных точных математических зависимостей, св - зывающих искомые величины с соответствующими значени ми удельной электропроводности и плотности. Измерени необходимых величин могут вестись в любом динамическом режиме системы.

Claims

Формула изобретени

Способ контрол реологических характеристик суспензий путем измерени их удельной электропроводности, о т- л-и чающийс тем, что, с целью расширени технологических возможностей способа и повышени точности измерений высококониентрированных

пластично-в зких суспензий, измер ют удельную электропроводность контролируемой суспензии на переменном токе частотой 0,8 - 5,0 кГц при фиксированном значении ее плотности, а величины предельного динамического напр жени сдвига и пластической в зкости определ ют по формулам

ъ«

Q - ь-зе,- ср + джр+ fft2

пл де ЪС

Р

XI

р2 - Ур +

величина удельной электропроводности , CMtM ;

плотность исследуемого материала ,

fi0 - предельное динамическое напр жение сдвига, Па}

гм пластическа в зкость, Па-с,

Q 20,4 Па;

Ь 440,1 См.м16 ,2

Па г- см

-3

d 264

Па

.г -см

-3

, Па-с

2,605 -г,тттт

(г-см 3)2

IT SS1Ј-

о 4 I / - , г- см-3

6,425 Па-с; 17,5,