SU979961A1 - Вискозиметр - Google Patents

Description

(54) ВИСКОЗИМЕТР

1

Изобретение относитс  к приборам дл  измерени  в зкости жидкости и может быть использовано в химической, лакокрасочной, пищевой и других отрасл х промышленности.

Известен вискозиметр типа RV М-70, пред назначенный дп  контрол  сопротивлени  вращени  путем измерени  величины крут щего момента и числа оборотов вила и позвол ющего проводить исследовани  и оптимизацию реакций, эффективность которых св - jg зана с в зкостью продукта. Устройство состоит из привода с регулируемым числом оборотов, датчиков числа оборотов и крут щего момента {1 .

Недостатком данного устройства  вл етс  j невозможность использовани  его дп  тех процессов, где в зкость реакционной массы или исследуемой жидкости мен етс  в довольно широком диапазоне. Кроме того, требуетс  посто нна  корректировка величины крут - 20 щего момента в зависимости от скорости вращени  мешалки.

Известно устройство дл  измерени  в зкости в химических процессах, включающее

корпус с размещенным в нем рабочим органом (мешалкой), вал которого соединен с регулируемым приводом, измерительную систему , включающую датчики уровн , датчики температуры и регистрирующий прибор 2.

Однако данное устройство не обеспечивает достаточной точности и надежности измерений , поскольку на процесс измерени  в зкости вли ет также мен юща с  плотность анализируемой среды. Кроме того, при весьма широком диапазоне изменени  значени  в зкости в особенности в области высоков зких значений жидкости) показани  параметра оказываютс  недостаточно точными.

Claims (3)

1. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  вискозиметр, содержащий корпус , мешалку с регулируемым злектроприводом , рубашку дл  обогрева с клапаном подачи теплоносител , клапан загрузки и выгрузки исспедуемой жидкости и измерительную систему, включающую датчики уровн , датчик температуры, датчик скорости вра щени  рабочего органа, датчик плотности, 397 блок вычитани , функциональный преобразователь , регистратор, при этом выходы датчиков уровн  подключены к входам блока вычитани , вьЬсод которого соединен с одним из входов функционального преобразовател , к второму входу которого подключен выход датчика скорости .вращени  вала, к третьему входу функционального преобразовател  подключен датчик плотности, а выход функционального преобразовател  соединен с вхрдом регистратора 3, Недостатком известного вискозиметра  вл етс  ненадежность его работы при измере-, НИИ больших значений в зкости, так как при этом не образуетс  воронки вокруг нала мешалки, следовательно, не возникает перепада уровней, или же он весьма незначителен , н поэтому трудно по его величине судить об истинном значении в зкости перемешиваемой жидкости. Такой вискозиметр пригоден лишь дл  контрол  низков зких продуктов. ,На стади х процесса, реализуемого в реак торе периодического (РПД) или полунепрерывного действи  (РПНД), где происход т реакции химического взаимодействи  (дозировка , вьщержка) допо7:иительным параметром контрол  следует использовать такой, который наиболее полно отражал бы качественные изменени , происход щие в самом процессе. Одним из таких параметров в качестве источника информации  вл етс  в зкость реакционной среды, поскольку между в зкостью и другими физическими и химиче кими свойствами реакционной массы сзтцест вует определенна  св зь. В зкость  вл етс  функцией температуры концентрации, молеку л рного веса, структуры молекулы образующегос  вещества, степени полимеризации и наличи  примесей, благодар  чему ее посто нный контроль позвол ет наиболее объектив но следить за ходом технологического процесса, Целью изобретени   вл етс  повышение на дежности измерени  в зкости при контроле высоков зких жидкостей. Поставленна  цель достигаетс  тем, что вискозиметр, содержащий корпус, мешалку с регулируемым электроприводом, рубашку дл  обогрева с клапаном подачи теплоносите л , клапан загрузки и выгрузки исследуемой жидкости, датчик температуры, регул тор те пературы, соединенный с клапаном подачи те лоносител , блок коррекции скЬрости враще ни  мешалки, соединенный со вторичнь1м пр бором, дополнительно снабжен вторым датчи ком температуры, расположенным у стенки корпуса, и прибором дл  измерени  величин температу| юго перепада, причем f второй да чюс температуры соединен с первым входом прибора дл  измерени  величины температурного перепада, выход которого соединен с блоком коррекции скорости вращени  мешалки , а второй вход подключен к первому датчику температуры, расположенному у вала мешалки и соединенному- с регул тором температуры . Из анализа размерностей и из экспериментальных работ известно, что дл  определени  коэффициентов теплоотдачи при перемешивании в сосудах с наружным кожухом справедливо следующее соотношение . N, S(N.e)MN,jV.(J.()«,,, где N|sjci критерий Нуссельта ( -D-lKrJi h - коэффициент теплоотдачи; , К теплопроводность; D - диаметр мешалки; критерий Прандтл  Np Cp-/x.|K| Ср - теплоемкость; в зкость реакционной массы; /х)(/ - в зкость при температуре стенки; Т - температура реакционной массы. Дл  открытых быстроходных перемешивающих устройств это соотнощение сохран етс  вплоть до в зкости в ЮОООлПа-с при следующих значени х параметров: х 0,67; у 0,37; н 0,14; W 0,1. Использу  эти значени , получим из вышеуказанного соотношени  D р°« , что иллюстрирует, какое значительное вли ние на коэффициент теплоотдачи оказывают свойства жидкости, в особенности в зкость. Это вли ние обусловлено прежде всего, изменением толщины пленки у стенки аппарата. Аналогична  ситуаци  имеет место и дл  закрытых (тихоходных) перемешивающих устройств р той лишь разницей, что толщина пленки определ етс  величиной механического зазора возле стенки. В этом случае физические свойства  сидкости все еще будут оказьшать вли ние на величину коэффиилента теплоотдачи. При посто нстве плотности жидкости и скорости вращени  мешалки перепад температур: у стенки аппарата и по оси вала мешалки будет однозначно зависеть от в зкости перемешиваемой жидкости. Поскольку в зкость оказьюает вли ние на значение коэффициента теплоотдачи от стенки реактора к реакционной массе и на значение коэффициента теплопроводности самой реакционной массы (1), то по вл етс  температурный перепад между значением температуры среды у стенки аппарата и по оси вала мешалки. Величина этого перепада будет определ тьс  в основном значением в зкости среды и ин тенсивностью перемешивани . Поэтому при определении в зкости перемешиваемой жидкости в реакторах с мешалками целесообраз но использовать величину температурного пе пада. На фиг. 1 и 2 представлены зависимости величин температурного перепада от в зкости перемешиваемой среды; на фиг. 3 - функц ональна  схема вискозиметра. Вискозиметр содержит корпус 1 с рубашкой 2, мешалку 3 с электродвигателем 4, и следуемую жидкость 5, клапан загрузки 6, клапан выгрузки 7, клапан подачи хладагента (теплоносител ) 8. Внутри корпуса 1 установлены два датчика температуры: один 9 у стенки аппарата, другой - 10 у вала мешалки. Прнбор И служит дл  измерени  величины температурного перепада. Температуру жидкости стабилизируют датчиком 10 с регул тором температуры 12, воздействием на расход хладагента через рубашку. Регулируемый электропривод двигател  мешалк с использованием статического преобразовател  частоты 13 и реостатного задатчика 14 служит дл  расширени  диапазона измерени  в зкости. Сигнал значени  скорости врашенн мешалки через измеритель частоты 15 подаетс  на блок коррекций скорости врашени  мешалки 16, ,с которого скорректированный сигнал поступает на вторичный прибор 17, отградуированный в единицах в зкости. Вискозиметр работает следуюшим образом. После заполнени  аппарата исследуемой жидкостью определенного обьема устанавливают необходимую скорость врашени  мешалки , соответствующую предполагаемому ди пазону изменени  возможных значений в зкости этой среды. Врашенне мешалки с выбранным значением скорости ведет к установлению определенного температурного перепада между стенкой аппарата и валом мешалки. Сигнал, пропорциональный температурному перепаду у стенки аппарата и у оси вала мешалки, поступает на блок коррекции скорости врашени  мешалки 16, откуда скорректированный сигнал подаетс  на вторичный прибор 17, отградуированный в единицах в зкости. Данный вискозиметр в особенности целесообразно использовать дл  измерени  в зкости реакционной массы в РИД, и РПНД где ее значение, вследствие широко го диапазона изменени  концентраций веществ к состава, мен етс  в весьма больших пределах . Представлен график (фиг. 1) зависимости изменени  величины температуртого перепада ( Д Т) от в зкости перемешиваемой среды f и скорости врашени  мешалки ( h), пслуче1шой экспериментально на реакторе объемом 1,5 л. В качестве перемешиваемой жидкости с различными значе1т ми в зкости использовалс  глицерин разной концентрации (100% глицерин - крива  с( ; 70% водный раствор Глицерина - крива  fc; чиста  вода - крива  С). При другом эксперименте в качестве перемешиваемой жидкости использовались ацетон (d) ; вода (с) , этиленгликоль (f) пропиленгликоль (д), лицерин (h) при фиксироваиной скорости врашени  мешалки (фиг. 2). На основании полученных графиков (фиг. 1 и 2) можно сделать вывод, что между в зкостью перемешиваемой жидкости и величиной температурного перепада, замер емого у стенки аппарата и по оси вала мешалки, сушествует определенна  зависимость, котора  и используетс  в предлагаемой констрзтсции вискозиметра . К концу процесса, когда в зкость реакционной массы также увеличитс , что характерно дл  процессов, реализуемых в РПД и РПНД, величина температурного перепада может указать на момент останова процесса и начало следуюшей стадии процесса (вьщержки и выгрузки). Использование предлагаемого вискозиметра позвол ет отказатьс  от применени  дорогосто ших , сложных в изготовлении и ненадежных в работе вискозиметров а использование дл  этой цели приборов контрол  температуры,  вл ющихс  более простыми, точными и надежными приборами, дает воз можность унифицировать использование одних и тех же датчиков дл  разных целей измерени , а также увеличить надежность его работы при измерении в зкости высоков зких жидкостей непосредственно в производственных услови х и pacnfiipifTb диапазон измерени . Формула изобретени  Вискозиметр, содержащий корпус, мешалку с регулируемым электроприводом, рубашку дл  обогрева с клапаном подачи теплоносител , клапан загрузки и выгрузки исследуемой жидкости, датчик температуры, регул тор температуры , соединенный с клапаном подачи теплоносител , блок коррекции скорости вращени  мешалки, соединенный с вторичным прибором, отличающийс  тем, что, с целью повьпцени  надежности измерени  в зкости при контроле высоков зких жидкостей, он снабжен вторым датчиком температуры , расположенным у стенки корпуса, и прибором дл  измерени  величины температурного перепада, причем второй датчик температуры соединен с первым входом пртбора дл  измерени  величины температурюго перепада, выход которого соединен с блоком коррекции скорости вращени  мешалки, а второй вход подключен к первому ддтчику температуры, расположенному у вала мешалки и соединенному с регул тором температуры. Источники информации, прим тые во внимание при экспертизе 97 8 1.Kunst Н. F. ViskosimetUtsmessung am Fliftsingseiten. - Inel AuZ, 1973, В., 95. N« 106, 252.
2. 2.Малкин A. Я. и др. Методы измерени  механических свойств полимеров, М., Хими , 1978, с. 71-83.
3. 3.Авторское свидетельство СССР N 697881, кл. G 01 N 11/14, 1979 .(прототип).

   f

   x