Способ определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, к способам определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости. Цель - повышение чувствительности и упрощение способа за счет исключения необходимости независимого измерения объема капли. Способ основывается на явлении вибрации капель, свободно падающих в потоке воздуха. Вибрирующая капля рассеивает падающее на нее излучение, которое рег11стрируется приемником излучения . По величине средней мощности, рассеченной в некотором фиксированном направлении , определякэт объем падающей капли , а по положению максимумов в спектре регистрируе.мого сигнала - собственные частоты колебаний капли. Исходя из объема капли и частоты ее собственных колебаний определяют коэффициент поверхностного натяжения жидкости. Достоинствами метода являются дистанционный характер измерений и малое количество исследуемой жидкости . 1 з.п. ф-лы, I ил. с « (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК дц 4 G 01 N 13/02 г

1

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4076665/31-25 (22) 07.04.86 (46) 07.11.88. Бюл. № 41 (71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (72) В. В. Стерлядкин и Е. А. Стерлядкина (53) 552.64 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 409116, кл. G 01 N 13/02, 1972.

Копау М. Determination of the dynamic

surface tension of liquids, Royal Society of

landon f roceedings Sir. А: ч. 361, 1978, р. 181 — 206. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, к способам определения коэффициента поверхностного натяже„„SU„. 1436017 A 1 ния жидкости. Цель — повышение чувствительности и упрощение способа за счет исключения необходимости независимого измерения объема капли. Способ основывается на явлении вибрации капель, свободно падающих в потоке воздуха. Вибрирующая капля рассеивает падающее на нее излучение, которое регистрируется приемником излучения. По величине средней мощности, рассеченной в некотором фиксированном направлении, определяют объем падающей капли, а по положению максимумов в спектре регистрируемого сигнала — собственные частоты колебаний капли. Исходя из объема капли и частоты ее собственных колебаний определяют коэффициент поверхностного натяжения жидкости. Достоинствами метода являются дистанционный характер измерений и малое количество исследуемой жидкости. 1 з п. ф лы, 1 ил.

14360! 7

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно физико-химическому анализу свойств жидкостей, в частности к способам определения коэффициента поверхностного натяжения (КПН), и может быть использовано для измерения КПН в дождях.

Цель изобретения — упрощение способа путем исключения необходимости независимого измерения объема капли и повышения чувствительности определения.

На чертеже приведена схема устройства для проведения измерений.

Устройство для on ределения КПН состоит из коллимированного источника 1 света, подключенного к источнику 2 постоянного 15 тока, фотоприемника 3, наведенного на определенную ооласть, которая выделяется в пространстве гри пересечении диаграмм направленности подсвечивающего источника 1 света и фотоприемника 3, которую пересекают падающие капли 4. Выход фотоприемника 3 соединен через усилитель 5 со спектроанализатором 6, который анализирует сигнал фотоприемника в диапазоне частот 0—

200 Гц. Угол рассеяния выбирают исходя из оптических свойств жидкости. 25

Как показали исследования оптических свойств вибрирующих капель, колебания капель приводят к аномально-высокой модуляции рассеянного излучения при углах рассеяния, соответствующих максимальной изменчивости индикатриссы рассеяния капли по углам, т.е. в тех направлениях рассеяния О1,, при которых,1остигается .максимум производной — — —. где 1(о ) — 5ндикатрисса рас. сИ4с) е1 с(35 сеHII5151 ка11ли (интенсивность рассеяния света).

При11ер, Измеряют КПН свободно падающих капель дождя.

Для определения углов рассеяния, соответствукнцих максимальной изменчивости ин- 40 дикатриссы рассеяния капли по углам, проводится измерение индикатриссы рассеяния

1(d ) капли воды, и по форме кривой 11),) по. 1у 1а10т, что максимум производной — — - — -- 45 сЫ соответствует углам рассеяния 136,5...137,5 (разброс Обусловлен дисперсией света). Поэтому для водяных капель угол рассеяния К выбра и 37 + 0,5 .

Измерительная установка с фиксирован- 50 ной геометрией градуирована в относительных единицах 110 рассеянию сферической каплсй воды диаметра Р =2,5 мм, помещенной в выделенную диаграммой область. Поскольку индикатрисса сферических капель в 11ри ол и женин геометричес кой оптики не зависит от диаметра капель Р,Ф, то интенспв1гость, рассеянная в любом направлении, при фиксированной геометрии измерений пропорциональна D Ф. Спектральную плотность постоянной составляющей спектра

2 можно выразить соотношением S = S - -, g) где S — спектральная плотность постоянной составляющей сигнала, рассеянного градуировочной каплей, диаметр которой Р . Отск>да определяют диаметр, а следовательно, и объем измеряемой капли V = " — Р (-)"

По частоте 1, на которой наблюдался первый локальный максимум спектральной плотности, и величине 7 определяют КПН жидкости О исходя из формулы Рэлея

I g v / где Л -- частота колебаний капли, c ;;

КПН жидкости, Н м ; . -3

Я вЂ” плотность .кидкости, кг-м / — объем капли,;! .

Способ используют для измерения КГ1Н капель дождя, сферический диаметр Р,ь которых 2,5 мм -+0,3 мм. Это связано с тем, что капли больших размеров во время падения искажают свою форму, и собственные частоты вычисляются более сложным образом. Капли меньших размеров трудно измерить, так как их добротность меньше и в них хуже возбуждаются собственные колебания. Для капли, измеренный объем которой оказался равным V 8,3 10 м, первый локальный максимум в спектре наблюдается на частоте f< 87,5 Гц, откуда получено значение б 75 1О Н м .

Формула изоб ретения

1. Способ определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости, заключающийся в оптическом измерении частоты колебаний свободно падающей капли жидкости и расчете поверхностного натяжения с учетом об ьема капли, Отличающийся тем, что, с целью упрощения способа путем исключения необходимости независимого измерения об ьема капли, падающую каплю освещают пучком света, регистрируют интенсивность рассеянного каплей света в процессе ее падения, анализируют временную зависимость интенсивности рассеяния с помощью спектроанализатора, измеряют постоянную составляющую интенсивности рассеяния, по которой рассчитывают объем капли, а частоту колебаний капли оценивают по частоте, соответствующей первому локальному максимуму спектральной плотности рассеянного света.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, рас1436017

Составитель А. Кащеев

Редактор Л. Зайцева Техред И. Верес Корректор В. Гирняк

Заказ 5638 43 Тираж 847 Поди и с ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

ПроиЗводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сеянный свет регистрируют в диапазоне yr лов рассеяния, соответствующих максимальной изменчивости индикатриссы рассеяния капли по углам.