Способ определения краевого угласмачивания

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Ресаублни

< >823981 (53 ) Дополнительное к авт. саид-ву—

/ (51)M. Кл.

G 01 И 13/02 (22) Заявлено 16. 04.79 (21) 2755264/18-25 с присоединением заявки №вЂ”

Ввуйэрстваивй кемнтвт

СССР

® двлам нэебретеник и вткрытнй (23) Приоритет

Опубликовано 23.04.81. Бюллетень ¹ 15 (53) УДК543.542 (088.8) Дата опубликования описания 25.04.81. (72) Авторы изобретения

Л. С. Кокорев, В. A. Рыжаков и A. А.

Московский ордена Трудового Красного инженерно-физический ийститут (73) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРАЕВОГО УГЛА

СМАЧИВАНИЯ

Изобретение относится к физико«химическому анализу и может найти применение при контроле взаимодействия конструкционных материалов цилинцрической формы.с. жидкими срецами и опрецелении адгезионных характеристик текучих сред.

Известен способ измерения краевого угла смачивания на плоской поверхности цо максимальному давлению в капле жицкости, когда капля.жицкости формируется

to в щелевом зазоре, образованном исслецу .емой поверхностью и диском с острыми краями, а жидкость подается снизу через трубку, присоединенную к отверстию в циске f1).

Однако указанный способ не пригоден для измерения краевого угла смачивания .на образцах цилиндрической формы.

Наиболее близким по технической сущ 20 ности к предлагаемому является способ опрецеления краевого угла смачивания жидкости по возвышению периметра смачивания нац плоским разделом жидкости, наблюдаемого при погружении и нее цилиндрического стержня (2g, .Недостатком данного способа является то, что провоцятся визуальные измерения высоты поднятия смачиваемого периметра, что приводит к большим погрешностям измерения„ Способ не дает воэможности проводить визуальные измерения углов смачивания больших 90 . Кроме того, при измерениях на легко испаряющихся жидкостях возможны значительные погрешности измерения угла смачивания, возникающие за счет конденсации паров жидкости на цилиндре. При измерении в агрессивных средах возможно загрязнение окружающей срецы. Данный способ обладает малой производительностью проведения измерений.

Бель, изобретения « повышение точI ности и производительности определения краевого угла смачивания.

Поставленная. цель цостигается тем,. что в способе определения краевого угла смачивания, заключающемся в формирова!

35

3 8230 нии мениска на внешней поверхности цилиндрического образца, мениск жидкос-, ти формируют в капиллярном концентрическом зазоре вокруг образца и измеряют капиллярное давление в момент раэ5 рушения мениска, по которому определяют величину краевого угла смачивания.

Расчетная формула получается из решения уравнения Лапласа и имеет вид где 0 краевой угол смачивания;

Н «разность уровней жидкости;

- величина зазора.

6 - коэффициент поверхностного натяжения жидкости;

« плотность жидкости;

r - радиус образца., На чертеже представлена прйнципиаль 20 ная схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит цилиндр 1 с крышкой 2, имеющей коническое отверстие с острой кромкой, помещенный в сосуд 3, 25 который заполняется рабочей жидкостью.

-Исследуемый образец 4 вертикально расположен в цилиндре 1 и герметично закреплен в зажимах верхнего 5 и нижнего

6 фланцев сосуда 3. Измерение уровня жидкости производят по водомерному стеклу 7. Изменение уровня жидкости <. осуществляется путем изменения объема сильфона 8.

Yiгоп смачиванияахзмеряется следующим образом.

Путем планового изменения объема сильфона 8 заполняется cocyg 3 исследуемой жидкостью выше крышки 2 цилиндра

1. Затем производят медленное опускание уровня жидкости в сосуде 3 эа чет 40 растяжения сильфона, в зазоре, образованном исследуемым образцом 4 и поверхностью крышки 2, формируется мениск, столб жидкости внутри цилиндра 1 остается постоянным, а уровень жидкости в 45 промежутке между цилиндром 1 и сосудом 3 продолжает опускаться. Когда капиллярное давление в зазоре становится равным давлению столба жидкости Н (Н - разность уровней жидкости внутри 50 цилиндра и промежутке между цилиндром и сосудом), мениск разрушается и масса жидкости внутри цилиндра падает вниз, что создает скачок уровня жидкости в сосуде 3, Момент скачка уровня жидкости в сосуде 3 служит для отсчета величины H. По величине Н определяют

81 4 капиллярное давление и рассчитывают краевой угол смачивания.

В качестве тарировки установки проводится серия опытов на установке с раз- рерами d" 0,5 мм, t- «2,5 мм. Рабочей жидкостью является дистиллированная вода при атмосферном давлении и при температуре от 20 до 9СРС. Полученные значения краевого угла смачивания соответствуют данным, .имеющимся в литературе.

Использование предлагаемого способа дает воэможность измерения угла смачивания на поверхности цилиндрических образцов различного диаметра и различной длины (путем перемещения образца в зажимах), что значительно уКрощает измерения и повышает их производительность.

Кроме того, способ позволяет проводить измерения в герметичном объеме в атмосфере собственных паров, для агрессивных жидкостей и различных температурах. При данном способе измерения краевого угла смачивания используются небольшие количества рабочей жидкости.

Формула изобретения

Способ определения краевого угла смачивания, заключающийся в формировании мениска на внешней поверхности цилиндрического образца, о т л и ч а ю « шийся тем, что,с целью повышения производительности и точности измерения, мениск жидкости формируют в капиллярном концентрическом зазоре вокруг образца и измеряют капиллярное давление в момент разрушения мениска, по которому определяют величину краевого угла смачивания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кокорев Л. С. и Смирнов А. А, Эффективный краевой угол при кипении жидкости. Вопросы теплофиэики ядерных реакторор. Под ред. В. И. Субботина, выпуск 4, Атомиздат, 1974, с. 72-76. ,2. Сб. Физическая. химия поверхностных явлений при высоких температурах.

Хантадзе Д. В., Чантурия 3. А., Окроашвили Т. Г.,Оникашвили Э. Г. и Иерцвад-,) зе Т. Г. Определение капиллярных свойств жидкости п6 форме поверхности, образуемой ее плоским разделом вокруг цилиндра. Киев, "Наукова думка, 1971, 8286 (прототип).

823981

Составитель С. Беловодченко

Редактор Л, Кеви Текред Т.Маточка . Корректор К). Макаренко

Заказ 2095/60 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., g. 4/5 филиал ППП "Патент, г. Ужгород, уд. Проектная, 4