Способ определения анизотропии вязкости жидкостей

Союз Советскии

Социалистические

Республик

ti п873О31 (6l ) Дополнительное к авт. с вид-ву (53)М. Кл.G 0l И 11/00 (22)Заявлено25,12,79 (21) 2859856/18-25 с присоединением заявки РЙ еоаударстоенкый комитет (23) Приоритет

Опубликовано 15. 10. 81, Бюллетеиь Юе38

Лата опубликования описаииа 18 ° 10.81 до делам изобретений к открытий (Ж ДК 532.137 (088,8) (72) Авторы изобретения

И. Л. Повх и В. А, Никулин

Донецкий государственный университет (7!) Заявитель (54)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНИЗОТРОПИИ ВЯЗКОСТИ

ЖИДКОСТЕЙ изобретение относится к технике измерения вязкости жидкостей, основанной на применении метода падающего груза и может быть использовано при определении анизотропии вязкости в пристенных течениях растворов высокомолекулярных соединений (ВМС), мицеллообразующих поверхностно-активных веществ (МПАВ), в жидкокристаллических системах и суспензиях.

Известен способ опоепеления вязкости в изотропных неподвижных жидкостях по измеоению воемени падения груза на Фиксированном отоезке тоубки

15 в условиях ламинаоного потока в вазове (1).

Значение величины анизотропии вязкости необходимо знать для практических расчетов пои определении коэФФициентов гидродинамического сопротивления при течении жидкостей с различного рода добавками и прогнозирования величины эффекта снижения сопротивления в слабых растворах полимеров и MIIAB.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ определения анизотропии вязкости жидкокоисталлических полимерных систем падающим шариком в зазоре между цилиндрами ротационного вискозиметра

"Реотест". При этом поперечная сос,тавляющая вязкости /а„ определяется расчетом по уравнению Стокса, исходя из измерения падения шарика в зависимости от градиента скорости. т.е. угла ориентации. Продольная составляющая вязкости р, определяется расл четом по результатам измерений крутящего момента на внутреннем цилиндре реоме тра (2) .

Недостатки этого способа — невысокая точность измерений (в пределах решения уравнений Стокса) так как воздействие на движение шарика пристенных эффектов и центробежных сил не учитывается, также как и различия при г5

40 я=к("1

3 87303 падении его на входном участке (неустановившееся движение) и в режиме установившегося равномерного падения, невозможность реализации этого способа в слабых растворах ВМС или МПАВ, так как эти системы неньютоновские, и крутящий момент на цилиндре не будет определять продольную вязкость, Цель изобретения - повышение точности, упрощение процесса измерений, расширение класса исследуемых жидкостей, Поставленная цель достигается тем, что в способе определения анизотропии вязкости жидкостей с помощью падающего шарика, жидкость приводят в равномерное горизонтальное движение, регистрируют траекторию падения шарика,опре-, деляют угол ее наклона к направлению движения исследуемой жидкости и прого водят расчет по формуле где А — анизотропия вязкости; эмпирический коэффициент, определяемый числом Рейнольдса и имеющий значения в про- З0 межутке 0 3-1 К = с

Ь с1. g

1 <д.

М„иЧ2 — скорости движения соответственно эталонной и исследуемой жидкости; . Д,„ ud g- углы наклона траектории соответственно эталонной и исследуемой жидкости.

Регистрацию траектории падения шарика проводят с помощью фото, кино-, или рентгеновской аппаратуры в зависимости от прозрачности среды.

В случае равномерного течения жидкости или когда достаточно знать осредненную по сечению потока анизотропию, вязкости, коэффициент К в формуле (1) определяют как отношение длины горизонтальной проекции траектории в исследуемой жидкости (0 и эталонной жидкости 34

Е2

50 к =- — т,е. достаточно зафиксировать лишь место падения шарика и измерить расстояние по горизонтали до точки его пуска.

Этот способ применим для экспрессанализа на анизотропию вязкости. При этом измеренная длина проекции сравнивается с соответствующими величи1

4 нами, измеренными при падении шарика в потоках изотропных эталонных жидкостей с широким диапазоном вязкостей.

Пример, Проводится измерение анизотропии вязкости в растворе ПАВ

-6 2 с вязкостью . 1 =1,8 ° 10 мус и плотностью =1,03 г/см, Диаметр шарика 6 = 4 10 м, плотность материала шарика Я = 1,08 г/см, Э

При падении шарика в плоско-параллельном ламинарном потоке воды в исследуемой точке траектории угол ее наклона равен at =76 (tg d,„=4), а длина горизонтальной проекции всей траектории падения составляет

4 5 10 м при высоте падения

Ф Ф 2 I

0,20 м, Вязкость воды 4р = 10 м /с, а плотность 90 = 1 г/см, скорость

3 движения Я„ = 0,02 м/с.

При тех же условиях падения шарика регистрируется в исследуемом растлс0 воре, при этом получено с . = 45 (% 12 = E -0,17 м, 2= 0,20 м, Yy = О, =0,025 м/с.

Таким образом, анизотропия вязкости определяется по формуле (1) как А ф ° 0,81 о,тв (гл = 0,75,. так как k ст (100), осредненный коэффициент анизотропии .A=® . 0,8), = 6,3

Использование предлагаемого способа измерения анизотропии вязкости обеспечивает простоту измерений и высокую точность регистрируемых параметров; воэможность локального Н3Мерения анизотропии вязкости в любой точхепо сечению потока или в пограничном слое; воэможность измерений в любых гидродинамических режимах.

Формула изобретения

Способ онределения анизотропии вязкости жидкостей с помощью падающего шарика, отличающийся тем, что, с целью расширения класса исследуемых жидкостей, повышения точности и упрощения процесса измерений, жидкость приводят в равномерное горизонтальное движение, регистрируют траекторию падения шарика, определяют угол ее наклона к направлению движения исследуемой жидкости и проводят расчет по формуле

2- rn где AIYI873031 аниэотропия вязкости, эмпирический коэффициент, определяемый числом Рейнольдса, и имеюший зп:пения в промежу;— ке 0,3-1 К =

С<1 скорости движения соответственно эталонной и исследуемой жидкости; углы наклона траектории соответственно эталонной и ис- 1о следуемой жидкости, 6

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

i. Стеванов П. П., Чесноков Н. А., Современное состояние техники измерения вязкости М., Стандартгнэ.1959,с .216.

2. Малкин А. Я., Васильева Н. В., Белоусова Т. А., Куличнкин В. Г. Анизотропия вязкости в лиотропных жидких кристаллах поли-п бензамида—

Коллоидиый журнал", 1979, т. ХП, Ф 1 с. 200-201 (прототип).

Составитель В. Филатова !

Редактор И. Касарда Твивен М.Голинка Корректор А. Фереи11Заказ 9018/65 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государствеиаого комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-33» Раушская наб. у. 4/5

Ъ

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул.Проектная,4