способ измерения вязкости
Классы МПК: | G01N11/06 с измерением длительности истечения заданного количества |
Автор(ы): | Кудрицкий Сергей Борисович[UA], Фишман Борис Ентильевич[UA], Дмитриева Елена Михайловна[UA] |
Патентообладатель(и): | Кудрицкий Сергей Борисович[UA], Фишман Борис Ентильевич[UA], Дмитриева Елена Михайловна[UA] |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-01-22 публикация патента:
27.09.1997 |
Использование: способ предназначен для измерения кинематической вязкости жидкости. Сущность изобретения: способ измерения вязкости жидкости включает истечение исследуемой жидкости из камеры через капилляр в виде отдельных капель и определение вязкости расчетным путем. Выбирают не менее двух интервалов времени, в течение которых подсчитывают количество истекших капель, и с учетом измеренных значений рассчитывают вязкость. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Способ измерения вязкости жидкости, включающий истечение исследуемой жидкости из камеры через капилляр и определение вязкости расчетным путем, отличающийся тем, что истечение жидкости из капилляра осуществляют в виде отдельных капель, выбирают не менее двух интервалов времени, в течение которых подсчитывают количество истекших капель, а вязкость определяют из функциональной зависимости![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091757/2091757-18t.gif)
где ni число капель, вытекших за время ti;
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091019/945.gif)
A константа прибора;
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091315/957.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения кинематической вязкости жидкости в широком диапазоне значений. Известны различные способы измерения вязкости, например, по скорости движения шарика в исследуемой жидкости (авт. св. СССР N 1300333, кл. G 01 N 11/10, 9/10, 1987) или по параметрам колебания жидкости в горизонтальной трубке, совершающей колебательные движения (заявка Великобритании N 2186092, кл. G 01 N, 1989). Недостатком данных способов является наличие движущихся элементов, что усложняет их реализацию. Наиболее близким из известных является способ (Степанов Л.П. Чесноков Н. А. Современное состояние техники измерения вязкости. М. Стандартгиз, 1959, с. 5-9), заключающийся в измерении времени истечения определенного объема жидкости через капилляр, причем моменты начала и конца времени истечения фиксируются по прохождению мениском определенных уровней в камере истечения. Этому методу присущ ряд недостатков:способ требует заливки в вискозиметр строго определенного количества жидкости;
время измерения зависит от вязкости жидкости;
фиксация времени прохождения лишь двух уровней жидкостей не обеспечивает высокой точности измерений. Целью изобретения является упрощение процедуры измерения, повышение надежности и возможность измерения вязкости малых объемов жидкости. Указанная цель достигается тем, что в способе измерения вязкости жидкости, включающем истечение исследуемой жидкости из камеры через капилляр и определение вязкости расчетным путем, истечение жидкости из капилляра осуществляют в виде отдельных капель, выбирают не менее двух интервалов времени, в течение которых подсчитывают количество истекших капель, а вязкость определяют из функциональной зависимости
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091757/2091757-2t.gif)
где n1 число капель, вытекших за время ti;
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091019/945.gif)
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091757/2091757-3t.gif)
где V объем жидкости в камере, t -время истечения, R радиус капилляра, l -длина капилляра, x высота уровня жидкости в камере, отсчитываемая от нижнего конца капилляра. Зависимость V от x определяется соотношением
V0-V=S(x0-x), (3)
где V0 и x0 объем и уровень в начальный момент времени, S площадь горизонтального сечения камеры истечения. Тогда из (2) получаем
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091757/2091757-4t.gif)
Объем вытекшей жидкости пропорционален числу вытекших капель
V0-V=Vkn, (5)
где n число капель; Vk объем одной капли. Подставляя (5) в (4), получим
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091757/2091757-5t.gif)
где A константа прибора, равная
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091757/2091757-6t.gif)
Интегрируя уравнение (6), получим
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091757/2091757-7t.gif)
где
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091757/2091757-8t.gif)
Предлагаемая формула (8) представляет собой функциональную зависимость числа вытекших капель от времени истечения. По этой формуле, подставляя экспериментально измеренные значения числа капель ni и времени их истечения ti, можно определить коэффициент вязкости одним из известных способов расчета. Причем измерение числа вытекших капель ni и времени их вытекания ti всегда производится от начала истечения жидкости. Конкретный способ расчета следует выбирать в зависимости от практической реализации предлагаемого способа измерения. Так, в общем случае, если число вытекших капель измерено в произвольные моменты времени, расчет вязкости должен производиться по правилам статистической обработки результатов эксперимента (Бурдун Г.Д. Марков Б.М. Основы метрологии. М. Изд-во стандартов, 1975, с. 211). Пусть, например, измерение числа вытекших капель ni и соответствующего им времени истечения ti произведено m раз, то есть получено m пар значений ni и ti. Каждая пара значений должна удовлетворять выражению (1). В результате получаем систему уравнений с двумя неизвестными
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091757/2091757-9t.gif)
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091757/2091757-10t.gif)
Значения этих двух неизвестных находятся из этой системы, применяя к ней метод "наименьших квадратов". Минимальное число уравнений, необходимое для нахождения двух неизвестных, должно быть равно двум. Поэтому для расчета вязкости необходимо измерить не менее двух пар значений ni и ti. Однако, для увеличения точности определения вязкости желательно проводить большее число измерений. Такой метод расчета является довольно сложным и может найти применение лишь при использовании вычислительной техники при реализации способа в автоматическом режиме. Можно предложить более простой, однако менее точный метод расчета. Выражение (6) можно представить в виде
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091757/2091757-11t.gif)
Значение производной можно приближенно записать в виде
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091757/2091757-12t.gif)
тогда получаем
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091757/2091757-13t.gif)
Данное выражение имеет линейный вид и поэтому величину
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091757/2091757-14t.gif)
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091757/2091757-15t.gif)
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091757/2091757-16t.gif)
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091757/2091757-17t.gif)
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091036/183.gif)
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091036/183.gif)
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091036/183.gif)
![способ измерения вязкости, патент № 2091757](/images/patents/381/2091036/183.gif)
Класс G01N11/06 с измерением длительности истечения заданного количества