CC BY
71
УДК 532.133
ДИНАМИЧЕСКАЯ ВЯЗКОСТЬ БИНАРНЫХ РАСТВОРОВ*
* Работа частично поддержана грантом РФФИ (проект № 15-02-08204-а).
© Бадмаев Бадма Банзаракцаевич, доктор технических наук, заведующий лабораторией физики молекулярных структур Института физического материаловедения СО РАН Россия, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, e-mail: lmf@ipms.bscnet.ru
© Макарова Дагзама Николаевна, научный сотрудник Института физического материаловедения СО РАН
Россия, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, e-mail: dagzama@mail.ru
© Дембелова Туяна Сергеевна, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник Института физического материаловедения СО РАН
Россия, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, e-mail: tu_dembel@mail.ru
© Гулгенов Чингис Жаргалович, кандидат технических наук, научный сотрудник Института физического материаловедения СО РАН
Россия, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, e-mail: chingisbarga@gmail.com
Электрокинетические преобразователи находят широкую область применения в качестве чувствительных элементов в измерительной технике. Представлены результаты измерения динамической вязкости бинарных растворов пропиленкарбоната в ацетонитриле и этилацетата в абсолютированном спирте в зависимости от температуры и концентрации. Полученные данные позволят подобрать рабочие жидкости с оптимальными параметрами для электрокинетических преобразователей.
Ключевые слова: вязкость, плотность, бинарные растворы, электрокинетические преобразователи, измерительная техника, плотность объемного раствора.
DYNAMIC VISCOSITY OF BINARY SOLUTIONS
Badmaev Badma B., Doctor of Technical Sciences, Institute of Physical Materials Science of the SB RAS 6, Sakhyanovoy, Ulan-Ude, 670047, Russia
Makarova Dagzama N., research, Institute of Physical Materials Science of the SB RAS 6, Sakhyanovoy, Ulan-Ude, 670047, Russia
Dembelova Tuyana S., Doctor of Technical Sciences, Institute of Physical Materials Science of the SB RAS 6, Sakhyanovoy, Ulan-Ude, 670047, Russia
Gulgenov Chingis Zh., candidate of Technical Sciences, research, Institute of Physical Materials Science of SB RAS
6, Sakhyanovoy, Ulan-Ude, 670047, Russia
Electrokinetic converters are widely used as sensitive elements in measuring techniques. The results of measuring dynamic viscosity of the binary solutions of propylene carbonate in acetonitrile and ethyl acetate in absolute alcohol depending on the temperature and concentration were presented. The data obtained will allow selecting fluids with the optimal settings for electrokinetic converters.
Keywords: viscosity, density, binary solutions, electrokinetic converters. measuring equipment, bulk density of solution.
В современном приборостроении для создания чувствительной измерительной техники разного назначения широко используются электрокинетические преобразователи (ЭКП). Принцип действия ЭКП заключается в преобразовании энергии движения жидкости в электрическую и обратно - электрической энергии в движение жидкости [1-2]. В качестве электрокинетических преобразователей используются различные типы рабочих жидкостей. К ним относятся вода, спирты, ацетонитрил, про-пиленкарбонат и др. Для получения тех или иных физических свойств жидкости, например, требуемой вязкости или диэлектрической проницаемости, применяют бинарные растворы или композиционную жидкость, состоящую из нескольких компонентов [3-4]. В связи с тем, что электрокинетические явления протекают в капиллярных системах, необходимо знание вязкости и плотности рабочих жидкостей и их растворов в зависимости от температуры и процентного содержания.
ВЕСТНИК БУРЯТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
3/2015
В работе измерена вискозиметрическая вязкость бинарных растворов пропиленкарбоната в ацето-нитриле и этилацетата в абсолютированном этиловом спирте в зависимости от температуры.
Таблица
Температурная зависимость плотности объемного раствора пропиленкарбоната
в ацетонитриле
1, °с с, %
10 20 30 40 50 60 70 80 90
0 0,849 0,896 0,942 0,984 1,024 1,062 1,1 1,142 1,182
10 0,841 0,888 0,935 0,976 1,017 1,052 1,089 1,131 1,170
20 0,830 0,878 0,928 0,968 1,009 1,043 1,078 1,119 1,158
30 0,822 0,872 0,920 0,959 1,000 1,034 1,071 1,109 1,149
40 0,814 0,864 0,912 0,951 0,992 1,026 1,062 1,1 1,140
50 0,805 0,866 0,905 0,944 0,983 1,017 1,053 1,09 1,129
П , с! 3,5 - 3 - 2,5 т _ 0 ° у/ _ 10 °С
20 °С 30 °С 40 °С 50 °С
П , с 3
Рис. 1. Зависимость вязкости раствора пропиленкарбоната в ацетонитриле от процентного содержания при разных температурах
-20 -1 0 0 10 20 30 40 50 60
»О ="О >О >О >О О О О О
20 40 60 80 100
С, %
Рис. 2. Зависимость вязкости раствора этилацетата в абсолютированном спирте от процентного содержания при разных температурах
Для измерения вязкости растворов при положительных температурах нами собрана установка: стеклянный вискозиметр помещается в цилиндрический сосуд, который находится внутри ультратермостата. Термостатирующая жидкость поступает по трубке внутрь цилиндрического сосуда. В данном случае производится более надежное термостатирование - отсутствует разность температур в термостате и в камере вискозиметра при любых температурах.
2
1.5 -
1
0.5 -
0
0
С, %
2,5
1,5
1
0
0
Вязкость измеряется по времени истечения жидкости или раствора через капилляр вискозиметра по известной формуле: п = Кр, где К - постоянная прибора, ^ - время истечения, а р - плотность жидкости при данной температуре. Следовательно, для измерения вязкости необходимо знать постоянную прибора при разных температурах и температурную зависимость плотности жидкости.
Постоянная прибора определялась по известной температурной зависимости вязкости эталонной жидкости:
К = П А , Р А ■ t А
где Па - вязкость эталонной жидкости при данной температуре, рА - его плотность, (А - время истечения определенного объема жидкости через капилляр вискозиметра. Вязкость исследуемой жидкости при данной температуре вычислялась по формуле
п = -^А. .р , , Р А ■ 1А
где р - плотность исследуемой жидкости при данной температуре.
Результаты температурных измерений представлены ниже в виде графиков и таблицы. В таблице приведены результаты измерения плотности объемного раствора пропиленкарбоната в ацетонитриле. На рис. 1 и 2 показаны зависимости вязкости бинарных растворов пропиленкарбоната в ацетонитриле и раствора этилацетата в абсолютированном спирте от их объемной концентрации при разных температурах.
Полученные результаты измерения могут быть использованы как справочный материал для подбора эффективных рабочих жидкостей ЭКП.
Литература
1. Соленов В. И. Электрокинетические преобразователи механических воздействий // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 2006. - № 2. - С. 112-122. Сер. Приборостроение.
2. Молекулярно-электронные преобразователи в современных измерительных приборах / А. С. Шабалина [и др.] // Успехи современной радиоэлектроники. - 2014. - № 9. - С. 34-46.
3. Патент БИ 1040538. - БИ 07.09.83. 3(72). Преобразующий элемент электрокинетического преобразователя / Б. Б. Кузьменко, Б. В. Кудашкин, Н. В. Петькин.
4. Патент БИ 1042092. 15.09.83. - БИ. 9 34(72). Рабочая жидкость электрокинетического преобразователя механических величин / Б. Б. Кузьменко, Б. В. Кудашкин, Б. И. Ильин.
References
1. Solenov V. I. Elektrokineticheskie preobrazovateli mekhanicheskikh vozdeistvii [Electrokinetic converters of mechanical effects]. VestnikMoskovskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta im. N.E. Baumana. Ser. Priborostroenie -Bulletin of N.E. Bauman Moscow State Technical University. Ser. Instrumentation. 2006. No. 2. Pp. 112-122.
2. Shabalina A. S., Zaitsev D. L., Egorov E. V. et al. Molekulyarno-elektronnye preobrazovateli v sovremennykh izmeritel'nykh priborakh [Molecular electronic converters in modern measuring instruments]. Uspekhi sovremennoi radioelektroniki -Telecommunications and Radio Engineering. 2014. No. 9. Pp. 34-46.
3. Kuz'menko B. B., Kudashkin B. V., Pet'kin N. V. Preobrazuyushchii element elektrokineticheskogo preobrazovatelya [Convering element of electrokinetic transducer]. Pat. SU 1040538. Publ. 07.09.83, Bul. No. 33.
4. Kuz'menko B. B., Kudashkin B. V., Il'in B. I. Rabochaya zhidkost' elektrokineticheskogo preobrazovatelya mekhanicheskikh velichin [Working fluid in electrokinetic transducer of mechanical quantities]. Pat. SU 1042092. Publ.15.09.83. Bul. No. 34.
