автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Аэрогидродинамический метод и устройство контроля вязкости жидких веществ

ГРЕБЕННИКОВА Наталия Михайловна

АЭРОГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ МЕТОД И УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКИХ ВЕЩЕСТВ

Специальность 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной

среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тамбов 2008

□0345Э740

003459748

Работа выполнена на кафедре "Автоматизированные системы и приборы" ГОУ ВПО "Тамбовский государственный технический университет".

Научный руководитель доктор технических наук, доцент

Мордасов Денис Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Федюнин Павел Александрович

кандидат технических наук, доцент Леонтьев Евгений Алексеевич

Ведущая организация Московский государственный университет

инженерной экологии, г. Москва

Защита состоится 5 февраля 2009 г. в 13 ч 00 мин на заседании диссертационного совета Д 212.260.01 при Тамбовском государственном техническом университете по адресу: г. Тамбов, ул. Советская, д. 106.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, д. 106, ТГТУ, ученому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат размещен на официальном сайте TITy-www.tstu.ru.

Автореферат разослан М 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

А.А. Чуриков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Существенное значение для повышения качества продукции имеет оперативность контроля и управления вязкостью в процессе производства. Для высоковязких жидкостей, таких как смолы, пластизоли, различные смеси на их основе и другие, с целью упрощения процесса контроля вязкости предусматривают их предварительный нагрев, позволяющий уменьшить вязкость, а также проведение измерений при повышенной температуре, что требует дополнительного применения специальных технических средств и оборудования, обеспечивающего условия измерений. Кроме того, прямой контакт чувствительного элемента с контролируемой жидкостью приводит к ее налипанию на чувствительный элемент. Этот недостаток особенно характерен для высоковязкой продукции, в частности, различного рода смол, композиций на их основе, вызывает необходимость проведения длительных процедур очистки, промывки вискозиметра, увеличивает трудоемкость и снижает оперативность контроля, что влияет на качество продукции.

В подобной ситуации целесообразно применение бесконтактных методов, в которых характеристикой вязкости является ответная реакция поверхности жидкости на внешнее воздействие (струя газа, акустические волны). В результате такого воздействия на поверхности образуется углубление, при этом поверхностные слои жидкости приводятся в движение. Достоинством пневматических методов является то, что они отвечают специальным требованиям применения технологии и устройств в условиях пожаро- и взрывоопасных производств, объектов или материалов и позволяют по сравнению с другими бесконтактными методами проводить контроль при различных температурах, а также повысить его оперативность.

Режимы импульсного пневматического воздействия обладают преимуществами в сравнении с непрерывным, поскольку существенно снижается влияние таких факторов, как наличие неоднородных включений (твердых или газовых), а также они более эффективны по своему воздействию применительно к высоковязким жидкостям.

Исследования разработанных до настоящего времени пневматических, бесконтактных методов и устройств контроля вязкости с импульсным способом воздействия показали, что требуют дополнительного изучения вопросы выбора контролируемого параметра, такого как время деформации, теоретического описания процессов импульсного взаимодействия струи с поверхностью жидкости, а также возможности применения подобных методов для контроля высоковязких сред, в том числе в условиях их производства и применения.

Поэтому изучение процессов, происходящих при взаимодействии струи газа с поверхностью жидкости, и разработка на их основе бесконтактного метода и устройства контроля вязкости, в котором информативным параметром является время деформации поверхности жидкости на заданную величину, представляется актуальной задачей.

Цель работы заключается в создании бесконтактного метода контроля вязкости на основе исследования физических эффектов, возникающих при взаимодействии струи газа с поверхностью жидкости, зависящих от физико-механических свойств жидкости, и разработке устройства, позволяющего по сравнению с другими более оперативно проводить контроль высоковязких жидкостей в условиях их производства и применения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести обзор существующих методов контроля вязкости;

- осуществить теоретические и экспериментальные исследования процессов, происходящих в двухфазной системе "струя газа - жидкость" при воздействии пневматическим импульсом прямоугольной формы;

- разработать бесконтактный аэрогидродинамический метод контроля вязкости жидкостей;

- провести анализ погрешностей бесконтактного аэрогидродинамического метода контроля вязкости жидкостей;

- разработать устройство для реализации метода контроля вязкости жидкостей;

- осуществить экспериментальную проверку результатов работы.

Методы исследования. Основные задачи работы решались моделированием и анализом моделей процессов, происходящих в двухфазной системе "струя газа - жидкость". При проведении экспериментальных исследований использовались методы моделирования и статистического анализа. Аналитические методы исследований базируются на использовании механики сплошных сред, дифференциального и интегрального исчисления, теории измерений и метрологии.

Научная новизна. Экспериментально и теоретически изучены физические процессы, возникающие в двухфазной системе "струя газа - жидкость" при импульсном воздействии, положенные в основу разработанного бесконтактного метода контроля вязкости жидких веществ.

Разработано математическое описание метода контроля вязкости жидкости по параметрам роста углубления сферической области, создаваемой воздействием струи газа заданного расхода и направленной перпендикулярно к поверхности.

Предложен бесконтактный аэрогидродинамический метод контроля вязкости жидкости, основанный на измерении отношения времени прохождения нижней точкой границы раздела фаз фиксированного расстояния на контролируемой и образцовой жидкости при условии постоянства характеристик воздушной струи, температуры сред , позволяющий осуществить контроль высоковязких веществ в условиях их производства и применения.

Практическая ценность. Разработано бесконтактное аэрогидродинамическое устройство для контроля вязкости однородных и неоднородных жидких веществ. Осуществлен выбор размеров его основных конструктивных элементов.

Устройство для контроля вязкости признано изобретением и защищено патентом Российской Федерации.

Реализация результатов. Результаты теоретических и экспериментальных исследований автора прошли промышленные испытания и рекомендованы к внедрению на предприятиях ОАО "Тамбовмаш", ФГУП "Рев-труд", в частности, для контроля вязкости композиции на основе эпоксидной смолы, применяемой для заливки ручек электрокипятильников.

Работа выполнена при участии в проекте НТП "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники", подпрограмма (210) "Управление качеством продукции и услуг" (2002-2003 гт.).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на 5-й Международной научно-технической конференции "Измерение, контроль, информатизация " (г. Барнаул, 2004 г.); II Международной научно-технической конференции "Материалы и технологии XXI века" (г. Пенза, 2004 г.); школе-семинаре молодых ученых "Метрология, стандартизация, сертификация и управление качеством продукции" (г. Тамбов, 2003 г.); VIII научной конференции ТГГУ (г. Тамбов, 2003 г.); Пятой международной теплофизической школе "Тешюфизические измерения при контроле и управлении качеством" (г. Тамбов, 2004 г.); VII Всероссийской научно-технической конференции "Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического моделирования" (г. Тамбов, 2004 г.); Шестой международной теплофизической школе "Теплофизика в энергосбережении и управлении качеством" (г. Тамбов, 2007 г.); XIII научной конференции ТГТУ "Фундаментальные и прикладные исследования, инновационные технологии, профессиональное образование" (г. Тамбов, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, получен 1 патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Основная часть диссертации изложена на 117 страницах машинописного текста, содержит 43 рисунка и 3 таблицы. Список литературы включает 114 наименований.

Автор выражает благодарность директору Испытательного центра ГОУ ВПО "ТГТУ" Емельянову Анатолию Алексеевичу за ресурсное обеспечение, помощь и поддержку при выполнении диссертационной работы и практической реализации данной научно-исследовательской работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы. Дана краткая характеристика содержания диссертации по главам. Раскрыты научная новизна и практическая ценность результатов исследований, выносимых на защиту.

В первой главе проведен обзор существующих бесконтактных струйных методов контроля вязкости, осуществлена их классификация, определены достоинства и недостатки.

Как показал анализ современного состояния техники контроля вязкости, наиболее эффективно и целесообразно применение бесконтактных струйных методов для контроля высоковязких веществ, таких как эпоксидные смолы, композитные смеси на их основе и другие жидкости, применяемые, в частности, для изоляции и герметизации, позволяющих исключить недостатки контактных методов, связанных с налипанием жидкости на чувствительный элемент, а также обеспечивающих требования безопасности пожаро- и взрывоопасных производств.

Рассмотрев известные бесконтактные струйные методы кошроля вязкости, основанные на использовании эффектов, возникающих при воздействии газовой струи на поверхность контролируемой жидкости и измерении параметров отраженной струи, либо параметров образованного на поверхности углубления, зависящих от физико-механических свойств жидкости (плотности, поверхностного натяжения, вязкости), предложена классификация методов кошроля (рис. 1).

Бесконтактные струйные методы контроля вязкости

Импульсное периодическое воздействие

Единичное импульсное пневматическое воздействие

Действие газовой струи

Изменение частоты колебаний А/при изменении амплитуды на ААт = const

Изменение амплитуды ДЛт колебаний при изменении частоты колебаний на _А/=-~ const_

Непрерывное воздействие

Изменение давления Ар при изменении частоты автоколебаний на А/ШТОКОл = const

Параметр деформации поверхности (глубина A h)

±

Изменение частоты автоколебаний А/автокол при изменении давления на Ар = const

Информативная величина

Рис. 1. Классификация бесконтактных струйных методов контроля вязкости 4

В зависимости от длительности контакта газовой струи с поверхностью жидкости используют непрерывное воздействие, воздействие периодической последовательностью или единичными пневматическими импульсами.

Характеристикой вязкости жидкости при непрерывном воздействии струей газа является частота автоколебаний. Однако недостатком метода является искажение результатов и увеличение погрешности при контроле высоковязких жидкостей, а также веществ, содержащих газовые или твердые включения.

При периодическом импульсном воздействии характеристикой вязкости является частота и амплитуда колебаний формируемого углубления. Контроль вязкости в случае применения единичных импульсов осуществляется по времени деформации или параметрам углубления.

Проведенный анализ наиболее предпочтительных областей и преимуществ применения бесконтактных методов показал, что исходя из условий простоты реализации и сокращения времени контроля, а также возможности применения в условиях производства наиболее целесообразно применение отдельных единичных пневматических импульсов.

К существенным преимуществам применения импульсного воздействия можно отнести то, что метод является оперативным, позволяет контролировать высоковязкие жидкости и смеси, вещества, имеющие твердые или газовые включения. Однако в практической деятельности эти устройства не получили широкого применения, что связано с недостаточно полным теоретическим и экспериментальным анализом сфер применения, недостаточным изучением возможностей метода.

На основании проведенного анализа литературных источников и ра-тентного поиска, в соответствии с поставленной целью были сформулированы основные задачи дальнейшего исследования и разработки бесконтактного метода контроля вязкости, обеспечивающего оперативность проведения измерения для высоковязких веществ.

Во второй главе рассмотрены физические основы взаимодействия турбулентной газовой струи с поверхностью жидкости, предложена математическая модель, описывающая процесс формирования углубления на поверхности раздела фаз и позволяющая связать время деформации с физико-механическими свойствами жидкости, в частности, с вязкостью при условии постоянства параметров струи и температуры жидкости.

Для контроля вязкости в пневматических методах применяется воздействие воздушным потоком, под действием которого на поверхности жидкости формируется углубление. Анализ динамики формирования углубления (рис. 2) выявил, что под воздействием вертикальной струи газа на поверхности жидкости происходят процессы, в ходе которых геометрию лунки можно представить простыми поверхностями: при деформировании жидкости на начальном этапе конфигурация поверхности раздела фаз представляет собой часть сферической поверхности (рис. 2, а - г);

после достижения углублением полусферической формы (рис. 2, д), дальнейшее изменение происходит с образованием цилиндрической поверхности (рис. 2, е - ж).

Прекращение воздействия вызывает уменьшение размеров и восстановление поверхности жидкости.

14*л

-.1- |--)„ и—I- 5_1

t "»я, ! ( , „А * 4 I «Ш

"I

7)

-1. ti_.iL ^ 1* 4 , .

-

'<1

ж)

Рис. 2. Динамика формирования углубления (т| = 19 Па-с)

Анализ экспериментальных исследований процессов роста и восстановления углубления показал, что для контроля вязкости целесообразно использовать процессы на стадии роста, поскольку форма углубления воспроизводима для различных по своим свойствам жидкостей. Тогда как на стадии восстановления геометрия лунки характеризуется различными формами в зависимости от свойств жидкости и, в существенной степени, от условий эксперимента, а также некоторых других факторов.

При разработке модели этап формирования углубления рассматривался для упрощения как процесс погружения полусферического тела (рис. 3).

Сила струи /^тр действует вертикально

вниз.

На формирующуюся лунку со стороны жидкости действуют следующие силы: выталкивающая сила результирующая сила поверхностного натяжения сила вязкого трения Рис. 3. Силы, действующие инерционная сила /V Указанные силы на стадии в двухфазной системе формирования направлены вверх, "струя газа-жидкость" Результаты экспериментального определе-

ния скорости движения поверхности раздела фаз при формировании углубления (центральной нижней точки) показали, что формирование лунки происходит с переменной скоростью, что связано с влиянием инерционных сил. Однако имеются участки, на которых движение может считаться равномерным.

Движение нижней точки лунки соответствует следующему равенству:

(1)

Основываясь на положениях гидростатики и физики сплошных сред, получены соотношения для расчета каждой из сил. С целью упрощения

расчета было принято ограничение, что глубина А лунки не превышает значения радиуса Л.

Учитывая принятое ограничение, выталкивающая сила вычисляется по формуле:

ф£Й2(Д-|), (2)

где р - плотность жидкости, кг/м3; ускорение свободного падения, м/с2; К - радиус погружаемой полусферы, м; Л - глубина лунки, м.

Сила поверхностного натяжения обусловлена свойством жидкости к сокращению свободной поверхности. Значение результирующей силы поверхностного натяжения определяется формулой:

-А(2/?-А), (3)

л

где а - коэффициент поверхностного натяжения, Н/м.

Формирование лунки вызывает движение внутренних слоев и, как следствие, появление силы вязкого трения значение которой определяется зависимостью:

Ж ' Л

где г) - динамическая вязкость, Па с.

В процессе формирования лунки в движение вовлекаются как поверхностные, так и прилегающие к ним внутренние слои жидкости, образующие присоединенную массу, для учета влияния которой вводится инерционная сила /V

^„=3 кцк™, (4)

(г ,Лз \ Л

V"

Из экспериментальных данных получено, что для полусферической формы углубления сила струи, действующая на стенки формируемого углубления, прямо пропорциональна глубине лунки:

^стр = кк, (6)

где к - коэффициент пропорциональности, Н/м, определяемый на основе экспериментальных данных, исходя из параметров воздействующей турбулентной струи (давление, расход), диаметра сопла, а также расстояния от сопла до поверхности жидкости. Для случая: глубина лунки 9 мм, давление перед соплом 48 кПа, расстояние от сопла до поверхности жидкости 35 мм, коэффициент к = 0,0063 Н/м.

Подставляя значения сил, определяемых выражениями (2) - (6), в уравнение (1), получим обобщенное уравнение баланса сил в системе "струя газа - жидкость":

Г, - чЗ N

kh = npgh2\ Ä-j

+ n—h(2R-h) + 3nx\h— + -TipR3 R dt 3

4,-,

d2h dt2 '

(7)

Полученное уравнение (7) является нелинейным дифференциальным уравнением второго порядка и аналитического решения не имеет, однако исключение инерционной составляющей позволило бы значительно упростить уравнение (7) и получить аналитическое решение.

На основе экспериментальных данных по формулам (2) - (5) рассчитано влияние каждой из сил, действующих со стороны жидкости. Результаты оценки вклада в процентах от суммарной величины действующих сил приведены в таблице.

Величина вклада отдельных сил в суммарную силу сопротивления жидкости

Глубина Л, = 19 Пас т\2 = 230 Пас

лунки, Я. FA Fa FK Fa F„

мм % % % % % % % %

2 80 8 10 1,44 89 4 6 0,0080

3 78 10 10 1,24 85 7 7 0,0120

4 75 14 9 1,06 82 10 7 0,0070

5 74 17 8 0,91 79 13 7 0,0050

6 73 19 7 0,79 73 19 7 0,0030

7 71 21 7 0,68 70 22 7 0,0008

8 71 22 6 0,60 69 24 6 0,0008

9 70 24 5 0,54 65 28 6 0,0006

Анализ результатов таблицы позволяет сделать вывод, что наименьшее влияние оказывает инерционная сила (максимальное значение 1,5 % для жидкости с "л 1 = 19 Па-с и 0,008 % для жидкости с rj2 = 230 Па-с). Учитывая незначительность влияния, вкладом силы инерции в суммарную силу сопротивления жидкости можно пренебречь. После исключения инерционной составляющей и сокращения обеих частей уравнения на h уравнение (7) примет вид:

(8)

Упрощение уравнения позволяет получить аналитическое решение. Решая дифференциальное уравнение (8) относительно глубины деформации А с н. у. И = 0 при / = 0, получим зависимость, описывающую изменение глубины лунки (ее центральной точки) от времени воздействия:

1-ехр

ЗЛ .

I ЗТ1

(т"«*

гле а - • к -А*_£■ +

3

2ст Я

-4а

Р£

Ж

3

Коэффициенты а, являются постоянньши величинами, которые определяются характеристиками жидкости (р, а), радиусом углубления Л и коэффициентом к.

Проверка полученной модели (9) показала, что модель адекватна по дисперсиям отклонений откликов модели от среднего значения экспериментальных данных для уровня значимости а - 0,05 в диапазоне глубин 0...9 мм.

£ 20 -

Л Обла ............,../........... тъ дейс- вия модели

!/

Рис. 4. Зависимость глубины лунки от времени действия газовой струи:

экспериментальные данные: * - вязкость 19 Па с; о - 62 Па-с; х - 146 Па с; --расчетные данные по модели (9)

Анализ приведенных графиков (рис. 4) показал, что время достижения лункой определенной глубины определяется вязкостью жидкости. Верхний предел диапазона глубин установлен, исходя из условия равенства глубины и радиуса лунки, что предопределяет ее полусферическую форму, которая принята ограничением при разработке модели. Экспериментальные данные и расчеты были получены при значении радиуса углубления 9 мм.

Третья глава посвящена исследованию бесконтактного аэрогидродинамического относительного метода контроля вязкости жидких веществ.

Анализ проведенных экспериментальных исследований геометрии углубления позволил сделать следующие выводы:

- размеры углубления определяются параметрами турбулентной струи;

- время достижения углублением заданной величины и формы определяется физическими свойствами жидкости, в частности вязкостью.

Так как сила, действующая на искривленную поверхность жидкости со стороны струи газа, определяется скоростью изменения импульса молекул газа, то, очевидно, что при одинаковой форме лунки для различных жидкостей характер изменения импульса струи будет одинаков, следовательно, сила, действующая на поверхность жидкости, будет одинакова на заданной глубине от поверхности жидкости.

Применяя образцовую жидкость с известной плотностью р| поверхностным натяжением 01, вязкостью т) 1 , возможно определение вязкости жидкости г\2 с известными значениями плотности р2 и поверхностного натяжения ст2.

Перейдем в уравнении (8) от дифференциала к малым, но конечным приращениям. Из условия равенства силы струй, действующих на поверхность жидкостей, приравняв правые части уравнений для образцового и контролируемого вещества, получена расчетная формула (10) для определения вязкости

где А/г - заданное изменение глубины лунки, м; &( - время прохождения нижней точкой лунки расстояния АЛ, с.

Расчет влияния отклонения значений плотности показал, что отклонение значений плотности между образцовой и контролируемой жидкостями в диапазоне 0...100 кг/м3 приводит к увеличению суммарной погрешности не более чем на 3,5 %. Погрешность, обусловленная влиянием отклонения поверхностного натяжения, в диапазоне 0.. .0,01 Н/м не превышает 1,2 %. Учитывая малую величину влияния, вносимую отклонениями р и о в соответствующих диапазонах изменения, исключим в числителе соответствующие слагаемые. В этом случае уравнение (10) упрощается и принимает вид

АН 2 у 3——— Л1 «(Р1 -р2) + 2(ст1 -ст2) Дл 3

(10)

Г)2 =

А Л

3 —

Полученное уравнение (11) положено в основу разработанного относительного метода контроля вязкости.

Структурная схема экспериментальной установки для исследования бесконтактного метода контроля вязкости представлена на рис. 5.

Кювету 3 с исследуемой жидкостью с помощью подъемного механизма 8 вертикального перемещения устанавливают так, чтобы отраженный от поверхности жидкости луч лазера 6 попал на фотоприемник 7, что характеризуется срабатыванием свето-диода. В этом случае поверхность жидкости будет расположена на определенном расстоянии от среза сопла. Параллельный световой поток от осветителя 9, отраженный зеркалом 1, проходит прозрачную координатную сетку 2 (цена деления 1 мм), стеклянную прямоугольную кювету 3 с исследуемой жидкостью и попадает в объектив видеокамеры 5. Оптическая система камеры сфокусирована на координатную сетку. Включается камера 5 и через некоторый интервал времени включается генератор 4 импульсной турбулентной струи, одновременно включается светодиодный индикатор его работы. Образующаяся в исследуемой жидкости лунка рассеивает проходящий световой поток от осветителя 9. При таком способе освещения и регистрации камера фиксирует теневое изображение динамики роста лунки в координатной сетке. По истечении заданного интервала времени генератор 4 выключается.

Таким образом, аэрогидродинамический метод контроля вязкости включает в себя следующие основные этапы: 1) кювету с образцовой жидкостью помещают на фиксированное расстояние от поверхности сопла; 2) на вход генератора подают сжатый воздух, сформированной струей газа воздействуют на поверхность жидкости, определяют время Atx достижения нижней точкой лунки определенной глубины; 3) действия по п. 1,2 повторяют для контролируемой жидкости, определяя Д/2; 4) по результатам определенных значений А*! и Аt2, при известном значении г|ь искомую вязкость рассчитывают по формуле (11).

При реализации метода необходимо обеспечить: термостатирование жидкости и воздуха, постоянство значения давления перед соплом, расстояние от сопла до поверхности жидкости.

Анализ источников погрешности, составляющих общую относительную погрешность бесконтактного аэрогидродинамического метода контроля вязкости жидкостей, показал, что основными ее составляющими являются: погрешность косвенных измерений; погрешность образцового средства измерения; погрешность неконтролируемых величин.

Рис. 5. Схема установки для исследования бесконтактного метода контроля вязкости

Произведена оценка каждой из составляющих общей погрешности. Образцовые измерения вязкости проводились методом падающего шарика с погрешностью, не превышающей 2 %. К неконтролируемым величинам отнесены: диаметр сопла, давление газа перед соплом, температура окружающей среды, температура контролируемой жидкости. Величина погрешности неконтролируемых величин обусловлена влиянием изменения температуры. В условиях термостатирования погрешность, вносимая изменением температуры на 0,1 °С, составляет не более 1,5 %. Оценка величины общей погрешности метода контроля для диапазона изменений вязкости контролируемых жидкостей от 19 Па-с до 230 Па-с показала, что погрешность метода не превышает 5 %.

Четвертая глава посвящена разработке и исследованию устройства, реализующего предложенный метод бесконтактного контроля вязкости.

Для получения ступенчатого воздействия при реализации аэрогидродинамического бесконтактного метода следует использовать турбулентную осесимметричную воздушную струю с минимальным временем формирования переднего фронта при отсутствии спутной струи. Создан генератор, формирующий воздушную струю, удовлетворяющую всем вышеперечисленным требованиям.

Разработано устройство, реализующее разработанный метод на основе предложенного генератора. Схема устройства приведена на рис. 6.

Процедура контроля проходит следующим образом. На входе генератора пневматических импульсов 1 устанавливается значение рабочего давления воздуха. Подготовленную кювету 2 с образцовой жидкостью устанавливают на столик, оснащенный системой перемещения 3, позволяющей регулировать положение кюветы по вертикали. Перемещение кюветы 2 осуществляется до тех пор, пока излучение от лазера Л1 не попадет на фотодатчик Ф1, таким образом обеспечивается постоянство значения расстояния от сопла генератора до поверхности жидкости. На счетчике п устанавливается количество необходимых повторов измерения для каждого образца.

/12 Рпит

П I

Д. Ф2

Рис. 6. Устройство для контроля вязкости жидкостей

После получения команды "измерение" контроллер К обнуляет таймер Т и включает электромеханический генератор пневматических импульсов 1. Турбулентная струя воздействует на поверхность жидкости.

Деформация поверхности под действием газовой струи нарушает угол отражения лазерного луча, при этом срабатывает фотодатчик Ф1, включается таймер Т. Под действием струи глубина лунки увеличивается и при достижении ее значения А срабатывает фотодатчик Ф2. Контроллер останавливает таймер Т и выключает электромеханический генератор пневматических сигналов. Начинается процесс восстановления поверхности жидкости. При полном восстановлении срабатывает фотодатчик Ф1. Контроллер анализирует количество повторов (заданных и выполненных), и при несовпадении этих значений цикл повторяется. По результатам определяется среднеарифметическое значение времени деформации. Аналогично определяется время формирования углубления для контролируемой жидкости. По расчетной формуле (11) рассчитывается значение коэффициента вязкости.

При наличии ряда образцовых жидкостей с различными коэффициентами вязкости по полученным значениям времени формирования углубления с использованием метода наименьших квадратов строится градуиро-вочный график. Для определения значения вязкости в этом случае необходимо только измерение времени деформации контролируемой жидкости при соблюдении требований к внешним условиям; по графику определяется значение вязкости.

Устройство прошло промышленные испытания, в ходе которых измерялась вязкость высоковязких композиций на основе эпоксидной смолы, применяемой для фиксации и герметизации токовводов ТЭНов. В ходе испытаний исследованы эпоксидные смеси (композиции) с диапазоном значений вязкости г] = 19...230 Пас. По полученным результатам построен градуировочный график, представленный на рис. 7, для контроля вязкости смесей на основе эпоксидной смолы.

г), Па-с

х, с

Рис. 7. Градуировочный график для смесей на основе эпоксидной смолы

Параметры устройства при выполнении измерения: глубина контроля лунки 9 мм, давление перед соплом 48 кПа, расстояние от среза сопла до поверхности жидкости 35 мм; погрешность измерения разности высот не превышает ±0,05 мм, погрешность измерения временных промежутков ±0,001 с.

Полученные экспериментальные данные аппроксимированы линейной зависимостью г| = 73,53/ — 8,02 с коэффициентом корреляции 0,99 при доверительной вероятности 0,95.

В приложении приведены акты внедрения результатов работы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Анализ существующих бесконтактных струйных методов показал, что наиболее целесообразным для контроля вязкости высоковязких жидкостей является применение импульсного воздействия, которое обладает рядом преимуществ, такими как: оперативность, отсутствие контакта рабочего сопла с контролируемой жидкостью, возможность применения для высоковязких, неоднородных жидкостей, однако возможности и сферы применения которого требуют дополнительного исследования.

2. На основе анализа процесса роста углубления получена математическая модель процесса формирования углубления, связывающая время достижения углублением определенной величины с физико-механическими свойствами контролируемого вещества в условиях постоянства характеристик воздействующего потока, а также температуры среды.

3. Анализ влияния отдельных сил, действующих со стороны жидкости, показал незначительность инерционной силы. Исключение инерционной составляющей из уравнения баланса сил позволяет получить более простую аналитическую зависимость, связывающую глубину лунки с временем ее формирования.

4. Предложен бесконтактный струйный аэрогидродинамический метод контроля вязкости по времени достижения лункой заданного значения глубины, положенный в основу относительного метода контроля вязкости по отношению времени деформации контролируемой и образцовой жидкостей.

5. Разработано устройство, реализующее метод бесконтактного контроля вязкости, позволяющее контролировать высоковязкие, неоднородные жидкости и отличающееся тем, что контроль проводится на стадии роста деформации на поверхности раздела фаз при воздействии вертикальной турбулентной струей с минимальным временем нарастания скорости струи. Оригинальное устройство признано изобретением и защищено патентом РФ.

6. Проведенная оценка погрешности показала, что для жидкостей с вязкостью 19...230 Па с при выполнении требований к внешним условиям и параметрам воздушной струи относительная погрешность метода контроля вязкости не превышает 5 %.

7. Разработан электромеханический генератор турбулентной струи, позволяющий получить пневматические импульсы прямоугольной формы с минимальным временем формирования переднего фронта и отсутствием спутной струи.

8. Результаты теоретических и экспериментальных исследований прошли промышленные испытания и рекомендованы к внедрению на предприятиях ОАО "Тамбовмаш", ФГУП "Ревтруд", кроме того, они используются в научно-исследовательской и учебной работе Тамбовского государственного технического университета.

Основные материалы, отражающие результаты диссертационной работы, изложены в следующих публикациях:

1. Гребенникова, Н.М. Измерение вязкости как показателя качества продукции / Н.М. Гребенникова // Метрология, стандартизация, сертификация и управление качеством продукции : материалы школы-семинара молодых ученых, 22 - 27 сент. 2003 г. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2003.-С. 100-102.

2. Гребенникова, Н.М. Импульсный аэродинамический метод измерения вязкости жидкостей / Н.М. Гребенникова, М.М. Мордасов // VIII научная конференция 11 ГУ : пленарные доклады и краткие тезисы. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2003. - С. 75.

3. Гребенникова, Н.М. Генератор пуньсаций газовых струй / М.М. Мордасов, Н.М. Гребенникова // Измерение, контроль, информатизация : материалы 5-й междунар. науч.-техн. конф., 1 - 3 июня 2004 г. - Барнаул : Изд-во Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова, 2004.-С. 152-156.

4. Гребенникова, Н.М. Аэрогидродинамический амплитудно-частотный метод бесконтактного контроля вязкости жидких веществ / Н.М. Гребенникова, ММ Мордасов // Материалы и технологии XXI века : сборник статей П междунар. науч.-техн. конф. - Пенза : Изд-во "Приволжский Дом знаний", 2004.-С. 184—185.

5. Гребенникова, Н.М. Применение вынужденных колебаний для контроля вязкости жидких веществ / Н.М. Гребенникова, М.М. Мордасов // Труды ТГТУ : сб. научных статей молодых ученых и студентов. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004. - Вып. 15. - С. 153- 154.

6. Гребенникова, Н.М. Пневматический метод контроля вязкости жидкостей / М.М. Мордасов, Н.М. Гребенникова // Теплофизические измерения при контроле и управлении качеством : материалы Пятой между-нар. теплофиз. школы. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004. -С. 260-261.

7. Гребенникова, Н.М. Фильтрация системой струя газа - жидкость механических колебаний / Н.М. Гребенникова, М.М. Мордасов // Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического моделирования : материалы VII всерос. науч.-техн. конф. - Тамбов : Изд-во ТВАИИ, 2004. - Ч. 2. - С. 471 - 474.

8. Гребенникова, Н.М. Пневматический метод контроля вязкости жидкостей / Н.М. Гребенникова, М.М. Мордасов // Вестник Тамбовского государственного технического университета.-2005.-Т. 11,№ 1а.-С. 81-87.

9. Гребенникова, Н.М. Модель вертикального движения лунки, образованной на поверхности вязкой жидкости / Н.М. Гребенникова, В.Б. Вя-зовов // Теплофизика в энергосбережении и управлении качеством : материалы Шестой междунар. теплофиз. школы. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. - С. 214-215.

Ю.Гребенникова, Н.М. Установка для исследования динамики взаимодействия струи газа с вязкой жидкостью / Н.М. Гребенникова // Теплофизика в энергосбережении и управлении качеством : материалы Шестой междунар. теплофиз. школы. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007.-С. 212-213.

П.Гребенникова, Н.М. Бесконтактный пневматический контроль вязкости жидкостей / М.М. Мордасов, Н.М. Гребенникова, М.М. Козадаева ; Тамб. гос. техн. ун-т. - Тамбов, 2005. - 41 с. - Деп. в ВИНИТИ, г. Москва.

12.Пат. 2241975 РФ, МКИ в 01 N 11/16. Устройство для измерения вязкости / Д.М. Мордасов, М.М. Мордасов, Н.М. Гребенникова. -№ 2002104149/28 ; заявл. 14.02.2002 ; опубл. 10.12.2004, Бюл. № 34.

13.Гребенникова, Н.М. Струйный метод и устройство контроля вязкости жидкости / Н.М. Гребенникова, Д.М. Мордасов // Фундаментальные и прикладные исследования, инновационные технологии, профессиональное образование : сборник трудов XIII научной конференции ТГТУ. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2008. - С. 300 - 304.

Подписано в печать 16.12.2008 Формат 60 х 84 / 16. 0,93 усл. печ. л. Тираж 100. Заказ № 570

Издательско-полиграфический центр ТГТУ 392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14

Введение.

Глава 1. Обзор современного состояния контроля вязкости жидких сред бесконтактными аэрогидродинамическими методами.

1.1 Автоколебательный режим взаимодействия газовой струи с поверхностью жидкости.

1.2 Взаимодействие пневматических импульсов с поверхностью жидкости.

1.3 Контроль вязкости на основе режима вынужденных колебаний при взаимодействии струи газа с поверхностью жидкости.

1.4 Применение единичных пневматических импульсов для контроля вязкости жидкости.

Выводы и постановка задач исследования.

Глава 2. Теоретические основы бесконтактного метода контроля вязкости жидкости.

2.1 Характеристики турбулентной газовой струи, воздействующей на жидкость.

2.2 Физические основы взаимодействия газовой струи с поверхностью жидкости.

2.3 Формирование углубления на поверхности жидкости.

2.4 Силы действующие на границе раздела фаз при образовании углубления.

2.5 Модель движения нижней точки лунки.

2.6 Адекватность математической модели процесса роста углубления на поверхности жидкости процессам, протекающим в измерительной системе.

Выводы по второй главе.

Глава 3. Бесконтактный метод контроля вязкости жидкостей

3.1 Аэрогидродинамический метод контроля вязкости жидкостей

3.2 Установка для исследования бесконтактного метода.

3.3 Исследование влияния давления и длительности воздействия струи газа на скорость формирования углубления.

3.4 Погрешность аэрогидродинамического метода контроля вязкости.

3.5 Погрешности, вносимые отклонением значений плотности и поверхностного натяжения образцовой и контролируемой жидкости.

Выводы по третьей главе.

Глава 4. Устройство для бесконтактного контроля вязкости жидкости.

4.1 Электромеханический генератор турбулентной струи.

4.2 Устройство для контроля вязкости жидкостей.

Выводы по четвертой главе.

Существенное значение для повышения качества продукции имеет оперативность контроля и управления вязкостью в процессе производства. Для высоковязких жидкостей, таких как смолы, пластизоли, различные смеси на их основе и другие, с целью упрощения процесса контроля вязкости предусматривают их предварительный нагрев, позволяющий уменьшить вязкость, а также проведение измерений при повышенной температуре, что требует дополнительного применения специальных технических средств и оборудования, обеспечивающего условия измерений. Кроме того, прямой контакт чувствительного элемента с контролируемой жидкостью приводит к ее налипанию на чувствительный элемент. Этот недостаток особенно характерен для высоковязкой продукции, в частности, различного рода смол, композиций на их основе, вызывает необходимость проведения длительных процедур очистки, промывки вискозиметра, увеличивает трудоемкость и снижает оперативность контроля, что влияет на качество продукции.

В подобной ситуации целесообразно применение бесконтактных методов, в которых характеристикой вязкости является ответная реакция поверхности жидкости на внешнее воздействие (струя газа, акустические волны). В результате такого воздействия на поверхности образуется углубление, при этом поверхностные слои жидкости приводятся в движение. Достоинством пневматических методов является то, что они отвечают специальным требованиям применения технологии и устройств в условиях пожаро- и взрывоопасных производств, объектов или материалов и позволяют по сравнению с другими бесконтактными методами проводить контроль при различных температурах, а также повысить его оперативность.

Режимы импульсного пневматического воздействия обладают преимуществами в сравнении с непрерывным, поскольку существенно снижается влияние таких факторов, как наличие неоднородных включений твердых или газовых), а также они более эффективны по своему воздействию применительно к высоковязким жидкостям.

Исследования разработанных до настоящего времени пневматических, бесконтактных методов и устройств контроля вязкости с импульсным способом воздействия показали, что требуют дополнительного изучения вопросы выбора контролируемого параметра, такого как время деформации, теоретического описания процессов импульсного взаимодействия струи с поверхностью жидкости, а также возможности применения подобных методов для контроля высоковязких сред, в том числе в условиях их производства и применения.

Поэтому изучение процессов, происходящих при взаимодействии струи газа с поверхностью жидкости, и разработка на их основе бесконтактного метода и устройства контроля вязкости, в котором информативным параметром является время деформации поверхности жидкости на заданную величину, представляется актуальной задачей.

Цель работы заключается в создании бесконтактного метода контроля вязкости на основе исследования физических эффектов, возникающих при взаимодействии струи газа с поверхностью жидкости, зависящих от физико-механических свойств жидкости, и разработке устройства, позволяющего по сравнению с другими более оперативно проводить контроль высоковязких жидкостей в условиях их производства и применения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести обзор существующих методов контроля вязкости; осуществить теоретические и экспериментальные исследования процессов, происходящих в двухфазной системе "струя газа — жидкость" при воздействии пневматическим импульсом прямоугольной формы;

- разработать бесконтактный аэрогидродинамический метод контроля вязкости жидкостей;

- провести анализ погрешностей бесконтактного аэрогидродинамического метода контроля вязкости жидкостей;

- разработать устройство для реализации метода контроля вязкости жидкостей;

- осуществить экспериментальную проверку результатов работы.

Методы исследования. Основные задачи работы решались моделированием и анализом моделей процессов, происходящих в двухфазной системе "струя газа - жидкость". При проведении экспериментальных исследований использовались методы моделирования и статистического анализа. Аналитические методы исследований базируются на использовании механики сплошных сред, дифференциального и интегрального исчисления, теории измерений и метрологии.

Научная новизна. Экспериментально и теоретически изучены физические процессы, возникающие в двухфазной системе "струя газа -жидкость" при импульсном воздействии, положенные в основу разработанного бесконтактного метода контроля вязкости жидких веществ.

Разработано математическое описание метода контроля вязкости жидкости по параметрам роста углубления сферической области, создаваемой воздействием струи газа заданного расхода и направленной перпендикулярно к поверхности.

Предложен бесконтактный аэрогидродинамический метод контроля вязкости жидкости, основанный на измерении отношения времени прохождения нижней точкой границы раздела фаз фиксированного расстояния на контролируемой и образцовой жидкости при условии постоянства характеристик воздушной струи, температуры сред, позволяющий осуществить контроль высоковязких веществ в условиях их производства и применения.

Практическая ценность. Разработано бесконтактное аэрогидродинамическое устройство для контроля вязкости однородных и неоднородных жидких веществ. Осуществлен выбор размеров его основных конструктивных элементов.

Устройство для контроля вязкости признано изобретением и защищено патентом Российской Федерации.

Реализация результатов. Результаты теоретических и экспериментальных исследований автора прошли промышленные испытания и рекомендованы к внедрению на предприятиях ОАО "Тамбовмаш", ФГУП "Ревтруд", в частности, для контроля вязкости композиции на основе эпоксидной смолы, применяемой для заливки ручек электрокипятильников.

Работа выполнена при участии в проекте НТП "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники", подпрограмма (210) "Управление качеством продукции и услуг" (2002—2003 гг.).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на 5-й Международной научно-технической конференции "Измерение, контроль, информатизация " (г. Барнаул, 2004 г.); II Международной научно-технической конференции "Материалы и технологии XXI века" (г. Пенза, 2004 г.); школе-семинаре молодых ученых "Метрология, стандартизация, сертификация и управление качеством продукции" (г. Тамбов, 2003 г.); VIII научной конференции ТГТУ (г. Тамбов, 2003 г.); Пятой международной теплофизической школе "Теплофизические измерения при контроле и управлении качеством" (г. Тамбов, 2004 г.); VII Всероссийской научно-технической конференции "Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического моделирования" (г. Тамбов, 2004 г.); Шестой международной теплофизической школе "Теплофизика в энергосбережении и управлении качеством" (г. Тамбов, 2007 г.); XIII научной конференции ТГТУ "Фундаментальные и прикладные исследования, инновационные технологии, профессиональное образование" (г. Тамбов, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, получен 1 патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Основная часть диссертации изложена на 117 страницах машинописного текста, содержит 43 рисунка и 3 таблицы. Список литературы включает 114 наименований.

Основные результаты и выводы по работе

1. Анализ существующих бесконтактных струйных методов показал, что наиболее целесообразным для контроля вязкости высоковязких жидкостей является применение импульсного воздействия, которое обладает рядом преимуществ, такими как: оперативность, отсутствие контакта рабочего сопла с контролируемой жидкостью, возможность применения для высоковязких, неоднородных жидкостей, однако возможности и сферы применения которого требуют дополнительного исследования.

2. На основе анализа процесса роста углубления ^ получена математическая модель процесса формирования углубления, связывающая время достижения углублением определенной величины с физико-механическими свойствами контролируемого вещества в условиях постоянства характеристик воздействующего потока, а также температуры среды.

3. Анализ влияния отдельных сил, действующих со стороны жидкости, показал незначительность инерционной силы. Исключение инерционной составляющей из уравнения баланса сил позволяет получить более простую аналитическую зависимость, связывающую глубину лунки с временем ее формирования.

4. Предложен бесконтактный струйный аэрогидродинамический метод контроля вязкости по времени достижения лункой заданного значения глубины, положенный в основу относительного метода контроля вязкости по отношению времени деформации контролируемой и образцовой жидкостей.

5. Разработано устройство, реализующее метод бесконтактного контроля вязкости, позволяющее контролировать высоковязкие, неоднородные жидкости и отличающееся тем, что контроль проводится на стадии роста деформации на поверхности раздела фаз при воздействии вертикальной турбулентной струей с минимальным временем нарастания скорости струи. Оригинальное устройство признано изобретением и защищено патентом РФ.

6. Проведенная оценка погрешности показала, что для жидкостей с вязкостью 19.230 Па-с, при выполнении требований к внешним условиям и параметрам воздушной струи относительная погрешность метода контроля вязкости не превышает 5 %.

7. Разработан электромеханический генератор турбулентной струи, позволяющий получить пневматические импульсы прямоугольной формы с минимальным временем формирования переднего фронта и отсутствием спутной струи.

8. Результаты теоретических и экспериментальных исследований прошли промышленные испытания и рекомендованы к внедрению на предприятиях ОАО "Тамбовмаш", ФГУП "Ревтруд", кроме того, они используются в научно-исследовательской и учебной работе Тамбовского государственного технического университета.

1. Гализдра, В.И. Бесконтактный аэрогидродинамический метод измерения вязкости жидких веществ / В.И. Гализдра, М.М. Мордасов //Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2000. — Т. 66, № 6. - С. 37-39.

2. Пневматические методы измерения вязкости жидких сред / М.М. Мордасов, Ю.Ф. Мартемьянов, В.И. Гализдра, A.A. Тышкевич; Тамб. гос. техн. ун-т. Тамбов, 2001. - 19с. - Деп. в ВИНИТИ

3. Фукс, Г. И. Вязкость и пластичность нефтепродуктов / Г.И. Фукс. -М.; Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003. 328 с.

4. Гораздовский, Т.Я. Экспериментальные методы и принципиальные схемы средств реологических исследований: метод, указания для выбора метода и средств реологических исследований / Т.Я. Гораздовский, Л.Ф. Сарбатова. М.: Изд-во Мое. гос. ГМИ, 1976. - Ч. 1, 2.

5. ГОСТ 8420-74. Материалы лакокрасочные. Методы определения условной вязкости. Взамен ГОСТ 8420-57; введ. 1975-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2004. - 7 с.

6. ГОСТ Р 52020-2003. Материалы лакокрасочные водно-дисперсионные. Общие технические условия. Введ. 2004-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2001. - Ш, 11 с.

7. ГОСТ 6258-85. Нефтепродукты. Метод определения условной вязкости. Взамен ГОСТ 6258-52; введ. 1986-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1985.- 6 с.

8. ГОСТ 3164-78. Масло вазелиновое медицинское. Технические условия. Взамен ГОСТ 3164-52; введ. 1980-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1986. — 6 с.

9. ГОСТ 10585-99. Топливо нефтяное. Мазут. Технические условия. Взамен ГОСТ 10585-75; введ 2001-01-01. - Минск: Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации; М.: Изд-во стандартов. -2001.-III, 7 с.

10. ГОСТ Р 51692-2000. Олифы. Общие технические условия. -Введ. 2002-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 2001.-III, 7 с.

11. ГОСТ 9070-75. Вискозиметры для определения условной вязкости лакокрасочных материалов. Технические условия. — Взамен ГОСТ 9070-59; введ. 1977-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1987. - 8 с.

12. ГОСТ 6990-75. Масло касторовое сульфированное. Технические условия. Взамен ГОСТ 6990-54; введ. 1977-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1987. - 9 с.

13. Лившиц, М.Л. Технический анализ и контроль производства лаков и красок / М.Л. Лившиц. М.: Высш. шк., 1987. - 264 е.: ил.

14. ГОСТ 7163-84. Нефтепродукты. Метод определения вязкости автоматическим капиллярным вискозиметром. Взамен ГОСТ 7163-63; введ. 1985-01-07. -М.: Изд-во стандартов, 1985. - 12 с.

15. ГОСТ 10587-84. Смолы эпоксидно-диановые неотвержденные. Технические условия. Взамен ГОСТ 10587-76; введ. 1985-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1989. — 12 с.

16. A.c. 1430828 СССР, МКИ G01 N 11/16. Устройство для измерения вязкости / М.М. Мордасов, В.И. Гализдра, Д.А.Дмитриев. № 4201288/24-25; заявл. 03.03.87; опубл. 15.10.88, Бюл. № 38.- 4 с.

17. A.c. 1385032 СССР, МКИ GOl N 11/16. Устройство для измерения вязкости / М.М. Мордасов, В.И. Гализдра. № 3915917/31- 25; заявл. 07.11.86; опубл. 30.03.88, Бюл. № 12. - 3 с.

18. A.c. 2172941 РФ, МКИ G01 N 11/00. Устройство для измерения вязкости жидкости / М.М. Мордасов, A.B. Трофимов, С.А. Трофимов. № 2000116376/28; заявл. 20.06.2000; опубл. 27.08.01, Бюл. № 24. -4 с.

19. A.c. 2208776 РФ, МКИ G01 N 11/10. Способ определения вязкости жидкости / C.B. Мищенко, М.М. Мордасов, A.B. Трофимов, С.А. Трофимов. № 2001110514/28; заявл. 17.04.01; опубл. 20.07.03, Бюл. № 20. -4 с.

20. A.c. 2199728 РФ, МКИ G01 N 11/00. Способ измерения вязкости жидкости / М.М. Мордасов, A.B. Трофимов, С.А. Трофимов. № 2000126693/28; заявл. 23.10.2000; опубл. 27.02.03, Бюл. №6.-3 с.

21. A.c. 1260747 СССР, МКИ G01 N 11/16. Устройство для измерения вязкости / М.М. Мордасов, В.И. Гализдра. № 3915917; заявл. 26.06.85; опубл. 30.09.86, Бюл. № 36. - 4 с.

22. US 5024080 Int.Cl. G01 N 11/00. Paint viscosity monitoring system and method / Peter G. Backes. № 503586; filed 03.04.90; pub. 18.06.91. -6 c.

23. GB 2192987 A Int.Cl. G01 N 11/00 9/00 13/00. A device for measuring physical properties of liquids / Stefan Nowinski. № 8717205; filed 21.07.87; pub. 27.01.88.-4 c.

24. A.c. 2211444 РФ, МКИ G01 N 11/16. Способ измерения вязкости жидкости по ее колебаниям / C.B. Мищенко, Д.М. Мордасов, М.М. Мордасов.- № 2001115897/28; заявл. 06.08.01; опубл. 27.08.03, Бюл. № 26. -Зс.

25. A.c. 1627921 СССР, МКИ G01 N 11/16. Устройство для измерения вязкости жидкостей / М.М. Мордасов. № 4678368; заявл. 14.04.89; опубл. 15.02.91, Бюл. №6.-4 с.

26. A.c. 1827585 СССР, МКИ G01 N 11/00. Способ контроля вязкости жидкости / М.М. Мордасов, В.И. Гализдра. № 4908012; заявл. 02.05.91; опубл. 15.07.93, Бюл. № 26. - 2 с.

27. A.c. 492787 СССР, МКИ G01 N 11/08. Способ измерения вязкости жидкости по ее колебаниям / М.М. Мордасов, Ю.С. Шаталов. № 1940130/26-25; заявл. 09.07.73; опубл. 25.11.75, Бюл. № 43. - 2с.

28. A.c. 2199728 РФ, МКИ G01 N 11/00. Способ измерения вязкости жидкости / М.М. Мордасов, A.B. Трофимов, С.А. Трофимов. № 2000126693/28; заявл. 23.10.2000; опубл. 27.02.03, Бюл. № 6. - 3 с.

29. Гализдра, В.И. Математическое описание аэрогидродинамического преобразователя физико-механических свойств жидких сред / В.И. Гализдра, М.М. Мордасов // Вестник Тамб.гос.техн.ун-та. 1997. - Т. 3, № 1-2. - С. 40-45

30. Гализдра, В.И. Аэрогидродинамические бесконтактные способы и средства контроля физико-механических свойств жидких сред: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.11.13 / В.И. Гализдра. М., 1991. - 16 с.

31. Милошевич, X. Численное моделирование процесса взаимодействия струи кислорода с жидким металлом в сталеплавильном конвертере / X. Милошевич, А.Д. Рычков // Вычислительная техника. -1998.- Т.З, № 6. С.54-62.

32. Теория турбулентных струй / Г.Н. Абрамович, Т.А. Гиршович, С.Ю. Крашенинников, А.Н. Секундов, И.П. Смирнова. -М.: Наука, 1984. -716 с.

33. Абрамович, Г.Н. Прикладная газовая динамика / Г.Н. Абрамович. -М.: Наука, 1991. Т.1. - 600 с.

34. Турбулентные сдвиговые течения / под ред. A.C. Гиневского. -М.: Машиностроение, 1982. 432 с.

35. Гиневский, A.C. Теория турбулентных струй и следов / A.C. Гиневский. — М.: Машиностроение, 1969. 400 с.

36. Котляр, Я.М. Методы математической физики и задачи гидроаэродинамики /Я.М. Котляр. М.: Высш. шк., 1991. - 208 е.: ил.

37. Воропаев, Г.А. Моделирование турбулентных сложных течений / Г.А. Воропаев, Ю.А. Птуха. Киев: Наук, думка, 1991. - 168 с.

38. Седов, Л.И. Методы подобия и размерности в механике / Л.И. Седов. М.: Наука, 1977. - 440 с.

39. Дрофман, JI.А. Гидродинамическое сопротивление и теплоотдача вращающихся тел / JI.A. Дрофман. М.: Физматгиз, 1960. - 320 с.

40. Ландау, Л. Д. Теоретическая физика: в 10 т. T. VI. Гидродинамика. / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. 3-е изд., перераб. - М.: Наука, 1986.-736 с.

41. Либби, П. Турбулентные течения реагирующих газов / П. Либби, Ф. Вильям. М.: Мир, 1983. - 325 с.

42. Абрамович, Г.И. Теория турбулентных струй / Г.И Абрамович. -М.: Физматгиз, 1960. 715 с.

43. Механика неоднородных и турбулентных потоков / под ред. В.В. Струминского. -М.: Наука, 1989. 248 с.

44. Rosler, R.S. Impigement of gas jets on liquid surface / R.S. Rosler, G.H. Stewart // J.Fluid.Mech. 1968 - V. 31, part 1. - P. 168-174

45. Жигулев, B.H. Возникновение турбулентности. Динамическая теория возбуждения и развития неустойчивости в пограничных слоях / В.Н. Жигулев, A.M. Тумин. Новосибирск: Наука, 1987. - 283 е.: ил.

46. Лотов, К.В. Физика сплошных сред / К.В. Лотов. М.; Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2002. - 144 е.: ил.

47. Залманзон, Л.А. Теория элементов пневмоники / Л.А Залманзон. -М.: Наука, 1969.-508 с.

48. Абрамович, Г.Н. Прикладная газовая динамика / Г.Н. Абрамович -М.: Наука, 1969.-824 с.

49. Механика жидкости и газа / С.И. Аверин, А.Н. Минаев, C.B. Швыдкий, Ю.Г. Ярошенко. М.: Металлургия , 1987. - 304 с.

50. Дейч, М.Е. Техническая газодинамика / М.Е. Дейч. М.: Энергия, 1974.-360 с.

51. Пирумов, У.Г. Газовая динамика сопел / У.Г. Пирумов, Г.С. Росляков.- М.: Наука, 1990.- 368 е.: ил.

52. Гришин, A.M. Проникновение газовой струи в металлический расплав в конверторе / A.M. Гришин, К.С. Горбунов // Инженерно-физический журнал. 1980. - Т.38, № 1. - С. 162-163.

53. Годунов, C.K. Элементы механики сплошных сред и законы сохранения / С.К.Годунов, Е.И. Роменский. Новосибирск: Научная книга, 1990. - Т. 4. - 280 е.: ил. - (Университетская серия).

54. Милн-Томсон, J1.H. Теоретическая гидродинамика: пер. с англ. / JI.H. Милн-Томсон; под ред. Н.Н.Моисеева. М.: Мир, 1964.- 660 е.: ил.

55. Чжень, П. Отрывные течения / П. Чжень. М.: Мир, 1972. -Т. 1,2,3.

56. Крашенинников, С.Ю. Распространение турбулентной струи, соударяющейся с плоской поверхностью / С.Ю. Крашенинников, О.В. Яковлевский // Известия Академии наук СССР. Механика жидкости и газа. 1966.-№4.-С. 63-74

57. Секундов, А.Н. Исследования взаимодействия струи с близко расположенными экранами / А.Н. Секундов, О.В. Яковлевский // Известия Академии наук СССР. Механика и машиностроение. 1964. - № 1. - С. 4556

58. Сычев, А.Т. Результаты исследования затопленной турбулентной струи, набегающей на плоскость гладкого потолка / А.Т. Сычев // Инженерно-физический журнал. 1964. - Т. 7, № 3. — С. 46-54

59. Волков, К.Н. Взаимодействие круглой турбулентной струи с плоской преградой / К.Н. Волков // Прикладная механика и техническая физика. 2007.- Т. 48, № 1. - С. 55-67

60. Андреев, А.Е. О параметрах отрывной зоны перед струйным препятствием / А.Е. Андреев, В.Н. Шманенков // Известия Академии наук СССР. Механика жидкости и газа.- 1975. № 2. - С. 113-118.

61. Клевцов, А.Г. Струйные течения и их применение в промышленных печах /А.Г. Клевцов. М.: Металлургия, 1988. - 152 с.

62. Goossens, L.H.J. Reservoir destratification with bubble columns / L.HJ. Goossens. Delft: University Press, 1979.- 124 p.

63. Kobus, H. Bemessungsgrundladen und Anwendungen fur Luftscheier im Wasserbau / H. Kobus, E. Bielefeld. Schmidt: Verlag, 1973. -112 p.

64. Илизаров, Л.И. Экспериментальное исследование струи во встречном потоке / Л.И. Илизаров, A.C. Гиневский // Промышленная аэродинамика. М., 1962. - Вып. 23.- С. 34 -41 .

65. Rajaratnam, N. Turbulent jets / N. Rajaratnam. Amsterdam: Elsevier, 1976.- 114 p.

66. Благов, B.B. Глубина проникновения струи, инжектируемой в набегающий поток/ В.В. Благов, Н.Е. Масякин, М.Н. Полянский // Известия Академии наук СССР. Механика жидкости и газа. 1980.- № 4. -С. 151-154.

67. Моди, Акутсу. Влияние ограничивающих поток стенок на обтекание сфер в диапазоне чисел Рейнольдса от 30 до 2000 / Акутсу Моди // Теоретические основы инженерных расчетов. 1984.- Т. 106, № 1. - С. 138-145.

68. Tachibana Motoyoshi. Side-wall effect of circular cylinder vessels on drag of circular disk falling with constant velocity / Tachibana Motoyoshi, Nozawa Noritsugu // Trans. Jap. Soc. Mech. Eng. B. 1989. - v. 55, № 519. - P. 33-77.

69. Баптизманский, В.И. Размеры реакционной зоны при продувке металла кислородом сверху / В.И. Баптизманский, Г.Д. Щедрин, К.С. Просвирин // Известия вузов. Сер. Черная металлургия. 1975.- № 10.- С. 44-48.

70. Баптизманский, В.И. Размеры реакционной зоны при продувке металла кислородом сверху / В.И. Баптизманский, Г.Д. Щедрин, К.С. Просвирин // Известия вузов. Сер. Черная металлургия. 1975.- № 12.- С. 46-50.

71. Коваль, В.П. Математическое моделирование движения жидкости в осесимметричной ванне под действием вдуваемой струи / В.П. Коваль, A.B. Потапов // Инженерно- физический журнал. 1977. - Т. 32, № 3,-С. 443-448.

72. Шлихтинг, Г. Теория пограничного слоя / Г. Шлихтинг. — М.: Наука, 1974.-711с.

73. Шевелев, Ю.Д. Трехмерные задачи теории пограничного слоя/ Ю.Д. Шевелев. -М.: Наука, 1977. 223 с.

74. Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа / Л.Г. Лойцянский. -М.: Наука, 1970.-903 с.

75. Седов, Л.И. Механика сплошной среды / Л.И. Седов. М.: Наука, 1983.- Т. 1.- 528 е.; Т. 2. - 560 с.

76. Батунер, Л.М. Математические методы в химической технике / Л.М. Батунер, М.Е. Позин. М.: Химия, 1968. - 824 с.

77. Королюк, B.C. Справочник по теории вероятностей и математической статистике / B.C. Королюк, H.H. Портенко, A.B. Скороходов. М.: Наука, 1985. - 640 с.

78. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. М.: Наука, 1974. - 832 с.

79. Бронштейн, И.Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. М.: Наука, 1980. -976 с.

80. Pero, К.Г. Метрологическая обработка результатов технических измерений: справ, пособие / К.Г. Pero. Киев: Техника, 1987. - 128 с.

81. Новицкий, П.В. Оценка погрешностей результатов измерений / П.В. Новицкий, И.А. Зоргаф. Л.: Энергоатомиздат, 1991. - 304 е.: ил.

82. Механика контактных взаимодействий / под ред. И.И. Воровича, В.М. Александрова. М.: Физматлит, 2001. - 672 с.

83. Нигматулин, Р.И. Динамика многофазных сред: в 2 т. М.: Наука, 1987. - Т. 1. -464 е.; Т. 2.-360 с.

84. Иевлев, В.М. Турбулентное движение высокотемпературных сплошных сред / В.М. Иевлев. М.: Наука, 1975. - 173 с.

85. Каганов, Ю.С. Возникновение турбулентности в пограничном слое / Ю.С. Каганов, В.В. Козлов, В.Я. Левченко. Новосибирск: Наука, 1982.-151 с.

86. Кузнецов, В.Р. Турбулентность и горение / В.Р. Кузнецов, В.А. Сабельников. М.: Наука, 1986. - 287 с.

87. Кочин, Н.Е. Теоретическая гидромеханика: в 2 т. / Н.Е. Кочин, И.А. Кибель, Н.В. Розе; под ред. И.А. Кибеля. М.: Физматгиз, 1963. - Т. 1. -584 с.; Т. 2.-728 с.

88. Биркгоф, Г. Струи, следы и каверны/ Г. Биркгоф, Э. Сарантонелло.-М.: Мир, 1964.- 467 е.: ил.

89. Накоряков, В.Е. Волновая динамика газо- и парождкостных сред/ В.Е. Накоряков, Б.Г. Покусаев, И.Р. Шрейбер .- М.: Энергоатомиздат, 1990.- 248 е.: ил.

90. Дворкин, В.И. Метрология и обеспечение качества количественного химического анализа / В.И. Дворкин. М.: Химия, 2001. -263 с.

91. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. М.: Наука, 1976.-279 с.

92. Дворяшин, Б.В. Основы метрологии и радиоизмерения: учеб. пособие для вузов/ Б.В. Дворяшин. М.: Радио и связь, 1993. - 320 е.: ил.

93. Ибрагимов, И.А. Элементы и системы пневмоавтоматики / И.А. Ибрагимов, Н.Г. Фарзане, JI.B. Илясов М.: Высш. шк., 1975. - 360 е.: ил.

94. Берендс, Т.К. Элементы и схемы пневмоавтоматики / Т.К. Берендс, Т.К. Ефремова, A.A. Тагаевская. М.: Машиностроение, 1968. -312 с.

95. Струйная техника автоматического управления. М.: Наука, 1965.-309 с.

96. Дмитриев, В.Н. Основы пневмоавтоматики / В.Н. Дмитриев, В.Г. Градецкий. М.: Машиностроение, 1973. - 360 с.

97. Пневматические устройства и системы в машиностроении: Справочник. / Е.В. Герц, А.И. Кудрявцев, О.В. Ложкин и др.. М.: Машиностроение, 1981.-408с.: ил.

98. Бойко, В.М. Исследование динамики распространения воздушных импульсных струй, создаваемых пневмоимпульсными генераторами / В.М. Бойко, В.Ф. Чиркашенко // Теплофизика и аэромеханика. 1999. - Т.6, № 3. - С. 341-350.

99. Гребенникова, Н.М. Генератор пульсаций газовых струй / Н.М. Гребенникова, М.М. Мордасов // Измерение контроль, информатизация: материалы 5-й Междунар. науч.-техн. конф., 1-3 июня 2004 г.- Барнаул, 2004.-С. 152-156.

100. ГОСТ 18481-81. Ареометры и цилиндры стеклянные. Общие технические условия. Взамен ГОСТ 18481-73; введ 1983-01-01.- М.: Изд-во стандартов, 1982. -23 с.

101. Гребенникова, Н.М. Бесконтактный пневматический контроль вязкости жидкостей / Н.М. Гребенникова, М.М. Мордасов, М.М. Козадаева; Тамб. гос. техн. ун-т. Тамбов, 2005. - 41 е.: ил. - Деп. в ВИНИТИ

102. Гребенникова, Н.М. Установка для исследования динамики взаимодействия струи газа с вязкой жидкостью / Н.М. Гребенникова // Теплофизика в энергосбережении и управлении качеством: материалы VI междунар. теплофиз. шк.- Тамбов, 2007. С. 212-213.

103. Гребенникова, Н.М. Пневматический метод контроля вязкости жидкостей / Н.М. Гребенникова, М.М. Мордасов // Вестник Тамб. гос. техн. ун-та. 2005.- Т. 11, № 1а. - С. 81-87.

104. Гребенникова, Н.М. Пневматический метод контроля вязкости жидкостей. / М.М. Мордасов, Н.М. Гребенникова // Теплофизические измерения при контроле и управлении качеством: материалы V междунар. теплофиз. шк . Тамбов, 2004. - С. 260 - 261.

105. Пат. 2241975 Российская Федерация, МКИ G 01 №11/16. Устройство для измерения вязкости / Д.М. Мордасов, М.М. Мордасов, Н.М. Гребенникова. № 2002104149/28; заявл. 14.02.2002; опубл. 10.12.2004, Бюл. № 34.-4 с.

106. Гребенникова, Н.М. Применение вынужденных колебаний для контроля вязкости жидких веществ / Н.М. Гребенникова, М.М. Мордасов // Труды Тамб. гос. техн. ун-та / Тамб гос. техн. ун-т. Тамбов, 2004.- Вып. 15-С. 153 - 154.

107. Гребенникова, Н.М. Импульсный аэродинамический метод измерения вязкости жидкостей / Н.М. Гребенникова, М.М. Мордасов // VIII науч. конф. Тамб. гос. техн. ун-та: пленар. докл. и крат, тез.- Тамбов, 2003. С. 75.и

108. ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

109. ТАМБОВСКИЙ ЗАВОД «РЕВОЛЮЦИОННЫЙ ТРУД»392000, г. Тамбов, ул. Коммунальная, 51 Тел./факс (075-2) 72-05-76 Телетайп: «РИТМ» 226192 E-mail: revtmdoasup@ tmb.ru1. Дир,v;

110. РЕВТРУД" бровский 00 6 года1. На №от1. А -К Т •иопытания устройотва бесконтактного Г"~~ "'"измерения вязкости.

111. Погрешность измерений вязкооти не превышает 8%.

112. Экспериментальная -установка удовлетворяет требованиям ТУ 2312-017-12288779-2003 и может быть рекомендована для производства в малую серию'для олужб аналитического контроля предприятий.

113. Представители Ф1*УЛ '73%РЕВТОТ"1. А. Белов1. Хлг1. С. К. Малахов1. ЛИ ТГТУ .М.Мордасов1. Н.М.Гребенникова1. Исполненонсх. Нч. дата)1. Вдело №1. ПОЛШНИ1. Пход №1.h

114. ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

115. ТАМБОВСКИЙ ЗАВОД «РЕВОЛЮЦИОННЫЙ ТРУД»392000, г.Тамбов, ул. Коммунальная, 51 Тел./факс (075-2) 72-05-76 Телетайп: «РИТМ» 226192 E-mail: revtrudoasup@ tmb.ru1. На № отlyvlti'i'JrjVj

116. ТЗ"РЕВТРУД" Дубровский 200 г.1. АКТ 0 ВНЕДРЕНИИ.

117. ЕРЖДАЮ" pe'H^fJ^o научной 0"ТГТУ"1. Дворецкий ¿£200£ г.

118. Использование разработанной установки позволяет повысить экс-прессность и достоверность контроля вязкости, что в итоге повышает показатели качества готового продукта.1. Исполнено.В дело №исх. дата) ("одийсй")"1. Вход. Я»

119. Разработанная установка внедрена на ФГУП "ТЗ" РЕВТРУД" для определения вязкости металлололимерных композиций типа "ЦИНОТАН" и др. аналогичные.

120. Ожидаемый экономический эффект от использования установки контроля вязкости составит более БО тыс. руб. в год.

121. Открытое акционерное общество1. Тамбовмаш"

122. Россия, 392010, г. Тамбов, пр. Монтажников, 10

123. Телефон (8-475-2) 53-77-30, Факс (8-475-2) 55-23-17

124. E-mail: maiI@tambovmash.ru;1.ternet: www.tambovmash.ru1. ОКПО 058080141. ОГРН !026801223679

125. ИНН/КПП 6829000130/6832010011. ЕРЖДАЮ»1. Мечковский Л.В. 200года

126. АКТ ИСПЫТАНИЯ устройство бесконтактного измерения вязкости

127. Проведенные испытания подтверждают возможность бесконтактного контроля вязкости. Погрешность измерений не превысила 5 %.

128. Устройство может быть рекомендовано для производства в малую серию для служб аналитического контроля.

129. Представители ОАО "Тамбовмаш"jffr/Л.С. Кузнецова1. Представители ТГТУ

130. Д.М. Мордасов Н.М. Гребенникова1. АКТ о внедрении

131. Применение, разработанной системы позволит повысить оперативность контроля вязкости, что в итоге обуславливает повышение показателей качества готового продукта.

132. Устройство бесконтактного контроля вязкости эпоксидной композиции разработано соискателем кафедры "Автоматизированные системы и приборы" ГОУ ВПО "ТГТУ" Гребенниковой Наталией Михайловной под руководством д.т.н. Мордасова Д.М.

133. Разработанное устройство контроля вязкости (жидкость) после проведения промышленных испытаний может быть внедрено на ОАО "Тамбовмаш".

134. Планируемый экономический эффект от использования устройства контроля вязкости составит более 70 тыс. рублей в год.

135. От ОАО "Тамбовмаш" зам. технического дшэектооа1. От ГОУ ВПО "ТГТУи