Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Диагностика свойств жидкости на границах раздела гетерогенных сред Лескова Светлана Сергеевна

Диагностика свойств жидкости на границах раздела гетерогенных сред
<
Диагностика свойств жидкости на границах раздела гетерогенных сред Диагностика свойств жидкости на границах раздела гетерогенных сред Диагностика свойств жидкости на границах раздела гетерогенных сред Диагностика свойств жидкости на границах раздела гетерогенных сред Диагностика свойств жидкости на границах раздела гетерогенных сред Диагностика свойств жидкости на границах раздела гетерогенных сред Диагностика свойств жидкости на границах раздела гетерогенных сред Диагностика свойств жидкости на границах раздела гетерогенных сред Диагностика свойств жидкости на границах раздела гетерогенных сред
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Лескова Светлана Сергеевна. Диагностика свойств жидкости на границах раздела гетерогенных сред : Дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.04.01 Барнаул, 2006 149 с. РГБ ОД, 61:06-1/1039

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Математические модели и методы исследования поверхностных свойств жидкостей 8

1.1 Обзор моделей оценки физических свойств жидкостей 8

1.2. Анализ и обзор технических решений устройств по измерению поверхностного натяжения жидкостей и краевого угла 13

1.3. Обзор устройств по измерению напряжения начального сдвига 19

1.4. Устройства по измерению вязкости и статического давления в потоке жидкости 23

1.4.1. Устройства по измерению вязкости 23

1.4.2. Устройства по измерению статического давления в потоке жидкости 25

ГЛАВА 2. Модели оценки поверхностного натяжения и вязкости жидкости 29

2.1. Оценка коэффициента поверхностного натяжения и высоты капиллярного поднятия 29

2.2. Изучение зависимости вязкости от параметров Ван-дер-Ваальса 35

ГЛАВА 3. Методы и приборы для измерения поверхностного натяжения, напряжения сдвига и вязкости жидкости 45

3.1. Исследование напряжения начального сдвига 45

3.1.1. Исследование напряжения начального сдвига на плоскости, связанное с началом движения пластины в жидкости 45

3.1.2. Исследование напряжения начального сдвига в капилляре...48

3.1.3. Анализ результатов и их обсуждение 51

3.1.4. Ошибки измерения 52

3.2. Экспериментальные методики исследования поверхностного натяжения жидкости 53

3.2.1. Экспериментальное исследование гистерезиса смачивания с помощью плоского капилляра 53

3.2.2. Исследование гистерезиса смачивания с помощью цилиндрического капилляра 65

3.2.3. Оценка коэффициента поверхностного натяжения жидкостей по величине деформации формы мениска в капилляре 75

3.2.4. Описание результатов и их обсуждение 79

3.2.5. Погрешность измерения 81

3.3. Вискозиметр Гесса и его использование для измерения вязкости жидкости 82

3.3.1. Установка для измерения вязкости жидкости. Методика и результаты эксперимента 82

3.3.2. Анализ ошибок измерения 84

ГЛАВА 4. Измерение статической составляющей давления в потоке жидкости 85

4.1. Оценка геометрии конструкции датчика статического давления с использованием коэффициента поверхностного натяжения жидкостей 85

4.2. Методика и результаты эксперимента 91

4.3. Погрешности измерений 93

Заключение 94

Список литературы 95

Приложение 106

Введение к работе

А ктуальность:

Знание поверхностных свойств жидкостей необходимо во многих отраслях промышленности: в химической технологии, в нефтедобывающей и перерабатывающей промышленности, в хроматографии и фармакологии при приготовлении различных лекарств.

Долгое время считалось, что в ньютоновской жидкости отсутствует напряжение начального сдвига. Только в последнее время появились работы, в которых упоминалось о существовании напряжения начального сдвига у всех жидкостей, включая ньютоновские [1-6].

Наличие начального напряжения сдвига и прилипание жидкости к твердым стенкам существенно отличают реальную жидкость от идеальной. Некоторые жидкости, особенно важные в практическом отношении, например вода, глицерин и масло, во многих случаях можно считать ньютоновскими жидкостями. Начальное напряжение сдвига в них в общем и целом остается малым и сказывается лишь на начальном этапе движения жидкости.

В соответствиии с представлениями Ребиндера [7], все жидкости по форме зависимости их вязкости от напряжения сдвига могут быть разделены на истинно вязкие и структурированные. Для истинно вязких или ньютоновских жидкостей характерно постоянство вязкости при всех значениях напряжений. У структурированных, неньютоновских жидкостей, имеются две области напряжений с постоянными значениями вязкости. В одной из них, где структура практически не разрушена, вязкость имеет наибольшее значение; в другой, где структура разрушена полностью, вязкость имеет наименьшее значение. В промежуточной области вязкость плавно меняется от максимальной до минимальной величины. Вода долгое время относилась к ньютоновским жидкостям. Только в результате использования фильтрационных вискозиметров с малым размером капилляров было обнаружено неподчинение воды закону Ньютона при малых значениях напряжения сдвига [8].

В настоящей работе рассматриваются реальные жидкости, и проводится исследование начальных напряжений сдвига, коэффициента поверхностного натяжения и вязкого трения для различных жидкостей. Данные исследования актуальны в различных областях науки, особенно при изучении поверхностных свойств мембран клеток, соприкасающихся с кровью, лимфой; при исследовании пористых структур, а также при изучении свойств структурированных жидкостей на основе нефти.

Диссертация посвящена разработке методов экспериментального исследования поверхностных свойств жидкости, в частности поверхностного натяжения, напряжения начального сдвига, вязкости и построению соответствующих математических моделей.

Цель работы.

Основной целью работы являлось разработка экспериментальных методик для изучения свойств жидкости на границах раздела. Для достижения этой цели требовалось разработать экспериментальные установки для определения напряжения начального сдвига, коэффициента поверхностного натяжения, вязкости и исследовать с их помощью некоторые специфические жидкости, такие как кровь, масло рапс, трансформаторное масло, анилин. При этом ставились следующие задачи:

Разработка методов измерения напряжения начального сдвига и изготовление соответствующего экспериментального стенда.

Разработка методов измерения поверхностного натяжения и изготовление соответствующих экспериментальных установок.

Усовершенствование метода измерения вязкости крови с использованием вискозиметра Гесса.

Теоретическая оценка поверхностных свойств жидкости.

5. Экспериментальная оценка размера щели в датчике статического давления, на основе измерения капиллярного смачивания.

Практическая значимость

1. Разработан новый метод и изготовлен экспериментальный стенд, позволяющий измерить начальное напряжение сдвига жидкости.

Разработана методика и изготовлена экспериментальная установка для измерения поверхностного натяжения жидкостей на границе раздела гетерогенных сред.

Предложена усовершенствованная методика измерения относительной вязкости крови с помощью вискозиметра Гесса.

Изготовлен и апробирован датчик статического давления в потоках неизвестной направленности.

Научная новизна работы

Впервые прямыми измерениями получены численные значения касательного напряжения сдвига у воды, спирта, глицерина.

Уточнена формула Лапласа для высоты капиллярного поднятия жидкости с учетом силы трения.

Предложена модель для теоретической оценки величины коэффициента поверхностного натяжения жидкости.

Впервые выявлено влияние трения жидкой пленки на измеренные значения относительной вязкости в двухтрубчатых вискозиметрах.

Основные положения, представляемые к защите

Новый метод измерения касательного напряжения сдвига.

Новый метод измерения поверхностного натяжения жидкостей.

Усовершенствованный метод измерения относительной вязкости крови с использованием вискозиметра Гесса.

Экспериментальный стенд, включающий установки по измерению поверхностного натяжения и напряжения начального сдвига.

Теоретическая оценка величины поверхностного натяжения, описанного потенциалом Леннарда-Джонса с учетом парного взаимодействия молекул.

Анализ и обзор технических решений устройств по измерению поверхностного натяжения жидкостей и краевого угла

Если поверхность представляет собой границу раздела двух однородных веществ (рис. 1.1), при образовании которой на каждую молекулу вещества 2 приходится N молекул вещества 1, и молекулы этих веществ взаимодействуют главным образом со своими ближайшими соседями, средние расстояния до которых равны Г\ и г2 соответственно (для определенности здесь и далее мы будем считать Г\ г2), то изменение свободной энергии системы, которое соответствует изменению площади этой поверхности А51 = лг2 , равно где п\ и щ - число ближайших соседей (координационное число) молекулы внутри вещества 1 и вещества 2 соответственно, V\ и Уг — средние энергии парного взаимодействия молекул вещества 1 и 2 соответственно, Uu - средняя энергия взаимодействия поверхностной молекулы вещества 2 с поверхностным Таким образом, в работе [34] был получен коэффициент поверхностного натяжения в виде

Этот коэффициент может быть вычислен на основе микроскопических величин, относящихся к рассматриваемой системе. Проще всего рассчитать поверхностное натяжение для поверхности раздела конденсированного вещества 1 и разреженного газа 2 (примером такой поверхности может служить граница раздела между жидкостью и ее парами при нормальных условиях). Так как в этом случае r\«ri, выражение (1.4) существенно упрощается:Еще одним интересным примером применения формулы (1.4) является случай образования поверхности двумя однородными веществами с близкими концентрациями молекул. В этом случае следует ожидать, что средние расстояния между молекулами и координационные числа молекул этих веществ будут примерно одинаковыми (г/ &r2 = r, rtj &П2 = и), N = 1 и выражение (1.4) принимает вид: молекулы 1 с молекулой 2.

Ясно, что энергии взаимодействия молекул подобных веществ друг с другом будут тоже близкими {V\ « Vi » У\г), поэтому поверхностное натяжение на границе их раздела, как следует из формулы (1.6), должно быть мало. В частности, в тривиальном случае, когда и вещество 1, и вещество 2 состоят из одинаковых молекул, поверхностное натяжение (1.6) обращается в ноль. Этого и следовало ожидать: внутри однородного вещества никаких поверхностей, на образование которых затрачивалась бы энергия, не существует.

Во всех выше приведенных формулах (1.4 - 1.6) используются средние энергии парного взаимодействия молекул V\ и Vi, а также Un - средняя энергия взаимодействия поверхностной молекулы вещества 2 с поверхностным слоем, образованным N молекулами вещества 1, и их ближайшими соседями, что определяется не точно, даже по справочным данным. Не учитывается тот факт, что концентрация молекул на поверхности и внутри жидкости неодинакова: чем ближе к поверхности, тем концентрация молекул меньше.

Таким образом, наиболее предпочтительным для оценки коэффициента поверхностного натяжения является соотношение (1.2), в котором можно учесть зависимость концентрации молекул от расстояния до границы раздела.

В настоящее время исследования в области капиллярных и поверхностных сил продолжаются, что обусловлено как их важностью в различных областях науки, так и широким спектром практических приложений. Так, существуют работы, в которых описываются контактные и бесконтактные методы экспериментального исследования поверхностного натяжения жидкостей. На легкоподвижных границах «жидкость - газ» или «жидкость -жидкость» поверхностное натяжение можно измерить, например, по массе капли, отрывающейся от конца вертикальной трубки (сталагмометра); по величине максимального давления, необходимого для продавливания в жидкость пузырька газа; по форме капли, лежащей на твердой или жидкой поверхности. Данные методы описаны в работах Я.Е. Гегузина [35]; Э.М. Сульман, Н.В. Семагиной, В.Г. Матвеевой [36]; С. Оно, С. Кондо [37]; Захарченко В.Н. [38] и других.

Рассмотрим вышеуказанные методы и некоторые термодинамические соотношения, используемые для определения поверхностного натяжения. Поверхностное натяжение численно равно работе квазистатического процесса по созданию поверхности раздела фаз, отнесённой к единице площади этой Уравнения (1.7) лежат в основе ряда методов экспериментального изучения поверхностного натяжения. Их сущность можно понять, ознакомившись с модельными экспериментами Дюпре (рис. 1.2). На проволочную рамку А помещают прикрепленный к петелькам В и К проволочный барьер С, с прикрепленным грузом Р. Между барьером и рамкой находится тонкая плёнка жидкости. Если увеличить груз Р на очень малую величину dP, то барьер опустится вниз, пройдя некоторый путь dh. Это увеличит площадь плёнки на 2bdh (коэффициент 2 означает, что плёнка двусторонняя). Работа, совершаемая при перемещении груза, SA = Pdh..

Эта же работа по абсолютной величине SA = labdh. Следовательно, Сила отрыва кольца по этому методу измеряется с помощью крутильных весов. Вследствие того, что плёнка жидкости не имеет строго цилиндрической формы, а кольцо не идеально смачивается жидкостью, точность таких измерений невысока. Метод проволочной рамки и метод кольца применяется для грубых измерений поверхностного натяжения.

Оценка коэффициента поверхностного натяжения и высоты капиллярного поднятия

Широкое распространение для измерения распределения статического давления жидкости и газа получили напорные устройства, такие как дифференциальная трубка Пито и интегрирующая трубка [63]. Дифференциальная трубка Пито состоит из двух трубок, одна из которых расположена концентрично внутри другой. Центральная трубка имеет открытый конец, направленный навстречу потоку. Она воспринимает полное давление. Статическое давление воздействует через отверстия, находящиеся на цилиндрической поверхности внешней трубки. Оси этих отверстий перпендикулярны оси трубки, а значит и направлению движения потока. Интегрирующая трубка состоит из цилиндрической трубки (зонда), пересекающей трубопровод в диаметральном направлении. В ней имеется ряд отверстий, которые направлены навстречу потоку. Статическое давление отбирается либо у стенки трубопровода в области невозмущенного потока перед интегрирующей трубкой, либо во втором цилиндрическом зонде с отверстием, расположенным под углом 90 или 180 к направлению потока. Для измерения перепада давления в трубопроводе, транспортирующем текучую среду, используют зонд, выполненный с возможностью его поперечного перемещения в трубопроводе. Зонд содержит корпус, имеющий плоскую поверхность, обращенную навстречу потоку. Внутри корпуса, перпендикулярно направлению потока текучей среды в трубопроводе, расположена камера, передающая статическое давление текучей среды. В камере имеется отверстие для установления гидравлической связи между камерой и текучей средой в трубопроводе при создании плоской поверхности скоростного напора, направленного навстречу потоку, относительно неподвижной зоны выше по потоку от зонда [64]. Известен первичный преобразователь расходомера переменного перепада давления, в котором для отбора статического давления в поперечных сечениях равномерно по периметру выполнены отверстия, окруженные усредняющими коллекторами со штуцерами для присоединения вторичных преобразователей [65].

Известны датчики давления фирмы Motorola, созданные на основе монолитного кремниевого пьезорезистора, генерирующего выходное напряжение, изменяющееся в зависимости от изменения прилагаемого давления, и датчики на тензорезисторах, основой которых является резистивный элемент. Этот элемент формируется имплантацией ионов в краевой зоне тонкой кремниевой диафрагмы, сформированной травлением полости в относительно толстом кремниевом кристалле. Датчик работает таким образом: ток возбуждения протекает по резистору, а подаваемое к диафрагме давление, воздействуя на диафрагму, изгибает резистор. Изгиб приводит к возникновению в резисторе поперечного электрического поля, которое проявляется как напряжение на отводах, соединенных со средней точкой резистора. Выходной сигнал изменяется пропорционально прилагаемому давлению. Одноэлементный тензодатчик, с поперечным съемом напряжения, можно рассматривать как механический аналог прибора на эффекте Холла. Тензодатчик является интегральной частью диафрагмы и, следовательно, его температурный коэффициент не отличается от температурного коэффициента диафрагмы. Использование одного чувствительного элемента исключает необходимость точного согласования четырех, чувствительных и к давлению, и к температуре, резисторов, составляющих мост Уитстоуна. Диапазон рабочих давлений от 0 до 1000 кПа [66, 67].

Известны также преобразователи давления типа "Сапфир", которые обеспечивают непрерывное преобразование измеряемого параметра - давления избыточного, абсолютного, разрежения, разности давлений нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовой выходной сигнал дистанционной передачи [63]. Принцип действия преобразователя основан на использовании тензоэффекта в полупроводниковом материале. Измеряемый параметр поступает в камеру измерительного блока, где линейно преобразуется в деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сопротивления тензорезисторов тензопреобразователя, размещенного в измерительном блоке. Электронное устройство преобразует это изменение сопротивления в выходной сигнал. Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами, прочно соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя. Предельные значения измерения гидростатического давления 0 - 250 кПа, разности давлений 0 -16МПа. Для непрерывного преобразования скорости изменения давления жидкости в унифицированный выходной сигнал постоянного тока используют дифференциаторы давления [63]. Принцип действия прибора основан на использовании прямого пьезоэлектрического эффекта. Максимальное рабочее давление 18МПа, пределы измерения 0 - 0,25 МПа-с, время установления выходного сигнала 1-2 с.

Следует отметить, что упомянутые устройства не работают в потоках неизвестной направленности, например, в зернистых средах, где статическое давление соизмеримо с динамическим давлением. Таким образом, обзор измерительных устройств давления показал, что до настоящего времени нет подходящей разработки датчиков статического давления, которая бы позволила определять поле распределения статического давления внутри хаотично упакованного зернистого слоя, в котором заранее невозможно предсказать направление струек потока жидкости.

Исследование напряжения начального сдвига на плоскости, связанное с началом движения пластины в жидкости

Для определения напряжения начального сдвига была создана установка (рис. 3.1 а) [82, 83, 84]. На (рис. 3.1 б) в увеличенном масштабе изображена схема поршневой системы, приведенной на рис. 3.1а.

Установка состояла из: резервуара для жидкости - 1; подвижной пластинки (стекло, металл; размер 10x10 см., 5x5 см и толщиной 0,3 см.) - 2; растяжимого подвеса- 3, закрепленного в центре тяжести О пластины 2; наклонного микроманометра (ЛТА - 4) - 4; стеклянной трубки - 5 с поршнем -6; сигнальной системы - 7, регистрирующей начало движения.

Метод исследования состоял в следующем: в резервуар с жидкостью полностью погружалась металлическая или стеклянная пластинка. Действуя поршнем на пластинку, мы фиксировали начало ее смещения в горизонтальном направлении. Поршень приходил в движение за счет изменения количества жидкости в трубке микроманометра, при этом фиксировалась длина заполнения жидкостью трубки микроманометра при начале сдвига пластины (приложение таблица 1). Момент сдвига пластины регистрировался с помощью сигнальной системы, основанной на размыкании электрического контакта, возникающего при смещении пластины. Так как пластинка закреплялась в центре тяжести, то влиянием на смещение пластинки моментов внешних сил можно пренебречь.

Перед проведением экспериментов проводились дополнительные исследования для учета влияния сил трения и других особенностей установки. Эксперименты проводились на воздухе при отсутствии в резервуаре какой-либо жидкости. Действуя поршнем на пластинку, мы фиксировали начало ее смещения в горизонтальном направлении в пустом резервуаре. В результате этих исследований выяснили, что в воздухе сила, необходимая для сдвига пластинки, составила / =(1,23±0,1)-10"4 Н, что существенно меньше аналогичной силы в резервуаре с жидкостью.

Столбик жидкости в трубке микроманометра действует на поршень с давлением: р - pg(h-h0), где р - плотность жидкости, h, ho, -длины столбиков жидкости в стеклянной трубке наклонного микроманометра, при которых начинается движение пластины в жидкости и в воздухе соответственно, g -ускорение свободного падения. В свою очередь, поршень, под этим давлением, действует на пластину с силой: F - pSnon, где S„on - площадь поперечного сечения поршня. Тогда напряжение начального сдвига можно вычислить по формуле: где Snon - площадь поперечного сечения поршня (радиус поршня г = 2 мм), / -линейный размер квадратной пластинки, 80бЩ - общая площадь пластины, S0 -площадь торцевой поверхности пластины, р - плотность жидкости, g -ускорение свободного падения, sin а = 0,5 - коэффициент, зависящий от угола наклона микроманометра, h, ho, - длины столбиков жидкости в стеклянной трубке наклонного микроманометра, при которых начинается движение пластины в жидкости и в воздухе соответственно. Результаты исследований приведены в таблице 3.1. Средняя ошибка, определенная по формуле (3.7) с учетом случайной и систематической ошибки составила 11%.

Для учета влияния динамической вязкости на напряжение начального сдвига была проведена оценка напряжения вязкого сдвига, из экспериментально измеренной средней скорости движения пластины (0,5 мм/с). Расчетное соотношение для скорости жидкости при внезапном смещении пластинки приведено в работе [85]. где Л - г= , у = 0,5 10 м - экспериментально найденное расстояние, на которое смещается пластинка за время / = 1 с, v - кинематическая вязкость воды. Используя (3.3) и соотношение для касательного сдвига х = fx 6\J/dy, получим оценку для касательного сдвига г 10"4 Па . Из этой оценки видно, что величина г почти на два порядка меньше экспериментально полученных значений т0 для воды (табл. 3.1). Таким образом, можно утверждать, что влиянием динамической вязкости в данном эксперименте можно пренебречь. Отличие на два порядка между г и го сохранялось и для этанола и для глицерина.

Оценка геометрии конструкции датчика статического давления с использованием коэффициента поверхностного натяжения жидкостей

По всем проведенным экспериментам можно сделать следующие выводы: 1. Как показали эксперименты, зависимость максимальной высоты поднятия от расстояния между пластинами определяется гиперболической зависимостью (произведение Zo r остается постоянным). Поэтому, если говорить о капиллярном методе измерения поверхностного натяжения биологических жидкостей, то целесообразнее всего использовать максимальную высоту поднятия и краевой угол отекания, т.к. при таких измерениях повторяемость результатов получается гораздо выше. Относительная ошибка при определении коэффициента поверхностного натяжения по высоте максимального поднятия равна 6%, а при определении коэффициента поверхностного натяжения по высоте равновесного поднятия достигала 20%. Следует отметить, что состояние жидкости при максимальном опускании в плоских и цилиндрических капиллярах отличалось. Так в плоском капилляре состояние с максимальным опусканием было неустойчивым, т.е. после достижения минимальной высоты жидкость скачком возвращалась в равновесное состояние. В цилиндрическом капилляре подобное состояние было устойчивым. При этом максимальное поднятие жидкости было устойчивым как для плоского капилляра, так и для цилиндрического капилляра. Подобное поведение жидкости обусловлено влиянием стенок цилиндрического капилляра. Присутствие всего двух ограничивающих стенок в плоском капилляре связано с потерей устойчивости жидкости также как это происходит при возникновении турбулентности при плоских и цилиндрических течениях. 2. Расчет коэффициента поверхностного натяжения по известным формулам Лапласа для плоского и цилиндрического капилляра с использованием экспериментальных данных говорит о том, что для получения табличных значений коэффициента поверхностного натяжения необходимо учитывать силу трения, которая почти на 50% изменяет коэффициент поверхностного натяжения. Эта сила трения определяется такой же зависимостью от радиуса капилляра, как и коэффициент поверхностного натяжения. Как показали эксперименты, в цилиндрических капиллярах диаметром меньше 1 мм при случайном возмущении происходило апериодическое смещение пленки. В цилиндрических капиллярах диаметром более 1 мм случайные возмущения приводили к периодическим затухающим колебаниям поверхности жидкой пленки. По всей видимости, вода в капилляре ведет себя как пружина с различным затуханием [98]. При увеличении радиуса трубки влияние противоположных слоев жидкости, прилегающих к стенкам, уменьшается, и жидкость в капилляре ведет себя подобно упругой пружине с трением. Это приводит к тому, что в капилляре при движении жидкости наблюдается два устойчивых состояния, о чем свидетельствует разная высота поднятия жидкости в капилляре, проявляющиеся в гистерезисе смачивания, исследование которого провидены Суммом [44, 45].

Таким образом, чтобы создать прибор для корректного измерения поверхностного натяжения, необходимо учесть, во-первых, коэффициент трения, во-вторых, обеспечить возможность фиксации высоты максимального поднятия жидкости в капилляре. Если первое положение достаточно просто реализуется с помощью таррировочных жидкостей, то второе положение ведет к усложнению конструкции за счет добавления механизма микроперемещения.

Во всех проведенных экспериментах по измерению коэффициента поверхностного натяжения оценку возможных погрешностей проводили, анализируя изменения в результатах измерения высоты поднятия жидкости в капилляре. Высота поднятия жидкости в капилляре измерялась по миллиметровой сетке, при этом систематическая ошибка составляла 0,01 мм. Диаметр капилляров измерялся при помощи микрометра с точностью 0,01 мм; Анализируя экспериментальные данные для дистиллированной воды, приведенные в таблице 3.3 и сравнивая ошибку по высоте поднятия (столбец 3 и 7 таблица 3.3), для равновесного и максимального состояния жидкости в капилляре можно отметить, что относительная ошибка эксперимента для равновесного состояния достигала 20%, а для максимального поднятия - 6%. По краевому углу относительная ошибка также существенно отличалась (таблица 3.3 столбец 5 и 9), так относительная ошибка в определении краевого угла по равновесному состоянию составляла 4%, а для максимального поднятия - 1%. Из таблицы 3.3 видно, что косинус краевого угла оттекания весьма близок к 1. Для равновесного состояния он мог отличаться от 1 больше чем на 20%. Измерение краевого угла проводилось транспортиром с точностью 0,5. При проведении экспериментов психрометром, с точностью ± 0,1 С фиксировалась температура и влажность воздуха.

Анализируя экспериментальные данные, приведенные в таблицах 3.8. и сравнивая ошибку по высоте поднятия для равновесного и максимального состояния жидкости в капилляре можно отметить, что относительная ошибка экспериментов для равновесного и максимального состояния составляла 4%. По краевому углу относительная ошибка составляла 5%. В экспериментах по определению поправочного коэффициента для краевого угла (таблица 3.10) относительная ошибка составила 1.

Похожие диссертации на Диагностика свойств жидкости на границах раздела гетерогенных сред