CS233544B1 - Method for determining slip characteristics - Google Patents

Method for determining slip characteristics Download PDF

Info

Publication number
CS233544B1
CS233544B1 CS837613A CS761383A CS233544B1 CS 233544 B1 CS233544 B1 CS 233544B1 CS 837613 A CS837613 A CS 837613A CS 761383 A CS761383 A CS 761383A CS 233544 B1 CS233544 B1 CS 233544B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
working electrode
slip characteristics
electrochemically active
transient current
wall
Prior art date
Application number
CS837613A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS761383A1 (en
Inventor
Ondrej Wein
Pavel Mitschka
Jan Cermak
Valentin V Tovcigrecko
Pokryvajlo
Zinovej P Sulman
Nella D Kovalevskaja
Tatjana V Juskina
Original Assignee
Ondrej Wein
Pavel Mitschka
Jan Cermak
Valentin V Tovcigrecko
Pokryvajlo
Zinovej P Sulman
Nella D Kovalevskaja
Tatjana V Juskina
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ondrej Wein, Pavel Mitschka, Jan Cermak, Valentin V Tovcigrecko, Pokryvajlo, Zinovej P Sulman, Nella D Kovalevskaja, Tatjana V Juskina filed Critical Ondrej Wein
Priority to CS837613A priority Critical patent/CS233544B1/en
Publication of CS761383A1 publication Critical patent/CS761383A1/en
Publication of CS233544B1 publication Critical patent/CS233544B1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

Způsob určování skluzových charakteristik příatěnného proudění kapaliny obsahující elektrochemicky aktivní látky využívající měření neustálených difuznlch toků. Skokovou změnou polarizačního potenciálu pracovní elektrody zabudované ve stěně viskozimetru vzbuzený přechodový proud je zaznamenán a z tohoto záznamu je stanoven rychlostní profil. Pracovní elektroda má kruhový průřez, Popsaný způsob může být používán při fyzikálně- chemické a reodynamické analýze mikrodisperzních kapalin v zámel vědeckého výzkumu nebo průmyslových laboratořích.A method for determining slip characteristics of a flowable fluid comprising electrochemically active substances using a measurement of unsteady diffusion flows. A step change in the polarization potential of the working electrode embedded in the viscometer wall causes the transient current to be recorded and a velocity profile determined from this record. The working electrode has a circular cross-section. The described method can be used in physicochemical and reodynamic analysis of microdisperse liquids for scientific research or industrial laboratories.

Description

Vynélez se týká způsobu určování skluzových charakteristik proudění při stěně, např. rychlosti skluzu, gradientu rychlosti při stěně, tloušlky vrstvy separovaného rozpouštědla, atp. a může .být používán při fyzikálně-chemické a reodynamické analýze mikrodispersních kapalin, jako jsou polymerní roztoky, koloidní suspenze apod., v rámci vědeckého výzkumu nebo v průmyslových laboratořích, např. v chemickém a potravinářském průmyslu, ve vrtné technice, petrochemii, v lékařské diagnostice apod.The invention relates to a method for determining the slip characteristics of a wall flow, e.g., slip velocity, wall velocity gradient, separated solvent layer thickness, and the like. and can be used in physicochemical and rheodynamic analysis of microdisperse fluids such as polymer solutions, colloidal suspensions, etc., in scientific research or in industrial laboratories, eg in the chemical and food industries, in drilling, petrochemistry, medical diagnostics, etc.

Při proudění mikrodispersních kapalin, jako jsou polymerní roztoky, koloidní suspenze apod. se v důsledku interakcí mezi kapalinou a stěnou vytváří v bezprostřední blízkosti stěny vrstva kapaliny, jejíž vlastnosti, např. koncentrace dispergované fáze, zdánlivá lokální viskozita, se výrazně liěí od vlastností v jádře kapaliny. Makroskopické důsledky těchto jevů za toku, označované jako skluzové resp. stěnové efekty, silně ovlivňují výsledky viskometrických měření, ale také např. koeficienty přestupu hmoty, což je významné pro dimenzování dialyzátorů a jiných separačnich zařízení. Na druhé straně podrobnější studium skluzových efektů může přinést nové informace o vnitřní struktuře mikrodisperzních kapalin, např. stupni koagulace, koncentračních profilech dispergované fáze atp.In the flow of microdisperse liquids, such as polymer solutions, colloidal suspensions, and the like, a liquid layer is formed in the immediate vicinity of the wall due to liquid-wall interactions whose properties, eg dispersed phase concentration, apparent local viscosity, differ significantly from those liquid. Macroscopic consequences of these downstream phenomena, referred to as slip respectively. wall effects, strongly influence the results of visometric measurements, but also eg mass transfer coefficients, which is important for the sizing of dialysers and other separation devices. On the other hand, a more detailed study of slip effects can provide new information on the internal structure of microdisperse fluids, eg degree of coagulation, concentration profiles of the dispersed phase, etc.

Na rozsah a skutečnou povahu skluzových efektů se dosud soudilo pouze nepřímo, porovnáváním výsledků reologických měření, získaných na sadě kapilárních resp. rotačních viskozimetrů o odlišném průměru kapiláry resp. šířky štěrbiny mezi válci. Tyto nepřímé metody určování skluzových charakteristik jsou již popsány /Mooney M.i The Rheology of Raw Elastomera v Encyklopedii Rheology, ed. F. R. Eirlch, Academie Prese (1958), Vol. II. Ooldemith H. L., Mason S. G.: The Microrheology of Dispereions, tamtéž, (1967), Vol. IV; Kozichi W., Paeari S. N., Rao A. R. K., Tiu C.: Anomalous Effects in Flow of Polymer Solutions”, Chem. Eng. Sci 25. 41 (1970)/.·The extent and actual nature of slip effects has so far been judged only indirectly by comparing the results of rheological measurements obtained on a set of capillary resp. Rotary viscometers with different capillary diameters slot width between rollers. These indirect methods for determining slip characteristics are already described (Mooney M., The Rheology of Raw Elastomer in the Encyclopedia of Rheology, ed. F.R. Eirlch, Academic Prese (1958), Vol. II. Ooldemith H. L., Mason S. G., The Microrheology of Dispereions, ibid., (1967), Vol. IV; Kozichi W., Paeari S. N., Rao A. R. K., Tiu C., Anomalous Effects in Flow of Polymer Solutions, Chem. Eng. Sci 25. 41 (1970).

Nevýhodou těchto metod je velká pracnost a značný rozptyl výsledků, což obojí je důsledkem nezbytnosti provést měření v několika viskozimetrech za co možno identických podmínek a co možno identickými vzorky.The disadvantage of these methods is the high laboriousness and considerable scattering of the results, both of which are due to the necessity to perform measurements in several viscometers under identical conditions and identical samples.

Použiti optických metod k přímému měření profilu rychlosti při etěně, např. laserové Dopplerovské anemometrie je vyloučeno, nebol ke skluzovým efektům dochází ve velmi tenké příatěnné vrstvičce kapaliny o tlouělce pod ,00 /m.The use of optical methods for direct measurement of the velocity profile in the pulp, eg laser Doppler anemometry, is avoided, since slip effects occur in a very thin surface layer of liquid with a thickness below .00 / m.

Protože intenzita sdílení hmoty je silně závislá na rozsahu skluzových efektů, dávají měření této intenzity možnost zpětně usuzovat na rozsah skluzových efektů. Měření celkové intenzity ustáleného sdílení hmoty v jedinném geometrickém uspořádání /např. Mashelkar R. A., Dutta A.: Convective Diffuaion in Structured Fluide: Need for New Analysis and Design Strategiee, Chem. Eng. Sci. 37. 969 (1982)/ věak nedávají možnost kvantitativního stanovení skluzových efektů.Since the mass-sharing intensity is strongly dependent on the extent of the slip effects, measurements of this intensity give the possibility to infer the extent of the slip effects. Measuring the overall intensity of steady-state mass-sharing in a single geometric arrangement / e.g. Mashelkar, R. A., Dutta, A .: Convective Diffusion in Structured Fluid: Need for New Analysis and Design Strategies, Chem. Eng. Sci. 37. 969 (1982) / however, do not give the possibility to quantify slip effects quantitatively.

Předností navrhovaného způsobu určování skluzových charakteristik je jednak možnost provést potřebná měření v jediném viskozimetru nebo jiné vhodné nádobě, během velmi krátké doby, 1 až 2 s, jednak možnost získat detailní údaje o skutečném rychlostním profilu v přístěnné vrstvě kapaliny, do maximální vzdálenosti 100 jum od povrchu stěny.The advantage of the proposed method of determining the slip characteristics is the possibility of taking the necessary measurements in a single viscometer or other suitable vessel, within a very short time, 1 to 2 s, and the possibility of obtaining detailed data about the actual velocity profile in the liquid wall layer. wall surface.

Podstatou vynálezu je způsob určování skluzových charakteristik příetěnného proudění kapaliny obsahující elektrochemicky aktivní látky využívající měření neustálených difuzních toků, při němž se zaznamenává přechodový proud I = I(t) vzbuzený skokovou změnou polarizačního potenciálu pracovní elektrody zabudované ve stěně viskozimetru a z tohoto záznamů se stanoví rychlostní profil u = u(z) podle vztahůSUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for determining the slip characteristics of a supernatant flow of a liquid containing electrochemically active substances utilizing the measurement of unsteady diffusion flux, recording the transient current I = I (t) u = u (z) according to relations

Z = c0DF/I(t), u(z) = L/t„ (1,36 I ( oo)(I(t))p, kde cQ je koncentrace a D difuzivita elektrochemicky aktivní látky, F je Faradayova konstanta, L je efektivní délka elektrody, K «, ) = 8 je proudová hustota ze ustálených podmínek, t„ = £( 1 +p)b]^2+p je doba ustálení, a, b, p jsou parametry v následujícím tříparametrovém teoretickém popisu závislosti přechodového proudu na čase, pro t <t o, :Z = c 0 DF / I (t), u (z) = L / t '(1.36 I (oo) (I (t)) p , where c Q is the concentration and D diffusivity of the electrochemically active substance, F is Faraday's constant, L is the effective electrode length, K,, = 8 is the current density from steady-state conditions, t = = £ (1 + p) b] ^ 2 + p is the settling time, a, b, p are parameters in the following three-parameter theoretical description of the transient current versus time, for t <to,:

ť/2 I(t) = ad + bt1+p/2).t / 2 I (t) = ad + bt 1 + p / 2 ).

Při uvedeném způsobu určování skluzových charakteristik se použije pracovní elektroda, které má kruhový průřez o poloměru R, přičemž efektivní délka L elektrody = 1,64 R.In said method of determining slip characteristics, a working electrode having a circular cross-section of radius R is used, the effective electrode length L = 1.64 R.

Pro lepší vysvětlení podstaty vynálezu je připojen výkres, přičemž obr. 1 znázorňuje příklad provedení navrhovaného způsobu řešení a obr. 2 ukazuje na konkrétním příkladu způsob zpracování údajů o přechodových proudech.In order to better explain the nature of the invention, a drawing is attached, wherein Fig. 1 shows an example of an embodiment of the proposed method of solution and Fig. 2 shows in a specific example a method of processing transient current data.

Viskometrické proudění kapaliny v prostoru mezi válcem 1 a válcovým pouzdrem 2> je vyvozeno rotací vélce 1· Elektrický proud procházející mezi pracovní elektrodou 3 a pomocnou elektrodou 4 je registrován zapisovacím galvanometrem £ rychlých dějů, např. smyčkovým oscilografem. Pracovní elektroda 3 je vůči válcovému pouzdru 2 elektricky izolována vrstvou £.The viscometric flow of liquid in the space between the cylinder 1 and the cylindrical sleeve 2 is due to the rotation of the sleeve 1. The electric current passing between the working electrode 3 and the auxiliary electrode 4 is registered by a rapid action recording galvanometer 6, e.g. The working electrode 3 is electrically insulated from the cylindrical housing 2 by a layer 6.

PříkladExample

K určování skluzových sharakteristik podle popsaného způsobu byl modifikován komerční rotační viskozimetr RHEOTEST 2. Podstata úpravy, která je shodné s úpravou rotačních viskozimetrů i pro jiná elektrochemická měření je zřejmá z obr. 1, vysvětleného již dříve v textu. V daném případě měla platinová precovní elektroda 3 kruhový průřez o průměru 2,03 mm t o a pomocná elektroda byla zhotovena z niklové folie o ploše 3 cm . Přechodové proudy byly zaznamenávány ne smyčkový oscilograf.The commercial rotary viscometer RHEOTEST 2 has been modified to determine the slip characteristics according to the described method. In this case, the platinum working electrodes 3 have a circular cross section of diameter 2.03 mm t o and the auxiliary electrode is made of a nickel foil with an area 3 cm. Transient currents were recorded on a loop oscillograph.

Proměřován byl 2% roztok karboxymetylcelulózy s přídavkem 0,025 kmol/m^ ferri- a ferrokyanidu draselného. Pracovní elektroda byla zapojena jako katoda, při polarizačním napětí 0,7 V.A 2% carboxymethylcellulose solution was added with the addition of 0.025 kmol / ml potassium ferrocyanide and ferrocyanide. The working electrode was connected as a cathode at a polarizing voltage of 0.7 V.

Průběh přechodových proudů, proměřený při obvodové rychlosti válce 1 o hodnotě 18,8 mm/s a šířce štěrbiny mezi válcem 1 válcovým pouzdrem 2 0,4 mm, je ukázán na obr. 2. Zpracováním těchto dat byly stanoveny následující hodnoty adjustabilních parametrůThe course of the transient currents, measured at a peripheral velocity of cylinder 1 of 18.8 mm / s and a slot width of cylinder 1 of cylindrical sleeve 2 of 0.4 mm, is shown in Fig. 2.

P = 0, a = 35,4 Am-2s’/2, b = 0,994 s-1.P = 0, a = 35.4 Am -2 s -1 / 2 , b = 0.994 s -1 .

Odpovídající hodnoty t«o = 1 ,006 s, Κ») = 70,8 Am-2 jsou v plném souladu s přímými údaji o době ustálení ( í s) a ustálené proudové hustotě (71 Am ). Rovněž hodnota difuzního koeficientu D = 0,676 . 10 ® m2s ' je v souladu s hodnotou (0,68 ± 0,1)10 m2s\ stanovenou nezávisle, z přechodových proudů v nehybné kapalině.The corresponding values t (0 = 1.006 s, Κ ») = 70.8 Am -2 are fully consistent with the direct data on the settling time (i s) and the steady-state current density (71 Am). Also the diffusion coefficient value D = 0.676. 10 ® m 2 s je is consistent with a value (0.68 ± 0.1) of 10 m 2 s stanov determined independently, from the transient currents in the stationary liquid.

Na základě udaných hodnot parametrů p, t„, Ι(») e pro L = 1,64 x 1,015 = 1,66 mm byl stanoven rychlostní profil v přístěnné oblasti:On the basis of the stated values of parameters p, t,, Ι (») e for L = 1.64 x 1.015 = 1.66 mm, the speed profile in the aft area was determined:

u = 1,7 mm s1 pro O< z < 14 ^um v souladu s hrubým odhadem skluzové rychlosti (1 až 3 mm s_1) získaným známým viskometrickým způsobem.u = 1.7 mm s 1 for 0 z z ^ 14 µm in accordance with a rough estimate of the slip velocity (1 to 3 mm s) 1 ) obtained by the known visometric method.

Claims (2)

1. Způsob určování skluzových charakteristik přístěnného proudění kapaliny obsahující elektrochemicky aktivní látky využívající měření neustálených difuzních toků, vyznačený tim, že se zaznamenává přechodový proud I = I(t) vzbuzený skokovou změnou polarizačního potenciálu pracovní elektrody zabudované ve stěně viskozimetru a z tohoto záznamu se stanoví rychlostní profil u = u(z) podle vztahů z = c0DF/I(t), uCz) = L/t„ (1,36 I( „)/I(t))p, kde cQ je koncentrace a D difuzivita elektrochemicky aktivní látky, F je Faradayova konstanta, L je efektivní délka elektrody, I(„) = 8 je proudové hustota za ustálených podmínek, too = [(1+p)b]-2^(2+p) je U8téleni, a, b, p jsou parametry v následujícím tříparametrovém teoretickém popisu závislosti přechodového proudu na čase, pro t<too :1. A method for determining the slip characteristics of a wall flow of a liquid containing electrochemically active substances utilizing measurement of unsteady diffusion flux, characterized by recording the transient current I = I (t) induced by a step change in the polarization potential of the working electrode embedded in the viscometer wall; profile u = u (z) according to z = c 0 DF / I (t), uCz) = L / t '(1.36 I (') / I (t)) p , where c Q is the concentration a D diffusivity of electrochemically active substance, F is Faraday constant, L is effective electrode length, I („) = 8 is steady-state current density, too = [(1 + p) b] -2 ^ (2 + p) j U8 the ele- ments, a, b, p are parameters in the following three-parameter theoretical description of the transient current versus time, for t <too: ť/2 I(t) = ad + bt1+p/2),t / 2 I (t) = ad + bt 1 + p / 2 2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se použije pracovní elektroda, která má kruhový průřez o poloměru R, přičemž efektivní délka L elektrody = 1,64 R.Method according to claim 1, characterized in that a working electrode having a circular cross-section of radius R is used, the effective electrode length L = 1.64 R.
CS837613A 1983-10-18 1983-10-18 Method for determining slip characteristics CS233544B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS837613A CS233544B1 (en) 1983-10-18 1983-10-18 Method for determining slip characteristics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS837613A CS233544B1 (en) 1983-10-18 1983-10-18 Method for determining slip characteristics

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS761383A1 CS761383A1 (en) 1984-05-14
CS233544B1 true CS233544B1 (en) 1985-03-14

Family

ID=5425631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS837613A CS233544B1 (en) 1983-10-18 1983-10-18 Method for determining slip characteristics

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS233544B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS761383A1 (en) 1984-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cui et al. Rapid and sensitive detection of small biomolecule by capacitive sensing and low field AC electrothermal effect
US4266188A (en) Method and apparatus for measuring a component in a flow stream
US5269175A (en) Sensor for investigating liquids
Gemene et al. Reversible detection of heparin and other polyanions by pulsed chronopotentiometric polymer membrane electrode
US3486996A (en) Corrosion test probe
Beitollahi et al. A novel strategy for simultaneous determination of dopamine and uric acid using a carbon paste electrode modified with CdTe quantum dots
Gaylor et al. Polarographic oxidation of phenolic compounds
US4685328A (en) Capillary viscometer
Agar et al. Measurement of diffusion coefficients of electrolytes by a modified open-ended capillary method
Vatani et al. A miniaturized transient hot-wire device for measuring thermal conductivity of non-conductive fluids
Prest et al. Single electrode conductivity detection for electrophoretic separation systems
Anderson et al. Easy-to-make capillary-based reference electrodes with controlled, pressure-driven electrolyte flow
Sachdeva et al. Electrochemical detection of anti-anxiety drug clonazepam using electrophoretically deposited gold nanoparticles
Alkafeef et al. Measurement of the electrokinetic potential at reservoir rock surfaces avoiding the effect of surface conductivity
Staden et al. Stochastic microsensors based on nanostructured materials used in the screening of whole blood for hepatitis B
CS233544B1 (en) Method for determining slip characteristics
Müller et al. A conductometric detector for capillary separations
Mori et al. Amperometric detection with microelectrodes in flow injection analysis: theoretical aspects and application in the determination of nitrite in saliva
Beging et al. Field-effect calcium sensor for the determination of the risk of urinary stone formation
Gómez-González et al. Multifrequency bioimpedance characterization of DNA concentration: sensitivity analysis
Ferguson et al. Polyion Detection via All‐solid‐contact Paper‐based Polyion‐sensitive Polymeric Membrane Electrodes
Klein et al. Rheology of unstable mineral suspensions
Yalcinkaya et al. Ag/AgCl/Cl− coated silver-stripe reference electrode
Viswanath et al. Viscometers
CN109946477B (en) A liquid flow rate measurement device and measurement method based on the electrochemical response of conductive electrodes