Удосконалені методи підвищення точності результатів дослідження поверхневого натягу рідин та пристрій для їх реалізації

Abstract

Дисертація присвячена дослідженню і розробленню удосконалених методів для дослідження ПН рідин та розчинів ПАР на межі контакту рідина - газ. Проаналізовано відомі методи і прилади для вимірювання ПН рідин і розчинів ПАР за максимальним тиском у бульбашці, внаслідок чого визначено їхні недоліки. Представлено удосконалені методи, що враховують несферичність меніска у момент максимального тиску у бульбашці, і не потребують попереднього визначення густини рідини та прецизійної системи занурення капілярів на певну глибину цієї рідини, а також пристрій з їх реалізації, який дозволяє автоматизовано досліджувати РПН і ДПН рідин і розчинів ПАР за допомогою трьох капілярів за максимальними тисками у бульбашках, які утворюються на їх нижніх торцях.

Диссертация посвящена разработке усовершенствованных методов и устройства по их реализации для автоматизированного исследования поверхностного натяжения (ПН) жидкостей и растворов ПАВ на границе жидкость - газ с использованием трех зафиксированных между собой капилляров с различными внутренними радиусами и расстоянием между их нижними торцами. В первом разделе осуществлена оценка экспериментальных условий проведения исследования ПН однокомпонентных жидкостей, промышленных растворов ПАВ и биологических жидкостей человека, проанализированы известные методы и приборы для измерения ПН жидкостей и растворов ПАВ за максимальным давлением в пузырьке. Определены их недостатки, сформулированы задачи и направления по их усовершенствованию. Во втором разделе представлены усовершенствованные методы определения равновесного (РПН) и динамического (ДПН) ПН жидкостей и растворов ПАВ, учитывающие отклонения поверхности мениска от полусферической формы в момент максимального давления в пузырьке, которые не требуют предварительного определения плотности жидкости и прецизионной системы погружения капилляров на заданную глубину жидкости, а также методики, которые повышают точность определения РПН и ДПН жидкостей и растворов ПАВ. В третьем разделе описаны требования к устройству с целью реализации им разработанных методов определения ПН жидкостей и растворов ПАВ, а также структурная, функциональная, электрическая, пневматическая схемы, конструкция и программное обеспечение трикапилярного устройства для автоматизированного исследования РПН и ДПН жидкостей и растворов ПАВ. Четвертый раздел посвящен метрологическому анализу погрешностей предложеных методов определения РПН и ДПН жидкостей и растворов ПАВ, а также трикапилярного устройства. Показано, что граничная погрешность определения этим устройством РПН и ДПН жидкостей и растворов ПАВ составит 0,45 ÷ 0,6 мН/м для значений ПН в интервале от 10 до 100 мН/м. В пятом разделе разработана процедура проведения лабораторных испытаний трикапилярного устройства, приведены результаты лабораторных и натурных испытаний, а также выводы, которые были получены при их анализе.

Dissertation is dedicated to research and development of measurement of surface tension at the boundary of contact of fluid and gas and the device, that realizes developed improved methods by using of maximum pressure in the bubble. The known methods of measuring of surface tension of fluids and surfactants solutions by using of maximum pressure in the bubble are analyzed, their merits and demerits are determined. Presented improved methods that take into account deviations from hemispherical surface meniscus forms at the moment of the maximum pressure in the bubble and do not require prior density measurement of liquids and precision system for capillary immersion at a certain depth of fluid and the device with their implementation, allowing automatically investigate surface tension liquids by using of maximum pressure in the bubble.