常温液体表面张力快速测定(2)

《常温液体表面张力快速测定(2)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据2010年9月缘色料技JournalofGreenScienceandTechnology第9期常温液体表面张力快速测定吴易伟(株洲九方装备股份有限公司，湖南株洲430200)摘要：基于一种测试方法“气泡幅频当量法”，讨论了一种常温液体表面张力快速检测系统。通过不同的数据来体现各种因素对此实验的影响。经实验证明，该装置具有分辨率高、测试速度快、测试精度高、操作方便、工作稳定等特点，配以实用的数学模型后，就可以快速完成对常温液体表面张力的测定。关键词：表面张力；气泡幅频当量法；快速检测中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1674—9944(2010)09一0164一021引言表

2、面张力是常温的基本物理属性，在许多方面反映了常温液体的性质，研究常温液体的表面张力快速检测方法，对于人们日常的生产生活有重要的意义[1叫]。迅速地检测出常温液体的表面张力及其变化，可以快速地得出液体情况，例如牛奶是否变质等。液体表面张力检测正在引起人们的重视，经过科研工作者多年研究与实践，检测方法较为完善并为人们所掌握。但随着科学技术的不断进步，对各类材料的性能提出了更高的要求，同时也为研究和开发先进实用的材料质量监测手段提供了必要的手段。2气泡幅频当量法2．1气泡幅频当量法的原理以往的表面张力测定方法所用设备相对复杂，且有操作烦琐等缺点，在最大气泡压力法[5]的基础上提出的“气泡幅频当量法”

3、[6]，其基本思想就是变静力学测试为动力学测试，将缓慢吹气变为每秒钟吹5---6个气泡，同时不再测量泡内最大绝对压力，而改为测量气泡内相对气压差和每秒内产生气泡个数。该方法用气泡压力变化幅值△P、气泡个数N和毛细管管径或与标准管径函。之差3个参数经数学模型计算后得到幅频当量，其数值的大小即表征了液体表面张力的大小，称为当量表面张力。p2p3p图1气泡幅频当■法测定表面张力原理图2．2气泡幅频当量法中的参数关系9一由公式P=P。+一I,0+pgh可以看出，气泡由内，压力在插入深度h和毛细管内径不变的情况下，只随20／r而变化。因此在冒泡速度较慢的情况下，对同一液体，随着气泡在毛细管端口周期地形成

4、，毛细管内压力P随时间的变化如图1曲线1所示(为定值)，为一等幅振荡曲线，其振幅△Pl与2a／r有关。增大气流量使冒泡速度增加，但使波动幅度减小，其值在0～口(20／r)之间变化(n为与气流量有关的系数)。选定一个毛细管，用它向某一液体吹气，如将其出气速度固定，当毛细管吹气过程中插入深度发生变化时，记录的毛细管内压力变化如图1曲线2所示。从图中可以看出，当毛细管插入深度由h。减为h。时，对应的气泡压力起始值也相应的由P。减为P。，其数值与公式中99hi相关。同时气泡生成的周期T和气泡内压力变化幅值P也将发生变化，其变化规律是，随插入深度减小，P减小，丁减小，但用P和丁二参数适当处理所形成的当量

5、(乜×丁+P×6)却保持恒定。考虑到毛细管管径对气泡内压力幅值的影响，幅频当量即当量表面张力可用下式求得：以一[口·T+△P·b+c·l卿一体门．式中a、6、c为修正系数，T为气泡生成的周期，△P为气泡内压力变化幅值，伽为毛细管标准管径，钆为测量用毛细管管径。该值只与被测液体本身性质有关，而与毛细管插入深度无关，避免了最大气泡压力法对插入深度稳定性的苛刻要求。由于当毛细管内径2mm左右时，气泡内压力变化仍可出现等幅振荡的特征，这又为制造内径相等的毛细管提供了极大的方便。为进一步提高测试的精度，减小误差，可以将深度固定，并同时计下在测试时间内形成的气泡个数N和泡压幅值△P。在气流量一定的条件下，

6、气泡个数越多，说明气泡逸出所受到的阻力(20／r)越小。即△P越小。通过大量记录△P和N收稿日期：2010—08．16作者简介：吴易伟(1981一)，男，湖南常德人，助理工程师，主要从事机械制造工艺与设备方面的研究。164万方数据吴易伟：常温液体表面张力快速测定工程技术的数值，经过数据处理，即可计算出表面张力的大小，这就是气泡幅频当量法。3表面张力快速测试试验3．1试验步骤利用以“气泡幅频当量法”为理论依据研制出的简易常温液体表面张力快速测试装置，在室温下对水、酒精、肥皂水等常温液体进行了大量的模拟试验，试验步骤如下。(1)将常温液体到入一尺寸合适的容器中(如烧杯等)。(2)打开总电源和气泵电

7、源，并将气路切换到测管径状态。(3)装上探头(应注意不要漏气)，按下自测键，从显示器上读出管径的大小。(4)将气路切换到测表面张力状态，按下测试键。(5)将探头缓缓插入液体，当听到蜂鸣器发声时保持探头静止不动。蜂鸣器停止发声后将探头从液体中取出。更换探头或液体，重复上述实验步骤。在实验室条件下，对几种不同常温液体(水、油、肥皂水)分别做了实验。3．2试验结果分析在常温条件下进行了表面张力测试实验。