Математична модель вібраційного сенсора динамічної в’язкості
DOI:
https://doi.org/10.24027/2306-7039.4.2017.125127Ключові слова:
динамічна в’язкість, камертон, еквівалентна маса, жорсткістьАнотація
Статтю присвячено вирішенню завдання підвищення точності контролю та вимірювання динамічної в’язкості рідини вібраційним методом. Актуальним завданням наразі є забезпечення дистанційного контролю в’язкості розчинів у реальних промислових технологічних процесах.
Більшість існуючих віскозиметрів є приладами переважно лабораторного класу і з ряду причин не можуть виконати поставлене завдання. Найбільш точними засобами вимірювання динамічної в’язкості є вібраційні амплітудні і частотні сенсори динамічної в’язкості, які контактують із рідиною поверхнею чутливого елемента (резонатора) у вигляді стрижня або пластини, які коливаються.
Більшість теоретичних досліджень таких резонаторів ґрунтується на аналітичному описі, який обмежується випадком нескінченної пластини, що здійснює гармонічні коливання в нескінченному в’язкому середовищі. Такий підхід не дозволяє коректно описати поведінку давача в реальних умовах його роботи. У статті отримано математичну модель сенсора динамічної в’язкості рідини із чутливим елементом у вигляді трубчастого одинарного камертона, гілки якого заповнено контрольованою рідиною. В основу математичної моделі покладено рівняння рівноваги згідно із принципом Даламбера.
Наведено основні співвідношення для визначення еквівалентної маси гілки камертонa, еквівалентної жорсткості гілки камертона та еквівалентного коефіцієнта лінійного тертя в гілці камертона. Отримані співвідношення повністю підтверджуються теорією коливань і теорією деформації твердих тіл у лінійній області, можуть бути використані при розробці вібраційного методу контролю в’язкості за декрементом загасання камертона або шляхом контролю добротності.
Посилання
Zatserklyannyy O. V. Vibratsionnyye plotnomery gazov i zhidkostey [Vibrational densitometers of gases and liquids]. Innovatsii na osnove informatsionnykh i kommunikatsionnykh tekhnologiy, 2011, no. 1, pp. 340‒342 (in Russian).
Lopatin S. C., Pfayffer Kh. Datchiki predel’nogo urovnya dlya zhidkostey [Sensors of the limit level for liquids]. Tekhnicheskiye sredstva avtomatizatsii, 2004, no. 12, pp. 24‒29 (in Russian).
Taranenko Yu.K. Kompensatsiya temperaturnoyi pokhybky ta pokhybky vid zminy shvydkosti ta tysku ridyny u dyferentsiynykh potochnykh vibrochastotnykh datchykakh hustyny naftoproduktiv [Compensation of temperature error and error from changes in speed and pressure of liquid in differential current vibro-frequency sensors of oil products density]. Voprosy khymyy y khymycheskoy tekhnolohyy, 2006, no. 6, pp. 187‒192 (in Ukrainian).
Huseynov T. K., Amyraslanov B. K., Dzhafarova Sh.M., Orudzheva H. É. Matematycheskaya modelʹ trubchatoho rezonatora vybratsyonnoho plotnomera zhydkosty, rabotayushcheho v rezhyme svobodnykh kolebanyy zhidkostey [Mathematical model of a tubular resonator of a vibrational densometer of a liquid operating in a mode of free oscillations]. Evrazyyskyy soyuz uchenykh, 2014, no. 7, pp. 11–12 (in Russian).
Huseynov T. K., Abdulova N. A. Odnotrubnyy rezonator s tochechnymy massamy dlya vybratsyonno-amplytudnoho plotnomera [Single-tube resonator with point masses for vibration-amplitude densimeter]. Sovremennye tekhnolohyy v neftehazovom dele, 2017, no. 1, pp. 122–125 (in Russian).
Minakov A. V., Dekterev A. A., Gavrilov A. A., Rudyak V. Ya. Chislennoye modelirovaniye protsessa raboty vibroakusticheskogo datchika vyazkosti kamertonnogo tipa [Numerical modeling of the operation process of a vibroacoustic sensor of tuning fork]. Journal of Siberian Federal University. Mathematics & Physics, 2009, no. 2(4), pp. 456–468.
Oliynyk О., Taranenko Yu., Shvachka A., Chorna O. Development of auto-oscillating system of vibration frequency sensors with mechanical resonator. Eastern-European journal of enterprise technologies, 2017, no. 85, pp. 56–60. doi: 10.15587/1729–4061.2017.93335
Matsiev L. F. Application of flexural mechanical resonators to high throughput liquid characterization. IEEE International Ultrasonics Symposium, 2000, no. 8, pp. 78–82.
Stepanov A. S., Sbytova Ye.S., Podalkov V. V. Dinamika mikromekhanicheskogo giroskopa s rezonatorom v vide uprugikh sterzhney na vibriruyushchem osnovanii [Dynamics of a micromechanical gyroscope with a resonator in the form of elastic rods on a vibrating base]. Mashinostroyeniye i inzhenernoye obrazovaniye, 2015, no. 2(43), pp. 15–21.
Zhivago E. Ya., Mikhaylenko N. I. Resheniye tekhnicheskikh zadach s ispol’zovaniyem printsipa Dalambera [Solving technical problems using the d’Alembert principle]. Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo industrial’nogo universiteta, 2015, no. 3(13), pp. 22–29.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
ПОЛІТИКА, ЯКА РЕКОМЕНДУЄТЬСЯ ЖУРНАЛАМ, ЩО ПРОПОНУЮТЬ ВІДКРИТИЙ ДОСТУП З ЗАТРИМКОЮ
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 12 місяців з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
