Аэродинамический метод измерений поверхностного натяжения жидкостей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.13, кандидат наук Чечетов Кирилл Евгеньевич

• Чечетов Кирилл Евгеньевич
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Чечетов Кирилл Евгеньевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 МЕТОДЫ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

1.1 Сущность явления поверхностного натяжения

1.2 Поверхностное натяжение как измеряемый параметр жидкостей

1.3 Классические методы измерений поверхностного натяжения

1.4 Бесконтактные методы измерений поверхностного натяжения

1.4.1 Методы левитирующей капли

1.4.2 Методы на основе капиллярных волн

1.4.3 Методы на основе локальной деформации поверхности жидкости

1.5 Аэродинамические бесконтактные методы измерений поверхностного натяжения

1.6 Выводы по первой главе

1.7 Постановка цели и задач исследования

Глава 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ «СТРУЯ ГАЗА - ЖИДКОСТЬ»

2.1 Взаимодействие струи газа с поверхностью жидкости

2.2 Методы математического описания процессов взаимодействия струи газа с поверхностью жидкости

2.3 Выбор уравнения баланса на поверхности раздела фаз

2.4 Исследование силового действия струи газа на поверхность жидкости

2.4.1 Исследование зависимости силового действия струи от параметров газа перед отверстием истечения и его диаметра

2.4.2 Исследование зависимости силового действия струи от расстояния до плоской преграды

2.4.3 Исследование зависимости силового действия струи от формы преграды

2.5 Определение сил сопротивления поверхности жидкости проникновению газовой струи

2.5.1 Устройство для измерений геометрических параметров локальной деформации на поверхности жидкости

2.5.2 Расчет действующих со стороны жидкости сил

2.6 Экспериментальная проверка уравнений баланса

2.7 Выводы и результаты по второй главе

Глава 3 БЕСКОНТАКТНЫЙ АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

3.1 Определение модели измерений поверхностного натяжения

3.2 Теоретический анализ различных модификаций аэродинамического метода измерений поверхностного натяжения жидкостей

3.3 Способы снижения влияния плотности жидкости на результаты измерений поверхностного натяжения аэродинамическими методами

3.3.1 Аэродинамические методы одновременных измерений плотности и поверхностного натяжения жидкостей на основе решения системы уравнений баланса сил

3.3.2 Аэродинамический метод измерений поверхностного натяжения со сниженным влиянием выталкивающей силы

3.3.3 Аэродинамический метод измерений поверхностного натяжения жидкостей с известной плотностью

3.4 Теоретические и экспериментальные исследования точности аэродинамического метода измерений поверхностного натяжения жидкостей с известной плотностью

3.5 Измерение поверхностного давления поверхностно-активных веществ

3.6 Выводы и результаты по третьей главе

Глава 4 УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЙ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ С

КОМПЕНСАЦИЕЙ ВЛИЯНИЯ ПЛОТНОСТИ

4. 1 Блок деформации поверхности жидкости

4.2 Блок формирования изображения углубления

4.3 Блок анализа и обработки данных

4.4 Алгоритм проведения измерений поверхностного натяжения жидкостей

4.5 Варианты промышленного исполнения устройств для измерений поверхностного натяжения

4.6 Выводы и результаты по четвертой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ. Акты об использовании результатов работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Аэродинамический метод измерений поверхностного натяжения жидкостей»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Поверхностное натяжение является важным контролируемым параметром в таких технологических процессах, как химическое и химико-механическое полирование, гальванизация, флотация, распыление, очистка поверхностей и материалов, а также одним из показателей качества полировальных суспензий и растворов, электролитов, флотореагентов, растворителей, лаков, красок, чернил, смазок, масел, пестицидов, инсектицидов, моющих средств. Измерения этой величины выполняются в таких отраслях экономики и промышленности, как горнодобывающая, полиграфическая, химическая, нефтехимическая, фармацевтическая, машиностроение, сельское хозяйство и медицина. Методы измерений поверхностного натяжения могут быть разделены на контактные и бесконтактные.

Измерения контактными методами приводят к негативному взаимному влиянию средства и объекта измерений. Так, измерение поверхностного натяжения разогретых до высокой температуры и агрессивных жидкостей (щелочей, кислот, абразивных веществ) методом максимального давления в газовом пузырьке может приводить к деформации и разрушению калиброванных капилляров. Контроль свойств вязких жидкостей (более 0,05 Па-с) сопровождается высокими затратами времени, материалов и реактивов, связанных с проведением самих измерений и вспомогательных операций, таких как очистка сосудов и чувствительных элементов. Методы, в которых измерения выполняются при отсутствии контакта элементов средств измерений с контролируемой жидкостью, лишены этих недостатков.

Среди бесконтактных методов измерений (левитирующей капли, капиллярных волн, локальной деформации) наибольший интерес представляют аэродинамические методы, основанные на формировании газовым потоком локальной деформации поверхности жидкости, по параметрам которой судят о поверхностном натяжении. Они отличаются от других бесконтактных методов простотой реализации средств измерений, оперативностью контроля, возможностью измерений

свойств вязких и агрессивных жидкостей. Однако в основе большинства разработанных на настоящий момент аэродинамических методов лежат модели измерений, полученные экспериментальным путем, и не уделено должное внимания величинам, оказывающим влияние на результаты измерений. В связи с этим актуальными направлениями дальнейших исследований являются всесторонние изучения процессов, происходящих при взаимодействии струи газа с поверхностью жидкости, разработка на их основе математического описания и математических моделей аэродинамических методов измерений поверхностного натяжения жидкостей и создание измерительных устройств с улучшенными метрологическими характеристиками.

Степень разработанности темы исследования. Впервые деформация струей газа поверхности жидкости для измерений ее поверхностного натяжения предложена в работе A. H. Pfund и E. W. Greenfield в 1936 году. В ней, как и в работах других ученых (В. И. Гализдры, М. М. Мордасова, Д. М. Мордасова, S. Nowinski, R. B. Banks, D. V. Chandrasekhara, F. R. Cheslak, R. S. Rosier и т.д.), занимающихся исследованием взаимодействия газовых струй с поверхностью жидкости, представлены методы, которые в основном базируются на эмпирических моделях двухфазного взаимодействия. Некоторые из них предложены только на уровне идей. В диссертационной работе д.т.н. А. П. Савенкова много внимания уделено физике процесса двухфазного взаимодействия, а основным перспективным методом определен метод измерений поверхностного натяжения жидкости по деформации малой высоты (до 0,1 мм). Устройство, реализующее этот метод, отличается низкой чувствительностью к плотности контролируемой жидкости, но высокой чувствительностью к вибрации и внешним газовым потокам. Для устранения этого недостатка целесообразно увеличивать интенсивность струйного воздействия. Это непосредственно способствует снижению чувствительности к возмущениям в газовой фазе и опосредовано, через увеличение объема деформации поверхности жидкости, снижению чувствительности к вибрации. Увеличение объема деформации, в свою очередь, приводит к усилению влияния плотности жидкости на результаты измерений поверхностного натяжения, в связи с чем не-

обходимо получить математические выражения, позволяющие компенсировать это влияние.

Цель работы заключается в повышении точности измерений поверхностного натяжения жидкостей аэродинамическим методом за счет снижения чувствительности реализующего его устройства к дестабилизирующим факторам.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

- получить математическое описание взаимодействия струи газа с поверхностью жидкости при сравнительно высокой степени ее деформации (высотой более 1 мм);

- выявить зависимость силы действия газовой струи на преграду от диаметра отверстия истечения и параметров газа перед ним, расстояния до жидкости, формы преграды;

- определить модель измерений поверхностного натяжения аэродинамическим методом;

- определить величины, оказывающие влияние на результаты измерений поверхностного натяжения аэродинамическим методом, и найти возможные пути снижения этого влияния;

- разработать метод и устройство для измерений поверхностного натяжения жидкостей с компенсацией влияния плотности на результаты;

- выполнить анализ погрешностей разработанного метода и устройства.

Научная новизна.

1. На основе уравнения баланса сил на поверхности раздела фаз определены модели измерений поверхностного натяжения вязких (0,05 Па-с < п < 50 Па-с) и невязких (0,0005 Па-с < п < 0,05 Па-с) жидкостей аэродинамическими методами, в которых глубина деформации поверхности жидкости превышает 1 мм. Модели измерений учитывают влияние диаметра отверстия истечения газа, формы углубления и плотности жидкости на результаты измерений.

2. Разработан аэродинамический метод измерений поверхностного натяжения жидкостей в диапазоне 20...80 мН/м на основе стабильного режима взаимо-

действия газовой струи с поверхностью жидкости, согласно которому об измеряемой величине судят по давлению газа перед отверстием истечения, требуемому для достижения заданной степени деформации поверхности контролируемой жидкости. Метод обеспечивает повышение устойчивости реализующего его устройства к дестабилизирующим факторам за счет увеличения интенсивности струйного воздействия и снижение чувствительности к плотности контролируемой жидкости за счет дополнительного измерения этой величины и использования ее значения при определении поверхностного натяжения.

3. В результате экспериментальных и теоретических исследований аэродинамического устройства для измерений поверхностного натяжения получена зависимость погрешности измерений от расстояния между отверстием истечения струи и недеформированной поверхностью жидкости, выбрано предпочтительное значение этого расстояния и допустимый диапазон его изменения (20,00 ± 0,05 мм).

Теоретическая значимость работы.

1. Разработано математическое описание процесса взаимодействия струи газа с поверхностью жидкости при высоте формируемого струей углубления от 1 мм до значения, при котором наступает колебательный режим взаимодействия. Математическое описание позволяет выполнять анализ источников погрешностей аэродинамических методов измерений физических величин.

2. Разработан метод измерений поверхностного натяжения, позволяющий обеспечить более высокую точность за счет снижения влияния вязкости и плотности контролируемой жидкости на результаты измерений, что обусловлено применением стабильного режима взаимодействия струи газа с поверхностью жидкости, сравнительно высокой степенью деформации поверхности жидкости (2 мм) и использованием действительного значения плотности в расчетных выражениях.

3. Предложена методика определения коэффициента расхода газа, которая позволяет устранить влияние перепада давления при истечении газа из элемента формирования струи на точность измерений объемного расхода.

4. Определены значения коэффициентов формы и их зависимости от расстояний до преград различной формы, что позволяет расширить сферу применения результатов исследований на разные процессы, в которых необходимо определять силы действия потоков газов, жидкостей и сыпучих веществ на более плотные вещества.

Практическая значимость работы.

1. Разработано устройство для аэродинамических измерений поверхностного натяжения жидкостей.

2. Разработан быстрый алгоритм определения высоты углублений по изображениям их проекций, анализирующий точки вблизи линии, соответствующей поверхности раздела фаз, а не все изображение. Данный алгоритм является частью программного комплекса системы роботизированной сортировки и контроля качества продуктов, разработка которого выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (проект по соглашению № 05.604.21.0240 от 02.12.2019, уникальный идентификатор соглашения RFMEFI60419X0240).

3. На основании экспериментальных и теоретических исследований взаимодействия струи газа с поверхностью жидкости определены предпочтительные параметры устройства для реализации аэродинамического метода измерений поверхностного натяжения с компенсацией влияния плотности на результаты измерений: расстояние между отверстием истечения и недеформированной поверхностью жидкости (20 мм) и высота углубления, формируемого струей газа на поверхности жидкости (2 мм).

4. Предложены варианты промышленного исполнения устройств для измерений поверхностного натяжения.

5. В результате экспериментальных исследований уточнено теоретическое значение коэффициента расхода при истечении газа из отверстия в тонкой стенке для различных диаметров в диапазоне от 0,9 до 2,0 мм. Полученное значение 0,68 коэффициента расхода позволяет повысить точность расчетов силы действия газовой струи на преграду.

Методы исследования. В работе выполнялся литературный анализ, синтез и классификация методов измерений поверхностного натяжения. Для анализа и математического описания процессов, происходящих в двухфазной системе «струя газа - поверхность жидкости», использовались моделирование и анализ моделей процессов. Обработка экспериментальных данных производилась с помощью методов регрессионного анализа, математической статистики и классической метрологии.

Положения, выносимые на защиту.

1. Метод измерений поверхностного натяжения жидкостей, согласно которому об измеряемой величине судят по давлению газа перед отверстием истечения, требуемому для формирования газовой струей на поверхности контролируемой жидкости углубления высотой 2 мм в стабильном режиме взаимодействия, и в расчетных выражениях учитывают влияние плотности жидкости на результаты измерений.

2. Устройство и методика измерений поверхностного натяжения жидкостей аэродинамическим методом, точность и оперативность которых обеспечивается применением триангуляционного детектора расстояния для позиционирования струйной трубки над жидкостью и специального программного обеспечения на основе технического зрения для определения высоты формируемого углубления.

3. Модели измерений поверхностного натяжения аэродинамическим методом для вязких (0,05 Пас < п < 50 Пас) и невязких (0,0005 Пас < п < 0,05 Пас) жидкостей, обеспечивающие проведение измерений с относительной погрешностью менее 5%.

Степень достоверности работы обеспечивается тем, что научные положения, выводы и рекомендации базируются на известных фундаментальных уравнениях аэрогидродинамики, подтверждается экспериментальными результатами, полученными с помощью аэродинамических методов, погрешности которых оценены для жидкостей с известными свойствами, определение которых выполнено апробированными методами (пластины Вильгельми, весовым).

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы были рассмотрены и обсуждались на международных и всероссийских научно-технических конференциях «Приборостроение в XXI веке. Интеграция науки, образования и производства» (Ижевск, 2018); «Современные тенденции развития науки и производства» (Кемерово, 2017); «Ресурсоэффективные системы в управлении и контроле: взгляд в будущее» (Томск, 2017); «Качество продукции: контроль, управление, повышение, планирование» (Курск, 2017); «Теоретические, методологические и прикладные вопросы научных исследований» (Самара, 2017); «Методы современного математического анализа и геометрии и их приложения» (Воронеж, 2016); «Актуальные проблемы энергосбережения и энергоэффективности в технических системах» (Тамбов, 2015); «Современные твердофазные технологии: теория, практика и инновационный менеджмент» (Тамбов, 2014-2016); «Современные методы и средства исследований теплофизи-ческих свойств веществ» (Санкт-Петербург, 2012); в ходе проведения международной теплофизической школы (г. Душанбе, г. Тамбов, 2012) и Всероссийской школы-конференции молодых ученых «Управление большими системами» (Тамбов, 2019).

Испытания результатов исследования.

Производственные испытания результатов диссертационной работы были проведены на ПАО "ТЗ "Электроприбор", ОАО "Тамбовский хлебокомбинат" и ООО НПО «Миэлта Технологии».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 печатные работы, в том числе 6 статей в научных журналах из перечня ВАК, 4 из которых имеют переводные версии, индексируемые в системах Web of Science и Scopus, 9 публикаций в изданиях, индексируемых РИНЦ, 1 патент РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемых источников (166 работ отечественных и зарубежных авторов) и приложений. Содержание диссертации изложено на 168 страницах машинописного текста, включает 48 рисунков и 8 таблиц.

Глава 1 МЕТОДЫ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

1.1 Сущность явления поверхностного натяжения

Молекулы жидкости взаимодействуют между собой. На молекулы, находящиеся на границе раздела с другим веществом, которое отличается слабым межмолекулярным взаимодействием (газом), действует результирующая сила, направленная внутрь жидкости. Внутреннее давление, втягивающее молекулы поверхностного слоя, составляет несколько тысяч атмосфер [1]. Притяжение молекул обуславливает как стремление жидкости сократить площадь границы раздела с газом, так и смачивание твердых тел, отличающихся более сильным молекулярным взаимодействием. Поверхностным натяжением а называется сила с которой жидкость стремится сократить площадь своей поверхности, действующая на единицу ее длины I - а = ¥аИ. Эта сила всегда направлена тангенциально к поверхности жидкости.

В связи с тем, что молекулы вещества взаимодействуют между собой в любом агрегатном состоянии, понятие «поверхностное натяжение» кроме жидкостей может справедливо применяться для газов и твердых тел [2]. Однако, ввиду того, что объем первых определяется границами с веществами в других агрегатных состояниях, а форма вторых стабильна, наиболее актуальным является применение этого понятия к веществам, находящимся в жидком агрегатном состоянии. Диапазон изменения поверхностного натяжения обычных жидкостей составляет 1574 мН/м, из которых наиболее высокое - у воды. Поверхностное натяжение жидких металлов и их расплавов во много раз выше, например 440 мН/м у свинца, 1936 мН/м у кобальта.

Поверхностные явления могут рассматриваться с позиций двух концепций: поверхностного натяжения и математически эквивалентной ей свободной поверхностной энергии. Более ранний термин «поверхностное натяжение» соответствует представлениям о том, что поверхность жидкости стянута оболочкой. Термин

«свободная поверхностная энергия» означает, что для образования дополнительной поверхности, то есть перемещения частицы вещества на поверхность раздела фаз, требуется совершение работы. При увеличении площади поверхности внутреннее давление действует на большую площадь, что приводит к увеличению силы поверхностного натяжения. Потенциальная энергия поверхности жидкости пропорциональна ее площади - Ео = [3].

От поверхностной энергии зависит большая часть происходящих процессов не только на разделе фаз, но и в самой жидкости при воздействии на нее извне. Так, с поверхностным натяжением веществ связаны такие физические явления, как адсорбция, абсорбция, хемосорбция, моющее действие, распыление, трение и смазка, смачивание и процессы формирования мономолекулярных слоев, эмульсий и пен.

1.2 Поверхностное натяжение как измеряемый параметр жидкостей

Контроль поверхностного натяжения жидкостей требуется в таких отраслях промышленности, как горнодобывающая, полиграфическая, химическая, нефтехимическая и фармацевтическая, в сельском хозяйстве и медицине.

Необходимость в измерении поверхностного натяжения возникает в трех случаях:

- значение поверхностного натяжения или закономерности его изменения позволяют проводить диагностику технической или биологической системы;

- контроль качества продукции выполняется по значению поверхностного натяжения, которое не должно выходить за установленные пределы;

- поддержание поверхностного натяжения на заданном уровне в ходе управления технологическим процессом для обеспечения качества его проведения.

Жидкие металлы используют в качестве теплоносителей в ракетных двигателях и энергетических установках, использующих атомное горючее, при нанесении защитных металлических покрытий, при извлечении благородных металлов или руд методом амальгамирования и ряде других технологических процессов.

Измерение физических параметров образцов металлических расплавов, например, по силуэту эллипсовидной капли, позволяет проводить анализ материалов, давать рекомендации для получения сплавов с заданными характеристиками [4] и обеспечить стабильность процесса индукционной сварки [5].

Измерения поверхностного натяжения физиологических жидкостей, например урины, желчи, слизей, желудочного сока и сыворотки крови, позволяет обнаружить заболевания на ранних стадиях [6, 7]. К снижению их поверхностного натяжения зачастую приводит превышение концентрации некоторых биологических веществ. Исследование поверхностного натяжения крови позволяет, например, определить избыток фермента гамма-глутамилтрансферазы, что может служить одним из признаков заболеваний поджелудочной железы и печени [6]. Проблемы системы пищеварения могут быть выявлены по снижению поверхностное натяжения урины, что говорит о повышенном содержании в ней желчных солей [7].

Поверхностное натяжение определяет работу, затрачиваемую на создание новой поверхности, что свойственно, например, распылению водных растворов специальных химических веществ при хемосорбции газов в ходе их очистки от различных дисперсных примесей и выделении ценных компонентов. Контроль таких процессов можно производить по поверхностному натяжению, которое изменяется от 70 мН/м до 80 мН/м [8].

Качество процесса распыления зависит от радиуса формируемых капель [912]. При увеличении поверхностного натяжения топлива происходит рост среднего размера его капель в камере сгорания: повышается его расход, возникают сложности с запуском двигателя [11, 12].

Слияние капель красок и лаков на окрашиваемой детали определяется их поверхностным натяжением. Растекание лакокрасочного материала по поверхности детали зависит от его способности к смачиванию. При смачивании жидкостью поверхности твердого тела происходит увеличение площади поверхности раздела фаз, соответственно этот процесс так же зависит от поверхностного натяжения. Низкое поверхностное натяжение краски позволяет снизить вероятность возникновения таких дефектов, как шагрень, кратеры, наплывы [13-15].

Для смачивания поверхностей, покрытых маслом, жиром или воском требуется определенное поверхностное натяжение жидкостей. Растворы инсектицидов при распылении должны смачивать вощеную поверхность листьев или хитиновый покров насекомых, чернила должны смачивать бумагу, средства для мытья домашних животных должны смачивать их жирную шерсть, при отмывке текстильных волокон сначала удаляют нежелательные природные масла и затем волокна пропитывают соответствующими составами, для слеживания пыли и порошков (например, в угольных шахтах) жидкость должна хорошо смачивать их частицы [3].

Качество глазных капель определяется их поверхностным натяжением. Снижение этой величины в водных растворах глазных лекарственных средств способствует эффективному и более равномерному распределению раствора по роговице, повышению доли всасывания, лучшей смачиваемости объекта, который наносится на роговицу (контактные линзы, офтальмологические приборы). Чтобы лекарственный раствор равномерно распределялся по роговице, его поверхностное натяжение должно быть в 1,5 раза ниже, чем поверхностное натяжение слезной жидкости [16].

Смачивание является одним из основных параметров моющих и косметических средств: мыла, стирального порошка, гелей, шампуней, и лосьонов [3, 17, 18]. Молекулы жидкости при смачивании взаимодействуют с молекулами загрязнения и переводят их с поверхности материала в объем моющего раствора. После отделения частиц загрязнения их необходимо удержать в моющем растворе от обратного осаждения на ткань. Удерживающая способность определяется эмульгирующей и пенообразовательной характеристиками моющего средства. Пена представляет собой дисперсную систему, состоящую из газовой и жидкой фаз. Отличительной особенностью такой системы является большая площадь поверхности взаимодействия фаз. Поверхностное натяжение жидкости оказывает значительное влияние на стабильность пены и ее свойства. Частицы загрязнения помещаются между пузырьками воздуха и выносятся на поверхность моющего средства. Эффективность удаления жиров и минеральных веществ с обрабатываемой

поверхности определяется эмульгирующей способностью моющего средства, которая заключается в удержании мелких капель загрязнения в объеме раствора, что достигается снижением межфазового поверхностного натяжения между частицами загрязнения и водой [17, 18].

Пенообразование необходимо во многих процессах химической и пищевой промышленности [19]. В технических системах и технологических процессах пищевой промышленности, использующих вещества в подобном дисперсном состоянии, необходимо обеспечивать поверхностное натяжение жидкой фазы на заданном уровне [20, 21].

Для смешивания двух нерастворимых или малорастворимых друг в друге жидкостей - образования пищевых (масло, сливки, майонез, кетчуп), косметических (крем) и фармацевтических эмульсий (мази) применяют стабилизаторы, называемые эмульгаторами. Обычно эмульгаторами являются поверхностно -активные вещества, которые адсорбируясь на межфазной границе, снижают межфазовое поверхностное натяжение и обеспечивают длительную стабильность композиции [1].

При формировании мономолекулярных пленок Ленгмюра-Блоджетт их параметры определяют по поверхностному давлению, которое представляет собой разность поверхностных натяжений чистой и покрытой пленкой жидкости [22].

Флотационный процесс обогащения полезных ископаемых в горнодобывающей промышленности целиком основан на поверхностной активности минералов. Наиболее востребованным способом флотации является пенный. Процесс осуществляется в трехфазной среде, называемой пульпой. Первой фазой является твердое вещество - минерал, второй - вода, третьей - газ. Находящиеся в воде плохо смачиваемые частицы минерала связываются с пропускаемыми через жидкость пузырьками газа и устремляются к поверхности за счет меньшей, чем у пульпы, плотности комплекса «пузырьки-частицы» [23-25]. Флотация также применяется в пищевой, химической, бумажной и других отраслях для очистки вод от органических веществ (нефти, масел), бактерий, тонкодисперсных осадков солей, прочистки промышленных стоков, ускорения отстаивания, выделения твердых

взвесей и эмульгирования веществ. В бумажной промышленности флотация применяется для разделения чернил и вареной целлюлозы при переработке использованной бумаги. При адсорбции молекул ПАВ на пигменте чернил, он приобретает гидрофобные свойства. Пропускание воздуха через раствор пигмента и целлюлозы приводит к его адсорбции на гидрофобной части ПАВ и частички пигмента чернил всплывают на поверхность.

1.3 Классические методы измерений поверхностного натяжения

Контроль физических величин в различных экономических сферах требует подходов, обеспечивающих проведение оперативных и максимально точных измерений. Существует большое количество методов и их вариаций измерений поверхностного натяжения. В данной работе к классическим отнесены методы, рассматриваемые А. Адамсоном в работе "Физическая химия поверхностей" [3].

В зависимости от времени существования поверхности и чистоты жидкости различают статическое и динамическое поверхностное натяжение. Статическое поверхностное натяжение измеряется на неподвижных или медленно образующихся поверхностях раздела, динамическое - на движущихся, постоянно обновляющихся [26]. У чистых жидкостей и истинных растворов поверхностное натяжение принимает равновесное значение практически мгновенно. В то время как распределение растворенных веществ между свежеобразованной поверхностью и объемом растворов с высокомолекулярными и мицелообразующими ПАВ требует времени, которое может составлять от нескольких часов до суток [27, 28].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Чечетов Кирилл Евгеньевич, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Воюцкий, С. С. Курс коллоидной химии / С. С. Воюцкий. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1975. - 512 с.

2. Berghmans, J. Theoretical investigation of the interfacial stability of inviscid fluids in motion, considering surface tension / J. Berghmans // J. Fluid Mech. - 1972. - Vol. 54, № 1. - P. 129-141.

3. Адамсон, А. Физическая химия поверхностей / А. Адамсон; пер. с англ. И. Г. Абидора; под ред. З. М. Зорина, В. М. Муллера. - М.: Мир, 1979. - 568 с.

4. Вьюхин, В.В. Поверхностное натяжение жидких высокоэнтропийных эквиа-томных сплавов системы Cu-An-Bi-In-Pb / В. В. Вьюхин, О. А. Чикова, В. С. Це-пелев // Журнал физической химии. - 2017. - Т. 91, № 4. - С. 582-585.

5. Сомов, С.А. Экспериментальное определение величин поверхностного натяжения и кинематической вязкости расплавов трубных марок стали в условиях АО «Выксунский металлургический завод» / С. А. Сомов, В. С. Цепелев, В. В. Ко-нашков, В. В. Вьюхин, А. И. Таушканова // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. - 2018. - Т. 20, № 1. - С. 5-17.

6. Kratochvil, A. Correlation between the blood surface tension and the activity of some enzymes / А. Kratochvil, E. Иогпшг // Physiological Research. - 2001. - Vol. 50, № 4. - P. 433-437.

7. Mills, C. O. Surface tension properties of human urine: relationship with bile salt concentration / C. O. Mills, E. Ellas, G. H. B. Martin, M. T. C. Woo, A. F. Winder // Clinical Chemistry and Laboratory Medicine. - 2009. - Vol. 26, №. 4. - P. 187-194.

8. Хуторянский, Ф. М. Исследование влияния динамического поверхностного натяжения на интенсивность поверхностной конвекции в процессе хемосорбции / Ф. М. Хуторянский, Ю. В. Акселърод // Журнал прикладной химии. - 1975. - Т. 48, вып. 1. - С. 72-77.

9. Хмелев, В. Н. Кавитационное распыление вязких жидкостей [Электронный ресурс] / В. Н. Хмелев, А. В. Шалунов, Е. С. Смердина // International Workshops and

Tutorials on Electron Devices and Materials EDM'2006: Сб. тр. междунар. науч. конф. - Новосибирск: НГТУ, 2006. - 5 с. - Режим доступа: http: //ультразвук. su/downloads/edm06/spray_rus. pdf.

10. Pat. 5005401 US, G01N 11/00, G01N 13/02. Noncontact on-line measurement of the viscosity of liquid paint / B. M. Pierce, D. B. Chang. - Appl. № 478893; filed 12.02.1990; pat. 09.04.1991. - 9 p.

11. Дубовкин, Н. Ф. Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив / Н. Ф. Дубовкин, В. Г. Маланичева, Ю. П. Массур, Е. П. Федоров -М.: Химия, 1985. - 240 с.

12. Нефтепродукты: свойства, качество, применение: справ. / Под ред. Б. В. Лосикова. - М.: Химия, 1966. - 776 с.

13. Яковлев, А. Д. Химия и технология лакокрасочных покрытий: учеб. для вузов / А. Д. Яковлев. - Л.: Химия, 1989. - 384 с.

14. Богданова, Ю. Г. Влияние химической природы компонентов на смачивающее действие растворов смесей поверхностно-активных веществ / Ю. Г. Богданова, В. Д. Должикова, Б. Д. Сумм // Вестник Московского университета. Сер. 2, Химия. -2004. - Т. 45, № 3. - С. 186-194.

15. Шинкович, Д. Н. Разработка пеногасящей системы для водно-дисперсионной краски для окрашивания пластмасс / Д. Н. Шинкович, А. А. Мартинкевич, Н. Р. Прокопчук // Труды Белорус. гос. технол. ун-та. - 2014. - № 4. - С. 18-21.

16. Андрюкова, Л. Н. Актуальные вопросы создания и производства глазных капель в Украине / Л. Н. Андрюкова // Фармаком. - 2003. - № 3. - С. 50-55.

17. Ковалев, В. М. Технология производства синтетических моющих средств / В. М. Ковалев, Д. С. Петренко. - М.: Химия, 1992. - 272 с.

18. Анохина, Е. С. Определение закономерностей удаления сложных белково-жировых загрязнений / Е. С. Анохина, М. Б. Ребезов // Сб. науч. тр. SWorld. Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Современные направления теоретических и прикладных исследований '2013». - 2013. - Т. 42, № 1. - С. 92-97.

19. Кругляков, П. М. Пена и пенные пленки / П. М. Кругляков, Д. Р. Ексерова. -М.: Химия, 1990. - 432 с.

20. Муратова, Е. И. Реология кондитерских масс: монография / Е. И. Муратова, П. М. Смолихина. - Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2013. - 188 с.

21. Пахаруков, Ю. В. Стабилизация пены поверхностно-активными веществами во фрактально-перколяционной модели разрушения / Ю. В. Пахаруков, Т. Е. Шевнина // Письма в ЖТФ. - 2001. - Т. 27, вып 3. - С. 85-88.

22. Супуева, А. С. Определение работы адгезии в системе межвитковой изоляции [Электронный ресурс] / А. С. Супуева, А. П. Леонов // Науковедение. - 2013. - №. 3. - Режим доступа: http://naukovedenie.ru/PDF/24tvn313.pdf.

23. Kelebek, S. Selective flotation of inherently hydrophobic minerals by controlling the air/solution interfacial tension / S. Kelebek, G. W. Smith // International Journal of Mineral Processing. - 1985. - Vol. 14, № 4. - P. 275-289.

24. Kelebek, S. ^rical surface tension of wetting and flotation separation of hydrophobic solids / S. Kelebek, G. W. Smith, J. A. Finch, S. Yoruk // Separation Science and Technology. - 1987. - Vol. 22, № 6. - P. 1527-1546.

25. Hornsby, D. T. Critical surface tension and the selective separation of inherently hydrophobic solids / D. T. Hornsby, J. Leja // Colloids and Surfaces. - 1980. - Vol. 1, № 3. - P. 425-429.

26. Берлин, А. А. Основы адгезии полимеров / А. А. Берлин, В. Е. Басин - М.: Химия, 1969. - 320 с.

27. Евстратова, К. И. Физическая и коллоидная химия / К. И. Евстратова, Н. А. Купина, Е. Е. Малахова - М.: Высшая школа, 1990. - 488 с.

28. Вережников, В. Н. Практикум по коллоидной химии поверхностно-активных веществ / В. Н. Вережников - Воронеж: Изд-во Воронежского ун-та, 1984. - 223 с.

29. Баранова, В. И. Практикум по коллоидной химии. Учебное пособие для хим.-технол. спец. вузов / В. И. Баранова, Е. Е. Бибик, Н. М. Кожевникова и др.; под ред. Лаврова И. С. - М.: Высшая школа, 1983. - 216 с.

30. Niederhauser, D. O. Report of progress: fundamental research on the occurrence and recovery of petroleum / D. O. Niederhauser, F. E. Bartell - Baltimore: Publication of the American Petroleum Institute, The Lord Baltimore Press, 1950. - 114 p.

31. Stauffer, С. Е. The measurement of surface tension by the pendant drop technique / С. Е. Stauffer // The journal of physical chemistry - 1965. - Vol. 69, № 6. - P. 1933— 1938.

32. Пат. 2663321 РФ, G01N 9/04, G01N 13/02. Способ и устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов /А. М. По-водатор, В. В. Вьюхин, В. С. Цепелев, В. В. Конашков. - № 2017121540; заявл. 19.06.2017; опубл. 03.08.2018; бюл. № 22. - 13 с.

33. Пат. 2613592 РФ, G01N 13/02. Способ и устройство для определения плотности и поверхностного натяжения металлических расплавов /А. М. Поводатор, В. В. Вьюхин, В. С. Цепелев. - № 2015148103; заявл. 09.11.2015; опубл. 17.03.2017; бюл. № 8. - 16 с.

34. Pat. 4963731 US, G01N 21/86. Optical level measurement system / C. King. -Appl. № 392646; filed 11.08.1989; pat. 16.10.1990. - 11 p.

35. Okada, J. T. Surface tension and viscosity of molten vanadium measured with an electrostatic levitation furnace / J. T. Okada, T. Ishikawa, Y. Watanabe, P.-F. Paradis // The Journal of Chemical Thermodynamics. - 2010. - Vol. 42, № 7. - P. 856-859.

36. Zhou, K. Determining thermophysical properties of undercooled liquid Ti-Al alloy by electromagnetic levitation / K. Zhou, H. P. Wang, B. Wei // Chemical Physics Letters. - 2012. - Vol. 521. - P. 52-54.

37. Pat. 3553636 US, G01S 9/66. Noncontact ultrasonic interface viscosity and percent solid detecting device / J. D. Baird. - Serial № 794105; filed 27.01.1969; pat. 05.01.1971. - 4 p.

38. Pfund, A. H. Surface-tension measurements of viscous liquids / A. H. Pfund, E. W. Greenfield // Industrial and Engineering Chemistry. - 1936. - Vol. 8, № 2. - P. 81-82.

39. Pat. 5686661 US, G01N 11/00. In-situ, real time viscosity measurement of molten materials with laser inducted ultrasonics / J. P. Singh, R. D. Costley, V. V. Shah, C. Winstead. - Appl. № 659197; filed 04.06.1996; pat. 11.11.1997. - 13 p.

40. Сергеев, А. Г. Метрология, стандартизация и сертификация: учеб. / А. Г. Сергеев, В. В. Терегеря. - М.: Издательство Юрайт; ИД Юрайт, 2010. -820 с.

41. Lee, J. Improvements in surface tension measurements of liquid metals having low capillary constants by the constrained drop method / J. Lee, A. Kiyose, S. Nakatsuka, M. Nakamoto, T. Tanaka // ISIJ International. - 2004. - Vol. 44, № 11. - P. 1793-1799.

42. Pat. 2012/119274 WO, G01N13/02, G01N13/00. Device and method for surface tension detection / L. Cai, K. Liu. - Appl. № PCT/CN2011/000763; filed 29.04.2011; pat. 13.09.2012. - 26 p.

43. Pat. US 2003/0128371, G01B 11/24, G01N 21/00, G01B 11/30. Method and apparatus for measuring surface configuration / D. J. Vaux, M. Cottingham. - Appl. № 10/181795; filed 02.01.2001; pat. 10.07.2003. - 13 p.

44. Thiessen, D. B. A quasi-containerless pendant drop method for surface tension measurements on molten metals and alloys / D. B. Thiessen, K. F. Man // International Journal of Thermophysics. - 1995. - Vol. 16, № 1. - P. 245-255.

45. А. с. 159062 СССР, G01N. Способ определения поверхностного натяжения / Ф. Н. Тавадзе, И. А. Байрамашвили, В. А. Грдзелишвилли. - № 807693/22-2; заявл. 08.12.1962; опубл. 22.11.1963; бюл. № 23. - 1 с.

46. А. с. 1283621 СССР, G01N 13/02. Способ определения поверхностного натяжения жидкости / В. А. Антонец, А. Ф. Иванов и В. В. Казаков. - № 3924614/3125; заявл. 08.07.1985; опубл. 15.01.87; бюл. № 2. - 3 с.

47. Saylor, J. R. Measurement of surfactant properties using a circular capillary wave field / J. R. Saylor, A. J. Szeri, G. P. Foulks // Experiments in Fluids. - 2000. - Vol. 29, No. 6. - P. 509-518.

48. Pat. 4512183 US, G01N 13/02. Method of measuring and/or monitoring the surface tension of fluids / M. Alexander. - Appl. № 522180; filed 18.01.1983; pat. 23.04.1985. - 6 p.

49. ГОСТ 26809.1-2014. Молоко и молочная продукция. Правила приемки, методы отбора и подготовка проб к анализу. Часть 1. Молоко, молочные, молочные составные и молокосодержащие продукты. - Введ. 2016-01-01. -М.: Стандартинформ, 2015. - 12 с.

50. ГОСТ 2517-2012. Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб. - Введ. 201403-01. - М.: Стандартинформ, 2014. - 35 с.

51. Мордасов, М. М. Бесконтактные методы измерения вязкости жидкостей / М. М. Мордасов, А. П. Савенков // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2013. - Т. 79, № 1. - С. 27-35.

52. Мордасов, Д. М. Аэрогидродинамические эффекты в бесконтактных струйных методах неразрушающего контроля вязкости жидких веществ / Д. М. Мордасов, М. М. Мордасов, А. П. Савенков. - М.: Физматлит, 2012. - 352 c.

53. Pat. 2192987 GB, G01N 11/00, G01N 9/00, G01N 13/02. A device for measuring physical properties of liquids / S. Nowinski. - Appl. № 8717205; filed 21.07.1987; pub. 27.01.1988. - 5 p.

54. РМГ 29-99. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2000. - 50 с.

55. Савенков, А. П. Бесконтактные методы измерения физических свойств жидкостей [Электронный ресурс]: учеб. пособие / А. П. Савенков, М. М. Мордасов, Г. В. Мозгова. - Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВО «ТГТУ», 2018. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).

56. Rhim, W.-K. An electrostatic levitator for hightemperature containerless materials processing in 1g / W.-K. Rhim, S. K. Chung, D. Barber, K. F. Man, G. Gutt, A. Rulison, R. E. Spjut // Review of Scientific Instruments. - 1993. - Vol. 64, № 10. - P. 29612970.

57. Herlach, D. M. Containerless processing in the study of metallic melts and their solidification / D. M. Herlach, R. F. Cochrane, I. Egry, H. J. Fecht, A. L. Greer // International Materials Reviews. - 1993. - Vol. 38, № 6. - P. 273-347.

58. Brillo, J. Thermophysical property measurements of liquid metals by electromagnetic levitation / J. Brillo, G. Lohofer, F. Schmidt-Hohagen, S. Schneider, I. Egry // International Journal of Materials and Product Technology. - 2006. - Vol. 26, № 3/4. - P. 247-273.

59. Sarou-Kanian, V. Surface tension and density of oxygen-free liquid aluminum at high temperature / V. Sarou-Kanian, F. Millot, J. C. Rifflet // International Journal of Thermophysics. - 2003. - Vol. 24, № 1. - P. 277-286.

60. Zhou, Z. Measurement of thermophysical properties of molten silicon using an upgraded electrostatic levitator / Z. Zhou, S. Mukherjee, W.-K. Rhim // Journal of Crystal Growth. - 2003. - Vol. 257, № 3-4. - P. 350-358.

61. Paradis, P.-F. Non-contact measurements of the surface tension and viscosity of molybdenum using an electrostatic levitation furnace / P.-F. Paradis, T. Ishikawa, N. Koike // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. - 2007. - Vol. 25, № 1. - P. 95-100.

62. Fujii, H. Analysis of surface oscillation of droplet under microgravity for the determination of its surface tension / H. Fujii, T. Matsumoto, K. Nogi // Acta Materialia. -2000. - Vol. 48, № 11. - P. 2933-2939.

63. Wang, H. P. Measurement and calculation of surface tension for undercooled liquid nickel and its alloy / H. P. Wang, J. Chang, B. Wei // Journal of Applied Physics. -2009. - Vol. 106, № 033506. - 4 p.

64. Brillo, J. Density determination of liquid copper, nickel, and their alloys / J. Brillo, I. Egry // International Journal of Thermophysics. - 2003. - Vol. 24, № 4. - P. 11551170.

65. Brillo, J. Density and surface tension of liquid ternary Ni-Cu-Fe alloys / J. Brillo, I. Egry, T. Matsushita // Zeitschrift für Metallkunde. - 2006. - Vol. 97, № 1. - P. 28-34.

66. Millot, F. High-temperature properties of liquid boron from contactless techniques / F. Millot, J. C. Rifflet, V. Sarou-Kanian, G. Wille // International Journal of Thermophysics. - 2002. - Vol. 23, № 5. - P. 1185-1195.

67. Haumesser, P.-H. High-temperature contactless viscosity measurements by the gasfilm levitation technique: Application to oxide and metallic glasses / P.-H. Haumesser, J. Bancillon, M. Daniel, M. Perez, J.-P. Garandet // Review of Scientific Instruments. -2002. - Vol. 73, № 3. - P. 3275-3285.

68. Elleman, D.D. Acoustic containerless experiment system: a non-contact surface tension measurement: NASA Technical Memorandum 89N20308 / D.D. Elleman, T.G. Wang, M. Barmatz // Microgravity Science and Applications Flight Programs, January-March 1987, Selected Papers. - Washington, 1988. - Vol. 2. - P. 557-567.

69. Rhim, W.-K. Noncontact technique for measuring surface tension and viscosity of molten materials using high temperature electrostatic levitation / W.-K. Rhim, K. Ohsaka, P.-F. Paradis, R. E. Spjut // Review of scientific instruments. - 1999. - Vol. 70, №. 6. - P. 2796-2801.

70. Millot, F. Analysis of surface tension from aerodynamic levitation of liquids / F. Millot, J. C. Rifflet, G. Wille, V. Sarou-Kanian, B. Glorieux // Journal of the American Ceramic Society. - 2002. - Vol. 85, № 1. - P. 187-192.

71. Пат. 1436017 СССР, G01N 13/02. Способ определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости / В. В. Стерлядкин, Е. А. Стерлядкина. -№ 4076665/31-25; заявл. 07.04.1986; опубл. 07.11.1988; бюл. № 41. - 3 с.

72. Dai, F. Thermophysical properties of Ni-5% Sn alloy melt / F. Dai, C. Cao, B. Wei // Science in China Series G. - 2006. - Vol. 49, № 2. - P. 236-245.

73. Ishikawa, T. Non-contact thermophysical property measurements of refractory metals using an electrostatic levitator / T. Ishikawa, P.-F. Paradis, T. Itami, S. Yoda // Measurement Science and Technology. - 2005. - Vol. 16, №2. - P. 443-451.

74. Behroozi, F. Direct measurement of the dispersion relation of capillary waves by laser interferometry / F. Behroozi, A. Perkins // American Journal of Physics. - 2006. -Vol. 74, № 11. - P. 957-961.

75. Pat. 5303030 US, G01B 9/02. Metod and apparatus for monitoring and measuring the surface tension of a fluid using fiber optics / B. M. Abraham, J. B. Ketterson, T. M. Bohanon, J. M. Mikrut. - Appl. № 801153; filed 02.12.1991; pat. 12.04.1994. - 9 p.

76. Miyano, K. Local mechanical properties of monomolecular films on water measured with a capillary wave probe / K. Miyano // Langmuir. - 1990. - Vol. 6, № 7. - P. 12541259.

77. Sohl, C. H. Novel technique for dynamic surface tension and viscosity measurements at liquid-gas interfaces / C. H. Sohl, K. Miyano, J. B. Ketterson // Review of Scientific Instruments. - 1978. - Vol. 49, № 10. - P. 1464-1469.

78. Cinbis, C. A noncontacting technique for measuring surface tension of liquids / C. Cinbis, B. T. Khuri-Yakub // Review of Scientific Instruments. - 1992. - Vol. 63, № 3. - P. 2048-2050.

79. Pat. 5590560 US, G01M 3/08. Apparatus for measuring viscosity or thickness, surface tension and surface dilational elasticity / F. M. Joos, A. K. Anders. - Appl. № 561904; filed 22.11.1995; pat. 07.01.1997. - 22 p.

80. Pat. 2836972 DE, G01N 13/02. Verfahren zur berührungslosen Messung der Oberflächenspannung und der Viskosität / E.-G. Lierke, W. M. Heide, M. Achatz. -Aktenzeichen P2836972.4; anmeldetag 24.08.1978; offenlegungstag 06.03.1980. - 20 p.

81. А. с. 409116 СССР, G01N 13/02. Способ определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей / Е. З. Гак, М. З. Гак, Г. П. Комаров. - № 1816623/2625; заявл. 04.08.1972; опубл. 30.11.1973; бюл. № 48. - 2 с.

82. А. с. 320755 СССР, G01N 13/02. Способ определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей / В. Н. Сокольский. - № 1409310/26-25; заявл. 02.03.1970; опубл. 04.11.1971; бюл. № 34. - 3 с.

83. А. с. 911221 СССР, G01N 11/00. Способ определения реологических свойств материалов / В. Н. Гаврилов, Ю. П. Гущо, Л. З. Роговина, Г. Л. Слонимский, В. Г. Васильев. - № 2949785/18-25; заявл. 30.06.1980; опубл. 07.03.1982; бюл. № 9. - 3 с.

84. А. с. 1257464 СССР, G01N 11/00. Способ определения реологических параметров сред / М. М. Русанов, Л. М. Панасюк. - № 3633999/24-25; заявл. 12.08.1983; опубл. 15.09.1986; бюл. № 34. - 4 с.

85. Pat. 6925856 US, G01N 11/00, G01N 13/00, G01N 29/10. Non-contact techniques for measuring viscosity and surface tension information of a liquid / R. О. Williams. -Appl. No. 10/290626; filed 07.11.2002; pat. 09.08.2005. - 13 p.

86. Capalbo, Z. Noncontact determination of fluid properties by means of focused acoustics: senior honors thesis / Capalbo Zach; Gordon College. - Wenham, MA: 2012. - 54 p.

87. Pat. 7281413 US, G01N 11/00. Acoustic method for determining the viscosity and/or surface tension of a liquid / R. O. Williams, J. Chiao, H. W. Chow, M. J. Forbush, A. M. Rose. - Appl. № 11/088436; filed 24.03.2005; pat. 16.10.2007. -21 p.

88. Pat. 6596239 US, B01L 3/02. Acoustically mediated fluid transfer methods and uses thereof / R. O. Williams, T. Singh, N. N. Mansour, L. Lee, M. J. Forbush. - Appl. № 09/735709; filed 12.12.2000; pat. 22.07.2003. - 19 p.

89. Cinbis, C. Effect of surface tension on the acoustic radiation pressure-induced motion of the water-air interface / C. Cinbis, N. N. Mansour, B. T. Khuri-Yakub // The Journal of the Acoustical Society of America. - 1993. - Vol. 94, № 4. - P. 2365-2372.

90. Pat. 5024080 US, G01N 11/00. Paint viscosity monitoring system and method / P. G. Backes. - Appl. № 503586; filed 03.04.1990; pat. 18.06.1991. - 6 p.

91 . Гализдра, В. И. Аэрогидродинамическое бесконтактное совокупное измерение физико-механических параметров жидкостей / В. И. Гализдра, М. М. Мордасов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2005. - Т. 71, № 5. - С. 34-38.

92. Мордасов, Д. М. Пневмодинамический бесконтактный контроль плотности жидких веществ / Д. М. Мордасов // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2004. - Т. 10, № 3. - С. 666-674.

93. Pat. 0549647 EP, G01N 25/04, G01N 33/28. An apparatus and process for estimating the pour point of a hydrocarbon oil / V. S. Ker, C. Y. Tsang. - Appl. № 91916519.1; filed 17.09.1991; pub. 31.05.1995; bull. № 95/22. - 16 p.

94. Issenmann, B. Unsteady deformations of a free liquid surface caused by radiation pressure / B. Issenmann, R. Wunenburger, H. Chraibi, M. Gandil, J.-P. Delville // Journal of Fluid Mechanics. - 2011. - Vol. 682. - P. 460-490.

95. Шутилов, В. А. Основы физики ультразвука: учеб. пособие / В. А. Шутилов. -Л.: Изд-во. Ленингр. ун-та, 1980. - 280 с.

96. А. с. 1712833 СССР, G01N 13/02. Устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей / В. П. Астахов, Б. И. Герасимов, С. В. Мищенко, М. М. Мордасов, С. В. Пономарев. - № 4749189/25; заявл. 16.10.1989; опубл. 15.02.1992; бюл. № 6. - 3 с.

97. А. с. 1753369 СССР, G01N 13/02. Способ определения поверхностного натяжения жидкостей / В. П. Астахов, М. М. Мордасов, В. П. Журавлев. -№ 4864578/25; заявл. 10.09.1990; опубл. 07.08.1992; бюл. № 29. - 3 с.

98. Пат. 2156968 РФ, G01N 13/02. Устройство для измерения поверхностного натяжения / И. С. Филатов, Ю. А. Брусенцов, М. М. Мордасов. - № 99107624/28; заявл. 06.04.1999; опубл. 27.09.2000; бюл. № 27. - 3 с.

99. Пат. 2205380 РФ, G01N 13/02. Способ измерения поверхностного натяжения / М. М. Мордасов, В. И. Гализдра, Е. И. Корнеева. - № 2000106486/28; заявл. 16.03.2000; опубл. 27.05.2003; бюл. № 15. - 3 с.

100. Пат. 2208777 РФ, G01N 13/02. Способ измерения поверхностного натяжения жидких сред и устройство для его реализации / М. М. Мордасов, В. И. Гализдра, Е. И. Корнеева. - № 2001103826/28; заявл. 12.02.2001; опубл. 20.07.2003; бюл. № 20. - 5 с.

101. Пат. 71259 UA, G01N 13/02. Оптико-електронний вимiрювач поверхневого натягу рщин / Й. Й. Бшинський, О. С. Городецька. - № 20031211547; заявл. 15.12.2003; опубл. 15.11.2004; бюл. № 11. - 2 с.

102. Пат. 71576 UA, G01N 13/02. Оптико-електронний вимiрювач поверхневого натягу рщин / Й. Й. Бшинський, О. С. Бшошкурська, С. О. Оренко. - № 2001042381; заявл. 10.04.2001; опубл. 15.12.2004; бюл. № 12. - 2 с.

103. Ефиманова, А. В. Пневмодинамический метод контроля поверхностного натяжения жидких веществ / А. В. Ефиманова, М. М. Мордасов. // Труды ТГТУ: сб. науч. ст. молод. учен. и студентов. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2003. -Вып. 13. - С. 3-7.

104. Rosler, R. S. Impingement of gas jets on liquid surfaces / R. S. Rosier, G. H. Stewart // Journal of Fluid Mechanics. - 1968. - Vol. 31, pt. 1. - P. 163-174.

105. А. с. 1130767 СССР, G01N 13/02. Способ определения поверхностного натяжения жидкостей / М. М. Мордасов, В. И. Гализдра. - № 3587952/24-25; заявл. 21.01.1983; опубл. 23.12.1984; бюл. № 47. - 4 с.

106. Мордасов, М. М. Бесконтактный пневматический метод измерения поверхностного натяжения / М. М. Мордасов, В. И. Гализдра, В. П. Астахов // Заводская лаборатория. - 1994. - Т. 60, № 9. - С. 33-36.

107. Пат. 2024008 РФ, G01N 13/02. Способ контроля поверхностного натяжения жидкостей / М. М. Мордасов. - № 4944052/25; заявл. 13.06.1991; опубл.

30.11.1994; бюл. № 22. - 5 с.

108. Гализдра, В. И. Контроль поверхностного натяжения жидких веществ в промышленных условиях / В. И. Гализдра, С. В. Mищенко, Д. M. Mордасов, M. M. Mордасов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 1997. - Т. 63, № 5. - С. 28-30.

109. Гализдра, В. И. Пневматические методы контроля поверхностного натяжения жидких веществ / В. И. Гализдра, С. В. Mищенко, Д. M. Mордасов, M. M. Mорда-сов // Заводская лаборатория. - 1997. - Т. 63, № 8. - С. 26-31.

110. А. с. 527638 СССР, G01N 13/02. Устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей / M. M. Mордасов, Д. А. Дмитриев, В. Д. Попов, А. И. Фе-сенко, В. M. Тютюнник. - № 2104448/25; заявл. 12.02.1975; опубл. 05.09.1976; бюл. № 33. - 3 с.

111. Савенков, А. П. Развитие теории бесконтактных аэродинамических измерений физических свойств жидкостей: дис. ... д-ра техн. наук: 05.11.13. - Тамбов, 2018. - 228 с.

112. Mордасов, M. M. Взаимодействие струи газа с поверхностью жидкости в режиме стабильных колебаний / M. M. Mордасов, А. П. Савенков // Письма в ЖТФ.

- 2016. - Т. 42, вып. 18. - C. 25-31.

113. Mордасов, M. M. Mетодика исследования взаимодействия струи газа с поверхностью жидкости / M. M. Mордасов, А. П. Савенков, К. E. Чечетов // Журнал технической физики. - 2016. - Т. 86, вып. 5. - С. 20-29.

114. Mордасов, M. M. Исследование силового воздействия струи газа на поверхность жидкости / M. M. Mордасов, А. П. Савенков // Журнал технической физики.

- 2012. - Т. 82, вып. 3. - С. 37-45.

115. Eлимелех И. M. Струйная автоматика (пневмоника) / И. M. Eлимелех, Ю. Г. Сидоркин - Л.: Лениздат, 1972. - 212 с.

116. Solórzano-López, J. Mathematical and physical simulation of the interaction between a gas jet and a liquid free surface / J. Solórzano-López, R. Zenit, M. A. Ramírez-Argáez // Applied Mathematical Modeling. - 2011. - Vol. 35, № 10. - P. 4991-5005.

117. Balabel, J. A. RANS modeling of gas jet impinging onto a deformable liquid interface / J. A. Balabel // Emirates Journal for Engineering Research. - 2007. - Vol. 12, №

3. - P. 35-46.

118. Berendsen, C. W. J. Rupture of thin liquid films induced by impinging air-jets / C. W. J. Berendsen, J. C. H. Zeegers, G. C. F. L. Kruis, M. Riepen, A. A. Darhuber // Langmuir. - 2012. - Vol. 28, № 26. - P. 9977-9985.

119. Ersson, M. A mathematical model of an impinging air jet on a water surface / M. Ersson, A. Tilliander, L. Jonsson, P. Jonsson // ISIJ International. - 2008. - Vol. 48, №

4. - P. 377-384.

120. Nguyen, A. Computational fluid dynamics modeling of gas jets impinging onto liquid pools / A. Nguyen, G. Evans // Third International Conference on CFD in the Minerals and Process Industries. - Melbourne (Australia): CSIRO, 2003. - P. 71-76.

121. Явойский, В. И. Теория продувки сталеплавильной ванны / В. И. Явойский, Г. А. Дорофеев, И. Л. Повх. - М.: Металлургия, 1974. - 495 С.

122. Cheslak, F. R. Cavities formed on liquid surfaces by impinging gaseous jets / F. R. Cheslak, J. A. Nicholls, M. Sichel // Journal of Fluid Mechanics. - 1969. - Vol. 36, pt. 1. - P. 55-64.

123. Labus, T.L. Gas-jet impingement normal to a liquid surface: NASA technical note TN D-6368 / T. L. Labus, J. C. Aydelott. - Washington, D. C.: NASA, 1971. - 16 p.

124. Bradshaw, A. V. Mass transfer from a carbon dioxide jet to a tap water / A. V. Bradshaw, A. Chatterjee // Chemical Engineering Science. - 1971. - Vol. 26, № 6-B. -P. 767-772.

125. Banks, R. B. Experimental investigation of the penetration of a high-velocity gas jet through a liquid surface / R. B. Banks, D. V. Chandrasekhara // Journal of Fluid Mechanics. - 1963. - Vol. 15, pt. 1. - P. 13-34.

126. Turkdogan, E. T. Fluid dynamics of gas jets impinging on surface of liquids / E. T. Turkdogan // Chemical Engineering Science. - 1966. - Vol. 21, № 12. - P. 1133-1144.

127. Эпштейн, Л. А. О впадине, образующейся при воздействии вертикальной газовой струи на поверхность жидкости / Л. А. Эпштейн, И. Э. Вольгрот // Труды

центрального аэрогидродинамического института им. Н.Е. Жуковского. - М.: Издательский отдел ЦАГИ, 1967. - Вып. 1061. - 33 с.

128. Shimada, T. Observation of molten slag surface under gas impingement by X-ray computed tomography / T. Shimada, T. Akiyama, E. Kasai, J. Yagi // ISIJ International. - 2000. - Vol. 40, №10. - P. 958-963.

129. Park, S. S. The penetration behavior of an annular gas-solid jet impinging on a liquid bath: comparison with a conventional circular jet / S. S. Park, N. Dyussekenov, H. Y. Sohn // Metallurgical and materials transactions B. - 2010. - Vol. 41B, № 1. - P. 51-62.

130. Hwang, H. Y. A water model study of impinging gas jets on liquid surfaces / H. Y. Hwang, G. A. Irons // Metallurgical and Materials Transactions B. - 2012. - Vol. 43B, № 2. - P. 302-315.

131. Baouabe, I. B. Assessment of a chimney jet flowing around an obstacle / I. B. Baouabe, A. Radhouane, S. N. Mahjoub, H. Mhiri, P. Bournot, G. Le Palec // Heat Transfer Engineering. - 2012. - Vol. 33, № 10. - P. 1-22.

132. Мордасов, М. М. Бесконтактный неразрушающий аэрогидродинамический контроль вязкости жидкостей / М. М. Мордасов, А. П. Савенков // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2008. - Т. 74, № 2. - С. 22-25.

133. He, A. Deformation of a liquid surface due to an impinging gas jet: A conformal mapping approach / A. He, A. Belmonte // Physics of fluids. - 2010. - Vol. 22, № 042103. - 7 p.

134. Collins, R. D. The depression of liquid surfaces by gas jets / R. D. Collins, H. Lubanska // British Journal of Applied Physics. - 1954. - Vol. 5, № 1. - P. 22-26.

135. Алексеев, Н. В. Исследование взаимодействия горячей газовой струи с жидкостью / Н. В. Алексеев, О. Е. Поздняков, С. Н. Шорин // Инженерно-физический журнал. - 1983. - Т. 44, № 4. - С. 537-544.

136. Залманзон, Л. А. Теория элементов пневмоники / Л. А. Залманзон. - М.: Наука, 1969. - 508 с.

137. Чугаев, Р. Р. Гидравлика / Р. Р. Чугаев. - 4-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энер-гоиздат, 1982. - 672 с.

138. Мордасов, М. М. Определение коэффициента расхода при истечении газа из отверстий малого диаметра / М. М. Мордасов, А. П. Савенков, К. Е. Чечетов // Инженерная физика. - 2014. - № 1. - С. 13-18.

139. Кремлевский, П. П. Расходомеры и счетчики количества веществ: справ. в 2 кн. Кн. 2. / П. П. Кремлевский. - СПб: Политехника, 2004. - 412 с.

140. Кремлевский, П. П. Расходомеры и счетчики количества веществ: справ. в 2 кн. Кн. 1. / П. П. Кремлевский. - СПб: Политехника, 2002. - 409 с.

141. Мордасов, М. М. Об уточнении расчетных зависимостей силового действия турбулентной газовой струи / М. М. Мордасов, А. П. Савенков, К. Е. Чечетов // Журнал технической физики. - 2015. - Т. 85, вып. 10. - С. 141 - 144.

142. Мордасов, М. М. Исследование силового действия турбулентной газовой струи / М. М. Мордасов, А. П. Савенков, К. Е. Чечетов // Инженерная физика. -

2014. - № 6. - С. 22-29.

143. Мордасов, М. М. Влияние плотности газа на силовое действие турбулентной струи / М. М. Мордасов, А. П. Савенков // Журнал технической физики. - 2016. -Т. 86, вып. 8. - С. 83-86.

144. Мордасов, М. М. Взаимодействие газовой струи с поверхностью сложной формы / М. М. Мордасов, А. П. Савенков, К. Е. Чечетов // Инженерная физика. -

2015. - № 1. - С. 29-35.

145. Мордасов, М. М. Измерение геометрических параметров поверхностей раздела газожидкостных систем / М. М. Мордасов, А. П. Савенков // Измерительная техника. - 2015. - № 7. - С. 47-49.

146. Мордасов, М. М. Аэродинамическое измерение поверхностного давления / М. М. Мордасов, А. П. Савенков, К. Е. Чечетов // Измерительная техника. - 2018. - № 5. - С. 50-55.

147. Стабников, В. Н. Перегонка и ректификация этилового спирта / В. Н. Стабников. - 2-е издание - М.: Пищевая промышленность, 1969. - 456 с.

148. ГОСТ 10587-84. Смолы эпоксидно-диановые неотвержденные. Технические условия. - Введ. 01-01-1985. - М.: Издательство стандартов, 1989. - 17 с.

149. Mордасов, M. M. Бесконтактное аэродинамическое измерение поверхностного натяжения / M. M. Mордасов, А. П. Савенков, M. Э. Сафонова, В. А. Сычев // Измерительная техника. - 2018. - № 7. - С. 47-49.

150. Измерения в промышленности: справ. изд. в 3-х кн: пер. с нем. / Под ред. П. Профоса. - 2-е изд., перераб. и доп. - M.: Mеталлургия, 1990. - 3 кн.

151. Mордасов, M. M. Бесконтактное триангуляционное измерение расстояния до зеркальных поверхностей / M. M. Mордасов, А. П. Савенков, M. Э. Сафонова, В. А. Сычев // Автометрия. - 2018. - Т. 54, № 1. - С. 80-88.

152. Кулаков, M3. Автоматические контрольно-измерительные приборы для химических производств / M. В. Кулаков, С. И. Щепкин. - M.: Mашгиз, 1961. -552 с.

153. ГОСТ 5632-2014. ^ржавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Mарки. - Введ. 2015-01-01. - M.: Стандартинформ, 2015. - 52 с.

154. Mордасов, M. M. Mанометрический метод измерений кажущейся плотности сыпучих материалов / M. M. Mордасов, А. П. Савенков, К. E. Чечетов // Измерительная техника. - 2015. - № 4. - С. 38 - 42.

155. Петров, С. А. Установка бесконтактного измерительного преобразователя на заданное расстояние относительно поверхности контролируемой жидкости / С. А. Петров, К. E. Чечетов // Актуальные проблемы энергосбережения и энергоэффективности в технических системах: тезисы докладов 2-ой междунар. конф. с элементами науч. школы. - Тамбов: Изд-во Першина Р.В., 2015. - С. 353-355.

156. ГОСТ 1050-2013. Mеталлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия. - Введ. 201501-01. - M.: Стандартинформ, 2014. - 33 с.

157. ГОСТ 18175-78. Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением. Mарки. -Введ. 1979-01-01. - M.: Издательство стандартов, 1978. - 24 с.

158. Liebe, С. С. Distance measurement utilizing image-based triangulation / С. С. Liebe, K. Coste // IEEE Sensors Journal. - 2013. - Т. 13, No. 1. - Pp. 234-244.

159. Байбаков, А. Н. Лазерные триангуляционные датчики положения в промышленных системах контроля и диагностики / А. Н. Байбаков, В. И. Ладыгин, А. И. Пастушенко, С. В. Плотников, Н. Т. Тукубаев, С. П. Юношев // Автометрия. -2004. - Т. 40, № 2. - С. 105-113.

160. Pat. 7399985 US, G01N 15/06, G01N 21/49, G01N 21/85. Optical non-contact sensor for detecting material level in a container / W. Mruk, M. Adams, W. Kilkerr, N. Bell, R. Barnacle. - Appl. No. 11/457206; filed 13.07.2006; pat. 15.07.2008. - 6 p.

161. Михляев, С. В. Анализ оптических триангуляционных систем измерения профиля зеркальной поверхности / С. В. Михляев // Автометрия. - 2005. - Т. 41, № 4. - С. 78-91.

162. Байбаков, А. Н. Применение позиционно-чувствительных фотоприемников в триангуляционных системах размерного контроля динамических объектов / А. Н. Байбаков, К. И. Кучинский, С. В. Плотников, Е. А. Титова // Автометрия. - 2005. -Т. 41, № 6. - С. 53-61.

163. Сафонова, М. Э. Бесконтактное измерение расстояния до поверхности жидкости / М. Э. Сафонова, К. Е. Чечетов // Современные твердофазные технологии: теория, практика и инновационный менеджмент: материалы VII Междунар. научно-инновационной молодежной конф. - Тамбов: Изд-во ИП Чеснокова А. В., 2015. - С. 371 - 372.

164. Мордасов, М. М. Лазерный триангуляционный детектор расстояния до зеркальной поверхности / М. М. Мордасов, А. П. Савенков, В. А. Сычев, Г. В. Мозгова // Датчики и системы. - 2018. - № 3. - С. 49-53.

165. ГОСТ 22524-77. Пикнометры стеклянные. - Введ. 1979-01-01. - М.: Издательство стандартов, 1985. - 21 с.

166. Полякова, Т. М. Простые алгоритмы детектирования и определения размеров объектов на контрастных изображениях [Электронный ресурс] / Т. М. Полякова, А. П. Савенков, К. Е. Чечетов // Управление большими системами: материалы XVI Всероссийской школы-конференции молодых ученых. - Тамбов: Издательский центр ФГБОУ ВО «ТГТУ», 2019. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).

ПРИЛОЖЕНИЕ Акты об использовании результатов работы

АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

л «КОНЦЕРН РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»

КРЭТ ПУБЛИЧНОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

«ТАМБОВСКИЙ ЗАВОД «ЭЛЕКТРОПРИБОР»

22.03.2016

АКТ

производственных испытаний изобретения

Настоящим актом подтверждается, что на ПАО «Электроприбор» проведены производственные испытания изобретения, разработанного группой авторов в составе Савенкова А.П., Мордасова М.М., Чечетова К.Е., на которое получено положительное решение о выдаче патента на изобретение «Бесконтактный способ измерения поверхностного натяжения жидкостей» по заявке № 2015103722/28 (005835) от 04.02.2015.

Изобретение используется для измерения значений поверхностного натяжения полирующих суспензий Оптипол-1 и Opaline.

АКТ

производственных испытаний изобретения

Настоящим актом подтверждается, что на ОАО «Тамбовский хлебокомбинат» проведены производственные испытания устройства для реализации бесконтактного метода измерения поверхностного натяжения жидкостей, разработанного группой авторов в составе Савенкова А.П., Мордасова М.М., Чечетова К.Е. (патент № 2583333 Российской Федерации «Бесконтактный способ измерения поверхностного натяжения жидкостей»).

Результаты испытаний свидетельствуют о возможности оперативного бесконтактного измерения разработанным методом поверхностного натяжения агаро-сахаро-паточного сиропа в технологическом процессе производства зефирной массы. В ходе испытаний погрешность измерения поверхностного натяжения не превысила 3 %.

Общество с о| раннченной ответственностью НПО «Мм элтя Технологии»

Юрнлнчсский адрес: 392037, г. Тамбов, ул Кавалерийская, д.7А ИНН 6829104450 КПП 682901001 Тел. [phone]

АКТ

внедрения результатов исследований

Настоящим актом подтверждается, что в обществе с офаниченной ответственностью НПО "Миэлта Технологи" используются результаты теоретических и экспериментальных исследований силового действия газовой струи, выполненных А. П. Савенковым, М. М. Мордасовым и К. Е. Чечетовым, опубликованные в следующих работах.

1. Исследование силового воздействия струн газа на поверхность жидкости / М. М. Мордасов. А. П. Савенков // Журнал технической физики. -2012.-Т. 82, вып. 3.-С. 37-45.

2. Об уточнении расчетных зависимостей силового действия турбулентной газовой струи / М. М. Мордасов, А. II. Савенков, К. Е. Чечетов //Журнал технической физики.- 2015. -Т. 85, вып. 10.-С. 141-144.

3. Влияние плотности газа на силовое действие турбулентной струн / М. М. Мордасов, А. Г1. Савенков // Журнал технической физики. - 2016. - Т. 86, вып. 8.-С. 83-86.

Результаты исследований используются для определения модели измерения количества зерна, выгружаемого из бункера зерноуборочного комбайна, по динамическому давлению на чувствительный элемент.

Генеральный директор

С.Н.Шепелев

—X ш*