Мета роботи полягає у розробці теоретичних, методологічних основ та технічних засобів вимірювання поверхневого натягу рідин і розчинів ПАР на межі контакту рідина - повітря методом лежачої краплі. Відповідно до поставленої мети задачі дослідження є такими: - аналіз існуючих методик і технічних засобів вимірювання поверхневого натягу методом лежачої краплі; - аналіз процесу утворення лежачої краплі і розробка методики розрахунку геометричних параметрів лежачої краплі; - розробка моделі проходження променів світла через лежачу краплю та утворення її тіньового зображення у процесі вимірювання поверхневого натягу; -розробка удосконалених методик вимірювання поверхневого натягу методом лежачої краплі; - розробка приладу для вимірювання поверхневого натягу, що реалізує розроблені методики і аналіз його метрологічних характеристик; - розробка методики проведення лабораторних досліджень удосконалених методик вимірювання поверхневого натягу і приладу, що їх реалізує. Об'єкти дослідження: чисті рідини, розчини ПАР. Предмет дослідження: методики і засоби вимірювання поверхневого натягу на межі розділу рідина - повітря методом лежачої краплі. ЗМІСТ ВСТУП 5 РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ МЕТОДІВ І ПРИЛАДІВ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ ПОВЕРХНЕВОГО НАТЯГУ РІДИН МЕТОДОМ ЛЕЖАЧОЇ КРАПЛІ 10 1.1. Характеристика умов і рідин у процесі проведення вимірювання поверхневого натягу 10 1.2. Аналіз відомих методик вимірювання поверхневого натягу рідин методом лежачої краплі 19 1.3. Аналіз приладів для вимірювання поверхневого натягу методом лежачої краплі 30 1.4. Обґрунтування і вибір напряму дослідження 35 РОЗДІЛ 2 РОЗРОБКА УДОСКОНАЛЕНИХ МЕТОДИК ВИМІРЮВАННЯ ПОВЕРХНЕВОГО НАТЯГУ НА ОСНОВІ РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАННЯ ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ЛЕЖАЧОЇ КРАПЛІ 37 2.1. Утворення краплі у процесі вимірювання поверхневого натягу методом лежачої краплі 37 2.2. Розробка методики розрахунку параметрів лежачої краплі і аналіз отриманих результатів 45 2.3. Аналіз процесу проходження променів світла через лежачу краплю при вимірюванні поверхневого натягу 57 2.4. Розробка удосконалених методик вимірювання поверхневого натягу на основі інтерпретації геометричних параметрів лежачої краплі.. 63 2.4.1. Визначення поверхневого натягу на основі значень радіусів кривизни поверхні лежачої краплі 64 2.4.2. Визначення поверхневого натягу на основі значень екваторіального діаметра профілю краплі та площі її верхньої частини ... 68 2.5. Вимоги до приладу з метою реалізації у ньому удосконалених методик вимірювання поверхневого натягу 72 Висновки до розділу 74 РОЗДІЛ З РОЗРОБКА УДОСКОНАЛЕНОГО ПРИЛАДУ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ ПОВЕРХНЕВОГО НАТЯГУ 77 3.1. Розробка структурної схеми приладу 77 3.2. Вимірювання геометричних розмірів лежачої краплі за допомогою телевізійної системи контролю 80 3.2.1. Лінійна фільтрація зображень лежачої краплі 80 3.2.2. Виділення перепадів яскравості і контурів лежачих крапель 81 3.3. Розробка і опис конструкції основних блоків і вузлів приладу ВПНО-1 85 3.4. Особливості програмного забезпечення для реалізації запропонованих методик вимірювання поверхневого натягу методом лежачої краплі 90 3.5. Розробка методики проведення вимірювання поверхневого натягу приладом ВПНО-1 94 Висновки до розділу 98 РОЗДІЛ 4 МЕТРОЛОГІЧНИЙ АНАЛІЗ ВІДОМОЇ І УДОСКОНАЛЕНИХ МЕТОДИК ТА РОЗРОБЛЕНОГО ПРИЛАДУ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ ПОВЕРХНЕВОГО НАТЯГУ МЕТОДОМ ЛЕЖАЧОЇ КРАПЛІ 100 4.1. Метрологічний аналіз відомої методики вимірювання поверхневого натягу методом лежачої краплі 100 4.2. Аналіз методичних похибок розроблених методик вимірювання поверхневого натягу 104 4.2.1. Методична похибка вимірювання поверхневого натягу на основі визначення радіусів кривизни 108 4.2.2. Методична похибка вимірювання поверхневого натягу на основі значень площі профілю лежачої краплі та її екваторіального діаметра 109 4.3. Аналіз інструментальних та сумарних похибок приладу, який реалізує запропоновані методики вимірювання поверхневого натягу 114 4.4. Розробка методики звіряння приладу ВПНО-1 125 Висновки до розділу 127 РОЗДІЛ 5 ЛАБОРАТОРНІ І ПРОМИСЛОВІ ВИПРОБУВАННЯ РОЗРОБЛЕНОГО ПРИЛАДУ ВПНО-1 ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ ПОВЕРХНЕВОГО НАТЯГУ РІДИН І РОЗЧИНІВ 129 5.1. Проведення лабораторних випробувань приладу ВПНО-1 і аналіз отриманих результатів 129 5.2. Методика підбору поверхнево-активних речовин і їхніх концентрацій у розчинах для обробки привибійних зон нафтових свердловин з використанням приладу ВПНО-1 133 5.3. Аналіз результатів впровадження приладу ВПНО-1 135 Висновки до розділу 139 Основні висновки і рекомендації 140 Список використаних джерел 142 Додатки 151