Условная вязкость — это величина, которая косвенно выражает гидравлическое сопротивление потоку. Он измеряется временем прохождения определенного количества раствора через вертикальную трубку определенного диаметра. Она измеряется в градусах Энглера (по фамилии немецкого химика).
Вязкость
Вязкость (внутреннее трение) — это транспортное явление, свойство текучего тела (жидкости и газа), которое оказывает сопротивление движению одной части относительно другой. В результате происходит диффузия в виде тепла работы, затраченной на это движение.
Механизм внутреннего трения в жидкостях и газах заключается в том, что молекулы, движущиеся в беспорядке, передают импульс от одного слоя к другому. Это приводит к уравнению скорости. Это объясняется введением силы трения. Вязкость твердых тел обладает специфическими свойствами, которые обычно рассматриваются отдельно.
Различают кинематическую вязкость (единица измерения: Па-с = 10 Пуаз) и кинематическую вязкость (единица измерения: Стокса, м²/с, несистематическая единица измерения: класс Энглера). Кинематическая вязкость может возникать как отношение кинематической вязкости к плотности вещества и берет свое начало в обычных методах измерения вязкости, таких как измерение времени потока через калиброванное отверстие из заданного объема под действием силы тяжести.
Переход вещества из жидкого состояния в стеклообразное обычно связан с вязкостью около 10 11 -1012 Па-с.
Прибор, используемый для измерения вязкости, называется вискозиметром.
Содержание
Сила вязкого трения F пропорциональна относительной скорости V объектов, пропорциональна поверхности S и обратно пропорциональна расстоянию h между плоскостями.
\ cdot S> «width =» «height =»»/>.
Коэффициент пропорциональности, который зависит от типа жидкости или газа, называется коэффициентом динамической вязкости.
Существенное различие между силами вязкого и сухого трения заключается в том, что при наличии только вязкого трения и произвольно малой внешней силы объект всегда начинает двигаться, вязкое трение не имеет статического трения и, наоборот, когда объект движется, движение бесконечно замедляется, но (в макроскопическом приближении, игнорируя броуновское движение) никогда полностью не останавливается. Не существует
Вторая вязкость
Вторая вязкость, или объемная вязкость, — это внутреннее трение при передаче импульса в направлении движения. Это сказывается только тогда, когда учитывается сжимаемость и/или когда учитываются неоднородности второго коэффициента вязкости в пространстве.
Динамическая (и кинематическая) вязкость представляет собой чистую деформацию сдвига, в то время как вторая вязкость представляет объемную деформацию сжатия.
Объемная вязкость играет важную роль в затухании звуковых и ударных волн и определяется экспериментально путем измерения этого затухания.
Помимо стандартных методов определения вязкости, в исследовательской работе могут использоваться нестандартные методы. Это измерения вязкости, основанные на времени падения калибровочной сферы между точками, или на времени затухания колебаний твердого тела при испытаниях. Жидкости (например, Geppler, Hurwicz).
Физический смысл вязкости
Чтобы понять физическое содержание таких понятий, как вязкость жидкости, рассмотрим пример. Предположим, есть две параллельные пластины A и B. В пространстве между ними находится жидкость. Нижняя пластина неподвижна, а верхняя движется с постоянной скоростью.1
Как показывает опыт, слой жидкости, непосредственно прилегающий к плите (адгезионный слой SO -CALLED), имеет ту же скорость, что и она. Это означает, что слой, прилегающий к нижней пластине A, осядет, но матрас осядет. Прилегающая к верхней пластине B движется со скоростью VE1.
Средние слои жидкости скользят друг по другу, и их скорость пропорциональна их расстоянию от нижней пластины.
Ньютон, вскоре подтвержденный опытом, предположил, что силы сопротивления, возникающие в таких слоях, пропорциональны поверхности контакта и скорости скольжения. Если поверхность контакта рассматривается как единица, то это можно записать в виде
где T — сила сопротивления, связанная с единицей поверхности, или напряжение трения
m — коэффициент пропорциональности в зависимости от типа жидкости, называемый абсолютной вязкостью жидкости или просто коэффициентом абсолютной вязкости
Величина dy/dy — изменение скорости в направлении, перпендикулярном направлению самой скорости — называется скоростью скольжения.
Таким образом, вязкость — это естественное свойство жидкостей, которое представляет собой их сопротивление скольжению или сдвигу.
Вязкость кинематическая, динамическая и абсолютная
Давайте теперь определим различные понятия вязкости.
Динамическая вязкость. Единицей измерения этой вязкости является пазар в секунду (PA*s). Физический смысл — это уменьшение давления в единицу времени. Динамическая вязкость описывает сопротивление жидкости (или газа) смещению одного слоя относительно другого.
Динамическая вязкость является функцией температуры. Он уменьшается при повышении температуры и увеличивается при повышении давления.
Кинематическая вязкость. Единицей измерения является стокс. Кинематическая вязкость рассчитывается как отношение потенциальной вязкости к плотности вещества.
Кинематическая вязкость определяется в классическом случае путем измерения времени, необходимого для прохождения объема жидкости через калиброванное отверстие под действием силы тяжести.
Абсолютная вязкость получается в результате умножения кинематической вязкости на плотность. В международной системе единиц абсолютная вязкость измеряется в н*с/м2 — эта единица называется PoiseUille.
Коэффициент вязкости жидкости
Гидравлическое давление часто используется со значением, отнесенным к делению абсолютной вязкости на плотность. Эта величина называется коэффициентом кинематической вязкости жидкости или просто кинематической вязкостью и обозначается буквой N. Таким образом, кинематическая вязкость жидкости
где P — плотность жидкости.
Единицей измерения кинематической вязкости жидкости в международной и технической системах единиц является величина в м2/с.
В натуральной системе единиц кинематическая вязкость выражается в см 2 /с и обозначается как Стокса (ST).
Вязкость некоторых жидкостей
| Жидкость | t, °С | ν, Ст |
| Вода | 0 | 0,0178 |
| Вода | 20 | 0,0101 |
| Вода | 100 | 0,0028 |
| Бензин | 18 | 0,0065 |
| Спирт винный | 18 | 0,0133 |
| Керосин | 18 | 0,0250 |
| Глицерин | 20 | 8,7 |
| Ртуть | 0 | 0,00125 |
Обратная величина коэффициента абсолютной вязкости жидкости называется жидкостью
Как показали многочисленные эксперименты и наблюдения, вязкость жидкости уменьшается с повышением температуры. Взаимосвязь между вязкостью и температурой не одинакова для всех жидкостей.
Поэтому при расчете коэффициента вязкости необходимо соблюдать большую осторожность. Для каждого отдельного случая рекомендуется проводить расчеты на основе специальных клинических тестов.
Вязкость жидкости также зависит от давления. Вязкость увеличивается с ростом давления. Исключением является вода, вязкость которой уменьшается с увеличением давления при температуре до 32 градусов Цельсия.
Для газов очень важна зависимость вязкости от давления и температуры. При увеличении давления кинематическая вязкость газа уменьшается, а при увеличении температуры — наоборот.
Методы измерения вязкости. Метод Стокса.
Специализированная область измерения вязкости жидкостей называется вискозиметрией, а приборы, используемые для измерения вязкости, — вискозиметрами.
Современные вискозиметры изготавливаются из прочных материалов и используют новейшие технологии в своей конструкции, что позволяет им выдерживать высокие температуры и давления без повреждения прибора.
Для измерения вязкости жидкостей существуют следующие методы
Капиллярный метод.
Суть этого метода заключается в использовании CommunicationVessel. Два сосуда соединены стеклянной трубкой известного диаметра и длины. Жидкость помещается в стеклянный канал и перетекает из одного сосуда в другой в течение определенного времени. Затем становится известно давление в первом сосуде, и для определения коэффициента вязкости в расчетах используется уравнение Пуазейля.
Метод Гесса.
Этот метод немного сложнее предыдущего. Необходимо установить два одинаковых капилляра. Одна из них должна содержать среду с известной величиной внутреннего трения, а другая — жидкость, упомянутую выше. Затем определяется вязкость интересующей жидкости путем измерения времени, затраченного на каждую из двух установок с использованием первого метода, и создания соотношения двух экспериментов.
Вязкость — это своего рода явление движения. Она связана со свойством жидкостей (газов и жидкостей) сопротивляться движению одного слоя относительно другого. Это явление вызвано движением частиц, из которых состоит вещество.
Методы определения вязкости жидкости
Рисунок 3: Методы определения вязкости жидкости. Author24 — Электронный обмен студенческими документами
Процесс измерения вязкости жидкости называется вискозиметрией. В настоящем контексте вязкость жидкости может быть определена с помощью четырех методов
- Капиллярный метод. Для проведения этого метода потребуется наличие двух сосудов, которые соединены между собой посредством стеклянного канала с небольшим диаметром и с известной длиной. Также потребуется изначальное знание значения давления в каждом из сосудов. Жидкость помещают в стеклянный канал, а она далее за определенный промежуток времени перетекает из одной колбы в другую. Дальнейшие подсчеты будут производиться благодаря формуле Пуазейля (определение коэффициента вязкости жидкости). Современные капиллярные вискозиметры состоят из качественного и стойкого материала, способного выдерживать большие температурные нагрузки.
- Медицинский метод по Гессе. С целью расчета вязкости жидкости таким образом, потребуется наличие не одной, а двух идентичных капиллярных установок, в одну из которых помещается среда с предварительно известным значением внутреннего трения, а во второй будет находиться помещенная туда исследуемая жидкость. В дальнейшем выполняется измерение двух значений времени и составление пропорции, по которой можно выйти на нужное число.
- Ротационный метод потребует наличия конструкции из двух соосных цилиндров, что предполагает нахождение одного и них внутри другого. В промежуток между ними заливается жидкость, а далее внутреннему цилиндру придается определенная скорость. данная угловая скорость также сообщается жидкости. Вязкость среды определяется при этом благодаря разнице в силе момента.
- Метод Стокса. Проведение такого опыта требует наличие вискозиметра Гепплера, представляющего собой заполненный жидкостью цилиндр. До начала эксперимента на цилиндре делаются две пометки и затем между ними измеряется длина. Дальше берется шарик определенного радиуса R, который затем опускается в жидкую среду. Для вычисления скорости его падения определяется время передвижения объекта от одной метки к другой. Знание скорости движения шарика позволяет определить вязкость жидкости.
Вязкость в практическом применении
Известно, что вязкость жидкости широко используется на практике. Поэтому определение вязкости имеет большое практическое значение. В нефтеперерабатывающей промышленности работа с многофазными дисперсионными средами требует знания их физических свойств, особенно в отношении внутреннего трения.
Современные вискозиметры изготавливаются из прочных материалов, а их производство требует применения сложных технологий. В сочетании это позволяет им выдерживать высокие температуры и давление без повреждения оборудования. Вязкость жидкостей также играет важную роль в промышленности, например, при транспортировке, добыче и очистке. Количество масла зависит от величины внутреннего трения смеси жидкостей.
Вязкость жидкостей также играет важную роль в медицинском оборудовании. Например, подача газовой смеси через эндотрахеальную трубку зависит от внутреннего трения этого газа. Здесь изменение значения вязкости по-разному влияет на проникновение воздуха через устройство (в зависимости от состава газовой смеси).
Введение вакцин и лекарств через шприц — еще один классический пример вязкости среды. Это перепады давления на кончике иглы при введении жидкости, несмотря на то, что это природное явление изначально игнорировалось учеными. Высокое давление, возникающее на конечностях, является результатом внутреннего трения.
Поэтому вязкость среды считается одной из физических величин в широком спектре практических приложений. Термин «внутреннее трение» встречается очень часто в лаборатории, промышленности и медицине. Работа простейшего лабораторного оборудования зависит от вязкости этой среды.
Рассмотрим движение вязкого газа как перемещение плоскопараллельного слоя. Предположим, что изменение скорости вещества происходит в направлении оси x, перпендикулярном направлению скорости газа (рис. 1).
Вязкость гидравлических и индустриальных жидкостей
Если процесс смазки достаточно прост, главное — знать показатель вязкости, рекомендованный производителем автомобиля для конкретного двигателя при определенной температуре. С другими эксплуатационными материалами все гораздо сложнее. Например, жидкости для гидравлического рулевого управления имеют свою вязкость, которая также зависит от температуры окружающей среды. Эти жидкости должны не только передавать механические усилия (например, тормозная жидкость или масло для автоматических коробок передач), но и смазывать совместимые механизмы и компоненты.
В соответствии с этим критерием они делятся на категории. Каждая категория соответствует жидкости с определенной вязкостью, которая сведена в таблицу ниже.
Инвестируйте в хороший каподастр, ведь вы не хотите расстраиваться, если не можете добиться правильной подачи. Используйте жидкости с правильной вязкостью и хорошей подвижностью!
m — коэффициент пропорциональности в зависимости от типа жидкости, называемый абсолютной вязкостью жидкости или просто коэффициентом абсолютной вязкости
Вязкость газов и нефтяных паров
Вязкость углеводородных газов и паров нефти изменяется иначе, чем вязкость жидкостей. Вязкость газов увеличивается с повышением температуры. Формула Сазерленда хорошо описывает эту модель.
Для приблизительных расчетов принимайте C=1,22-T.Кип.. Более точные значения C и m.
Чтобы рассчитать вязкость отдельных углеводородных газов, примените следующую формулу
Вязкость газов и паров нефти можно определить по зависимостям на графике.
Вязкость природного газа при атмосферном давлении и заданной температуре для известного молекулярного веса или относительной плотности (в зависимости от воздуха) может быть определена по кривым, показанным на диаграмме.
Как показано на диаграмме, вязкость газа уменьшается по мере увеличения относительной плотности и снижения температуры.
Вязкость газа слабо зависит от давления до 5-6 МПа. При более высоких давлениях вязкость увеличивается, и при давлении около 100 МПа она увеличивается в два-три раза по сравнению с вязкостью при атмосферном давлении. Для определения вязкости при более высоких давлениях используются эмпирические диаграммы.
