Методы и средства измерения вязкости Вязкость (внутреннее

Скачать презентацию Методы и средства измерения вязкости Вязкость (внутреннее Скачать презентацию Методы и средства измерения вязкости Вязкость (внутреннее

Методы и средства измерения вязкости.ppt

  • Количество слайдов: 12

> Методы и средства измерения вязкости Вязкость (внутреннее трение) – свойство текучих тел (жидкостей Методы и средства измерения вязкости Вязкость (внутреннее трение) – свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Раздел физики, посвященный изучению методов измерения вязкости, называется вискозиметрией. Вязкость – важная физико химическая характеристика веществ. Значение вязкость приходится учитывать при перекачивании жидкостей и газов по трубам, по величине вязкости во многих случаях судят о составе и концентрации ОИ, поскольку вязкость тесно связана со структурой вещества и отражает его физико химические изменения.

>  Основной закон вязкого течения был установлен Ньютоном (1687 г):  • Основной закон вязкого течения был установлен Ньютоном (1687 г): • или где F – тангенциальная (касательная) сила, вызывающая сдвиг слоёв жидкости (газа) относительно друга; S – площадь слоя, по которому происходит сдвиг; τ – сопротивление сдвига (сила внутреннего трения, действующая на поверхности слоя); – градиент скорости течения (скорость сдвига), ω – скорость потока; n – координата, перпендикулярная к потоку. Коэффициент пропорциональности h называется коэффициентом динамической вязкости или просто вязкостью. Он количественно характеризует сопротивление жидкости (газа) смещению её слоёв. Величина, обратная вязкости, называется текучестью.

> • В Международной системе единиц (СИ) единица  вязкости имеет размерность  или • В Международной системе единиц (СИ) единица вязкости имеет размерность или Па ·с, а в СГС – (пуаз). • 1 пз = 0, 1 Н·с/м 2. • Для характеристики движения жидкости обычно вводят еще кинематический коэффициент вязкости где ρ — плотность жидкости или газа. • Единицами кинематической вязкости служат, соответственно, и (стокс). • В условиях установившегося ламинарного течения при постоянной температуре вязкость газов и нормальных (ньютоновских) жидкостей – постоянная величина, не зависящая от градиента скорости.

> В таблице приведены значения вязкости некоторых   жидкостей и газов.  В таблице приведены значения вязкости некоторых жидкостей и газов. Вещество Вязкость при 20 °С, 10 -3 Н·с/м 2 Водород 0, 0088 Азот 0, 0175 Кислород 0, 0202 Вода 1, 002 Этиловый спирт 1, 200 Ртуть 1, 554 Глицерин 1500 Кровь 1, 7 … 22, 9 Цитоплазма 2, 0… 50

> • Расплавленные металлы имеют вязкость того же  порядка, что и обычные жидкости. • Расплавленные металлы имеют вязкость того же порядка, что и обычные жидкости. Особыми вязкостными свойствами обладает жидкий гелий. При температуре 2, 172 К он переходит в сверхтекучее состояние, в котором вязкость равна нулю. • Вязкость жидкостей при повышении температуры снижается, газов увеличивается. Различный характер темпе ратурных зависимостей вязкостей жидкостей и газов объясняется тем, что внутреннее трение жидкостей обусловлено силами межмолекулярного сцепления, а вязкость газов имеет молекулярно кинетическую природу.

> • Молекулярно кинетическая теория объясняет вязкость  движением и взаимодействием молекул. В газах • Молекулярно кинетическая теория объясняет вязкость движением и взаимодействием молекул. В газах расстояния между молекулами существенно больше радиуса действия молекулярных сил, поэтому вязкость газов определяется главным образом молекулярным движением. Между движущимися относительно друга слоями газа происходит постоянный обмен молекулами, обусловленный их непрерывным хаотическим (тепловым) движением. Переход молекул из одного слоя в соседний, движущийся с иной скоростью, приводит к переносу от слоя к слою определённого количества движения. В результате медленные слои ускоряются, а более быстрые замедляются. Работа внешней силы F, уравновешивающей вязкое сопротивление и поддерживающей установившееся течение, полностью переходит в теплоту.

> Вязкость растворов органических веществ и высокомолекулярных соединений возрастает с увеличением молекулярной массы, с Вязкость растворов органических веществ и высокомолекулярных соединений возрастает с увеличением молекулярной массы, с введением в молекулы полярных и циклических групп. Вязкость гетерогенных жидких систем подчиняется соотношению Эйнштейна–Ванда, полученному на базе классической гидродинамической теории: • • где Q – параметр взаимодействия включений дисперсной фазы; v – эффективный объем включений; А= αv/2, 303 (для сфер α = 2, 5, для частиц вытянутой формы α > 2, 5); η 0 – вязкость дисперсионной среды; С – концентрация включений.

>   Методы измерения вязкости жидкостей основаны на  регистрации в процессе измерения Методы измерения вязкости жидкостей основаны на регистрации в процессе измерения параметров, функционально связанных с вязкостью. В соответствии с принятой классификацией, методы измерения вязкости принято подразделять на две основные группы: • стационарные методы: метод капиллярного истечения, метод падающего шарика, метод вращающихся цилиндров (ротационный) и вибрационный метод; • нестационарные методы, основанные на наблюдениях крутильных колебаний системы, сопряженной с исследуемой жидкостью, а так же метод параболоида вращения. При выводе расчетных формул исходят из рассмотрения системы, в которой происходит движение жидкости или тела, сопряженного с жидкостью и принимают следующие положения: • скольжение на поверхности соприкосновения жидкость твердое тело плотность отсутствует, т. е. имеет место полное смачивание; • движение жидкости с достаточной степенью точности описывается уравнением Навье Стокса для несжимаемой жидкости; • система рассматривается при стационарном, размерном движении жидкости или твердого тела в жидкости.

> • Вискозиметр (от лат. viscosus – вязкий и  метр – мерить, измерять) • Вискозиметр (от лат. viscosus – вязкий и метр – мерить, измерять) – прибор для измерения вязкости. Существующее разнообразие методов и конструкций вискозиметров обусловлено как широким диапазоном значений вязкости (от газов до у ряда полимеров), так и необходимостью измерять вязкость в различных условиях (низкие или высокие температуры и давления).

> Наиболее распространение получили: капиллярные,  ротационные (на основе соосных цилиндров), с падающим шариком, Наиболее распространение получили: капиллярные, ротационные (на основе соосных цилиндров), с падающим шариком, ультразвуковые (вибрационные) вискозиметры. Независимо от применяемого вискозиметрического метода для корректных измерений вязкости необходимо соблюдение следующих требований: • результат измерений не должен зависеть от линейных размеров рабочих элементов вискозиметра; • не должно иметь место пристеночное скольже ние; • поток жидкости в вискозиметре должен быть ламинарным, т. е. в капиллярах необходимо выполнение соотношения Re < 2320, а в случае падающего шарика Re

> • Абсолютное измерение вязкости  гарантируют капил лярный, ротационный  методы и метод • Абсолютное измерение вязкости гарантируют капил лярный, ротационный методы и метод падающего шарика. В остальных случаях необходимо прибегать к помощи калибровочных жидкостей с известными значениями вязкости (чаще всего глицерино водных и глицерино сахарно водных растворов), руководствуясь теорией подобия вязких потоков. • Особую группу образуют методы измерения вязкости в малых объёмах среды (микровязкость). Они основаны на наблюдении броуновского движения, подвижности ионов, диффузии частиц.

>Капиллярный метод измерения  вязкости Капиллярный метод измерения вязкости