Зависимость вязкости жидкости от давления

ПОИСК

Зависимость вязкости жидкости от давления
    Противоизносные свойства моторного масла зависят от химического состава и полярности базового масла, состава композиции присадок и вязкостно-температурной характеристики масла с присадками, которая в основном предопределяет температурные пределы его применимости (защита деталей от износа при пуске двигателя, при максимальных нагрузках и температурах окружающей среды). Особенно важны эффективная вязкость масла при температуре 130-180 °С и градиенте скорости сдвига 10 —10 с, зависимость вязкости от давления, свойства граничных слоев и способность химически модифицировать поверхностные слои сопряженных трущихся деталей. [c.129]
    И 0,308 г/см . Зависимость вязкости от давления для обеих систем носит прямолинейный характер, при этом угол наклона прямых к оси давлений уменьшается с ростом температуры. Наблюдается тенденция к большему влиянию давления на вязкость при более высоких мольных долях второго компонента (при постоянной температуре). Влияние давления и концентрации второго компонента в растворе на вязкость падает с повышением температуры. [c.18]

    Зависимость вязкости от давления. При повышении давления, уменьшается объем, усиливается взаимное притяжение молекул и увеличивается сопротивление течению, т.е. вязкость масла увеличивается. При повышении температуры имеет место противоположный процесс и вязкость масла уменьшается. [c.46]

    Влияние природы масла на зависимость его вязкости от давления иллюстрируется данными, приведенными на рис. 5.13. При особо высоких давлениях вязкость масла может увеличиваться чрезвычайно сильно. В предельном случае возможно его затвердевание. [c.269]

    Зависимость кривых вязкостей от давления представлена на фиг. 3, где на оси абсцисс отложено давление в кг см , а на оси ординат — отношение вязкости при соответствующем давлении к вязкости при атмосферном давлении.

Кривые показывают, что с возрастанием давления вязкость также увеличивается, сначала — медленно, затем (для минеральных масел) — очень круто.

Такая чуткость нефтяных масел к изменениям давления заставляет подбирать масла соответственно тому давлению, в котором маслу придется работать. [c.45]

    Зависимость вязкости от давления [c.57]

    Вязкость жидких и газообразных нефтепродуктов с повышением давления возрастает. Характер изменения вязкости масел с повышением давления имеет большое практическое значение, так как II некоторых узлах трения возникают высокие давления.

Так, в подшипниках коленчатого вала давление достигает 150—200 ат, в зубчатых передачах — нескольких тысяч атмосфер. Зависимость вязкости от давления для некоторых масел иллюстрируется кривыми рис. 20. Как видно, вязкость масел с повышением давления изменяется по параболе.

Вязкость масла при давлении Р может быть выражена формулой  [c.57]

    Зависимость динамической вязкости от давления может быть представлена также уравнением  [c.56]

    ЗАВИСИМОСТЬ ВЯЗКОСТИ от ДАВЛЕНИЯ [c.275]

    Кривые зависимости вязкости от давления (рис. XI. 11) характерны своим подъемом. Замечено, что до 250 ат они показывают почти прямую пропорциональность, после чего вязкость начинает расти более круто для минеральных масел и более полого для растительных. [c.275]

    Исследуя зависимость вязкости от давления, под которым происходит движение масла в капилляре, П. И.

Санин с сотрудниками [45] нашли, что первые признаки структурной вязкости у машинных, автомобильных и авиационных масел появляются при температуре от —10° до 0.

При этих температурах в маслах впервые обнаруживается свойственная структурной вязкости зависимость от градиента скорости или характеризующего его в данном случае давления. С понижением температуры аномальные свойства усиливаются. [c.104]

    На рис. 18 приведены кривые зависимости кинематической вязкости различных масел от давления [42]. На оси ординат здесь нанесена величина отношения кинематической вязкости при давлении, равном Р, и кинематической вязкости при атмосферном давлении. [c.124]

    Как видно из приведенных на рис. 19 кривых, масла разного происхождения показывают количественно различную зависимость вязкости от давления, а именно наименьшую масла из парафинистой нефти и наибольшую — из асфальто-смолистой. Кроме [c.124]

    Графически это показано на рис. 23.7, /, где зависимость вязкости от давления (напряжения сдвига) имеет вид горизонтальной прямой в области ламинарного течения.

На рисунке видно, что после достижения критического значения напряжения сдвига Ркр, при котором ламинарный режим течения переходит в турбулентный, кривая отклоняется от горизонтали.

Это означает, что при турбулентном течении перестает выполняться закон Ньютона даже для ньютоновских жидкостей, так как нарушается параболическое распределение скоростей в потоке. [c.381]

    Характер зависимости вязкости от давления в этих опытах такой же, как и в ранее описанных [44]. [c.125]

    Кривые зависимости вязкости от давления имеют вид парабол, выпуклостью обращенных к оси давлений. Таким образом, вязкость меняется с давлением тем больше, чем выше давление. Зависимость вязкости от давления может быть выражена простой формулой  [c.126]

    Зависимость вязкости от давления- За исключением воды вязкость жидкостей при повышении давления возрастает. До 150 ат изменение вязкости выражается формулой [c.80]

    Зависимость вязкости от давления существенно различается у неструктурированных (нормальных) и структурированных (аномальных) жидкостей У нормальных жидкостей проявляется прямо пропорциональная зависимость между количеством жидкости, протекающей в единицу времени через капилляр, и давлением, действующим на жидкость (рис. 3.3, кривая /).

Вязкость структурированных жидкостей не подчиняется этому правилу. При течении аномальной жидкости работа затрачивается не только на преодоление сопротивления слоев жидкости, но и на разрушение ее структуры. Графическая зависимость количества вытекаю 1ей жидкости от давления в этих случаях имеет вид кривой, выпуклой к оси давления (рис. 3.3, кривая 2).

[c.78]

    Для растворов высокополимеров и коллоидов с анизометрическими частицами график зависимости вязкости от давления принимает вид, показанный на рис. 79. [c.219]     Динамическая и кинематическая вязкости зависят от температуры и давления с возрастанием температуры вязкость уменьшается, с повышением давления увеличивается. Зависимость вязкости от давления существенна только при больших перепадах давления. [c.12]

    Расчет динамических коэффициентов вязкости rin и ti проведен по методу приведенных параметров с привлечением (2.5.45). При расчете tik использована формула Томаса (2.5.43). Расчетные значения г и кк получены по формулам (2.5.40 ) (2.5.41), (2.5.

47), (2.5.48). Данные, представленные в табл. 4.3,. зависимость давления насыщенных паров НС1 от температуры, а также значения физико-химических параметров, принимаемых постоянными, заимствованы из справочного материала [61, 76, 77]. [c.

170]

    С использованием числа Лапласа можно составить расчетную зависимость, которая дает два предельных случая — случай нулевой вязкости [зависимость (2.

61)] и случай вязкости при атмосферном давлении [зависимость (2.62)], а также учитывает промежуточные режимы в качественном отношении.

Для учета промежуточных случаев в количественном отношении требуются дополнительные [c.106]

    Зависимость вязкости от давления незначительна. Она может быть с достаточной точностью описана линейным законом [c.18]

    Зависимость вязкости от давления. При изменении давления вязкость масел изменяется, причем эта зависимость будет различной при разных температурах При небольших давлениях (до 50 кПсм ) вязкость масла практически не изменяется. При давлениях до 300— 400 кПсм эта зависимость имеет практически линейный характер [c.154]

    Зависимость вязкости от давления более точно может быть вычислена по формуле М. П. Воларовича [c.154]

    А. И. Петрусевич предложил модифицированный вариант этой формулы, в котором учитываются сжимаемость масла и зависимость его вязкости от давления и температуры [247]. [c.235]

    По Воларовичу зависимость между вязкостью и давлением для нефтяных масел выражается степенным уравнением [280]  [c.268]

    Зависимость вязкости от давления более сильна для жидкостей с большой начальной зязкостыо и для жидкостей с более разветвленными молекулами. Другая часть зависимости связана с плотностью жидкости и зависимостью последней от давления, т. е. со сжимаемостью жидкости. В 130] приведено такое соотношение [c.161]

    Вследствие этого вопрос зависимости вязкости от давления приобретает, помимо теоретического, глубокий практический интерес.

В самом деле, совершенно очевидно, что при всех расчетах узлов трения, предназначенных работать с высокими удельными нагрузками, необходимо наряду с Другими факторами учитывать и иьменение вязкости с ростом давления, так как последнее, безусловно, отражается и на несущей способности подшипника и на его температурном режиме. [c.125]

    Из этих данных видно, что минеральное масло при давления 1000 кг см и 25° С имеет вязкость, в 23 раза ббльшую, чем при атмосферном давлении, а при 100° С только в 4,3 раза. Таким образом, мы можем констатировать, что зависимость вязкости от давления различна при разных температурах. [c.46]

    В данном разделе необходимо найти зависимость давления в центре от размеров и профиля диска, скорости вращения и реологических свойств расплава. Сделаем это при отсутствии радиального течения (т. е.

при закрытом выходе ), будем также пренебрегать любыми возможными вторичными потоками (Уг = = 0)> хотя такие потоки наблюдались экспериментально [19].

Это накладывает практические ограничения на создание давлений в экструдере нормальных напряжений из-за снижения верхнего предела Q и И даже при этих значительных упрощающих допущениях течение между параллельными дисками не может быть связано с вязкостью, так как неисчезающий компонент скорости Иц является функцией как г, так и 2, т. е.

Ид = Уу (г, г). Поэтому воспользуемся уравнением КЕФ (6.3-5), которое, как отмечалось в гл. 6, позволяет описывать умеренно невискознметрические течения с удовлетворительной точностью. Наконец, допустим, что течение является установившимся, изотермическим и соблюдается условие прилипания. [c.341]

    Многие авторы отмечают аналогию между температурной зависимостью БЯЗКОСТ1Г Г) и темпоратурноп зависимостью давления насыщенного пара Р. Еще Торпе и Роджер [84] (1894 г.

) нашли, что все /г-алкапы прп нормальной температуре кипения имеют одинаковую вязкость, а пменпо около 0,2 санти-пуаза.

Митра [57] указывает, что зависимость Р и углеводородов от температуры может быть приближеиио выражена уравнениями [c.103]

    В.— одно из важнейших и наиболее полно изученное соединение. Некоторые из свойств В. положены в основу определения единиц измерения фундаментальных физических величин массы, плотности, температуры, теплоты и уде гьной теплоемкости. По ряду физических свойств В.

обнаруживает аномалии, например, по летучести соединений водорода с элементами подгруппы кислорода, по изменению плотности при увеличении температуры, зависимости вязкости от давления и теплопроводности от температуры. Эти аномалии В. обусловлены наличием водородных связей.

Они играют важную роль в природе. [c.55]

    С увеличением температуры вязкость жидкостей уменьшается а газов увеличивается, что объясняется различным молекулярным строением этих двух сред. Вязкость жидкостей и газов изменяется твкже с изменением давления. Для жидкостей зависимость динамической вязкости от давления имеет вид [c.241]

    Из сопоставления выражений (3-4) и (3-6) видно, что толщина пленки б является сложной функцией диаметра сопла, давления и свойств жидкости, так как эти факторы влияют на б как непосредственно, так и через коэффициент расхода ц.

Анализ зависимости толщины пленки от диаметра сопла показывает, что, с одной стороны, имеет место пропорциональная зависимость между этими величинами, а с другой, увеличение диаметра сопла приводит к- систематическому снижению коэффициента расхода, а следовательно, и толщины пленки.

При этом, естественно, первое влияние существенно больше второго, что и определяет утолщение пленки и угрубление распыла при переходе от форсунок малой производительности к форсункам большой производительности.

Из рассмотрения зависимостей толщины пленки от вязкости и давления жидкости следует, что характер этого влияния зависит от производительности форсунок, ибо коэффициент расхода форсунок малой производительности возрастает с увеличени-нием вязкости и снижением давления, а такое же изменение этих факторов в случае истечения жид. [c.122]

    Следует отметить, что давление топлива влияет и на зависимость топочных потерь от параметров воздушного потока. Из сравнения кривых / и 5 (рис.

4-7), видно, что при снижении давления с 15 до 11 кПсм при прочих равных условиях (апп=1,Ю С / 120- 10 ккал/м -ч, V5S б°BУ) необходимо увеличивать скорость воздуха с 35 до 60 м/сек.

Кроме того, давление мазута влияет также и на характер зависимости химического недожога от коэффициента избытка воздуха, что особенно заметно при угле наклона лопаток 25 и 0° (рис. 4-5).

Приведенные примеры показывают, что давление мазута оказывает влияние на процесс его горения, заметно ослабе-ваюшее у форсунок повышенной производительности. Влияние вязкости и давления мазута на качество его распыливания оказывается таким же, как и влияние этих параметров на полноту выгорания в топочных камерах зависимости от среднего диаметра капель и величины выгорания от вязкости и давления также носят близкий характер, [c.175]

Источник: https://www.chem21.info/info/33734/

������� �������� �� ��������

Зависимость вязкости жидкости от давления

����������     |         ����������     |    ���������

��������� ����� ����� ��������� ������������� ������������ ������� ���������; ��� ��������� �������������� ��������� ������������� ����� ��������� ��� ����������� ����������. ������� �������� �� �������� ����� ������� ������������ ��������.

���������� ������������ ������������ ���������� ���� ������ ����� ������, ��� ����������� �������� �� ����������� . �����-��� ������ �������� ������������ � ������� �������� �� �������� ��������� ��� ��������� �� 12 000 ��/��2. �� ���� ������� (�� ����������� ����) �� ���������, ��� � ����������� �������� �������� ����� ���������� (����.22).

���� � ����� �� �������� �������������� � ������� �������� �� �������� ���������, � ������ � ���������� ������, �������� ��� 12 000 ��/��2 ����� � 10 ��� ������, ��� ��� ����������� ��������. � ��������� ��������� ��� �������� �������� �������� ���������� � ������ ��� � ������.

����� �������� ���������������� ��������.

��� ����������� ��������.

� �������������� ����� �������������, �������, ����-, ����-� ��� ����������� ������������� ������������� ������� �������� �� �������� �� ��������� ����������� ���������� � ������ �������������� ����. �������� ������������� ����� ������������� � ��������, ��� �������� ��������������� ���������� ����������.

�� �� ����������� ��� �������� ����������� ������������� �� ��������� � ��������������. ������������� ������ ������� ������� ����������� �������� �� ��������, �� ��� ������ ���������� � ����������� ����� � ����� ������� �����. � ������������ ��� �������� ����� ��, ��� � � �������, � � ������������� ��������� ������.

� ����� ����� ������� �����, ��� ��� ������� �������� ��������, ��� ������ ��������������� ��������.

��� �������, ��� ���� �����������, ��� ������ ����������-����� ��������. � ���������� �������� ���������� ������������� ���������� �������� (��. ����. 22).

������, �������� � ��. ��������� ���������� �������� �������� ����, ������������� � ���, ��� ���� 30� ��� ��������� �������� �������� ������� ������, � ����� ���� 1000 ��/��2 �������� �����.

�������� ��������� ���������� ��������� ���� � �������� �������� �� ���������� �������. ���� 30�, ����� ���������� ������� ��������, ������� �� �����������.

������ ������� ����� ������� �� ������ ��������.

�������� ��������� ����� ������ ���������� � ���������� ��������. ��� �������� 1000 am ��� ���������� � 8�40 ���. ��� ��������� � ��������� ����� ��/��2 ������ ������ ����� ������������ � ������������ ��������.

�������� ���������� ����� , ����� � ��������� ����������� �������� �� �������� � ������ ����� ����� ������ �����������, �� ��� ������ ����, ��� � ������ ������������� � ������ ��������������. �������� ����� �������� ����������� ����� ����� ������������� � ��������, ��� �������� ������������ �����.

������� ������������ ������� �������� �� �������� ����� ����� ������� ������ ��� (����. 23).

��������������� �������� � ������� ��������� �������� �� �������� ����������. �������� � ������� �� ������, ������������ ���������� � ���� ������ ������� � ���������� �������� ������� ������ ����� �����, ��� ��� ������� ���������.

���������� ��������� ������� ��������� �������� ���� ������������ ������� ����� �� ������� � ������������ (���� 1000 am).

��������� ��������� ����������� �������� �� �������� ����� ����� �������� �� ������� ����� ����.

�������, ����� � ��������� ������ ������������� �����; ��� ��� �������� ���� 700�800 am ����������� �������� �� �������� ������ � �������� � � ��������� ������������ ����������� �������� ���������

��������� ��� �������� �;

� � �������� ��� ����������� ��������; � ����������� ��� ������ �����������; � � ������� �������� ��� �����������.

�. �. ��������� �������, ��� ������������� �� ������������� ������ ��������� ����� ��� �������� �� 1000 am � ����������� ������������ ����������� ��������������� ����������� (���. 64) ����

�������� ���������� ��� ������� �� ������� ����� � �����������. �������� ���� ������� ��������� � ����. 24.

������� �������� �� �������� �������� ����������� ������������ �������� �, ��� ��������� �����, ���������� ���������� ����� ���������� (���������� ���������� ������������). ������ ��� �� ����� ���� ������������ �������� ������� ��������, �������� �������������. � �� ����� ��� �������� ��������� �. �.

���������� �������� �������� �������� �������� ��������� ������, �������� ��� ������ ��� ��������� ������ ����������� �������. ��� 10 000�12 000 ��/��2 ����� ��������� ����������� �� 20�26%, � �� ����� ��� �������� ���������� � ������� � ����� ���. ������ ������ ���������, ��� ��� �������� �������� ���������� ����� �������.

������������� ����� ������������� �� ������� � ����� ������� ���������������� �������� ���������, ��������� �� ������� �������, ������� ����� ������� � ����������.

��������� ������������ ������� �������� ��� �������� �������� ������� ����� � ������������ �������� �� ����������� ���������, �������� ����� ����������� ��������� �������� �� ����� ������ �� ����������� �������������� ��������.

����������� ��������� ������� ���������� � 5,4� ��� 1 am �� 96,6� ��� 40 000 am . �. �. ��������� � �. �. �������������� ��������� �������������� ����� ������ ��������������� ��������, ��� ������ ��������, ��� �������� 1000�1500 am.

�������������� ������������� ��� ��������� ������������� ����-����� � ������� .

������� �������� �� �������� �� �������������� ����� ����������� ���������. �������� ������������� ��������� ���������� ������� ��� ������������ ��, � ��������� �����������, ������������� � ������������ ��������������� (����� � ��������� ������������� ��. ). ��� ��� �������� ������ ����������� ������ �� ������������ �������� �������.

�������, ��������, ��� ��������� ������� ��� ��������� ������� 3000 am �������� � ����� ������ �������� �� ������������ � ������ ���������. ����� ������������ ������� � ���������� ��������� ����������, ��� �����������, ���������� �������� ��� �������� 40 000 am.

� ����������� �����, ������������ ������������ ���������, ����������� ����������� ��������� �������� � ����������� �����������.

Источник: http://www.tehnoinfa.ru/plastichnostnefteproduktov/20.html

Вязкость. Закон Ньютона для внутреннего трения в жидкости

Зависимость вязкости жидкости от давления

Вязкостью называется способность жидкости оказывать сопротивление сдвигающим усилиям. Это свойство жидкости проявляется лишь при ее движении.

Допустим, что некоторое количество жидкости заключено между двумя плоскими неограниченными параллельными пластинами (рис. 2.

1); расстояние между ними – п; скорость движения верхней пластины относительно нижней – υ.

Опыт показывает, что слой жидкости, непосредственно прилегающий к стенке, прилипает к ней. Отсюда следует, что скорость движения жидкости, прилегающей к нижней стенке, равна нулю, а к верхней – υ. Промежуточные слои движутся со скоростью, постепенно возрастающей от 0 до υ.

Рис. 2.1.Схема течения жидкости

Таким образом, существует разность скоростей между соседними слоями, и возникает взаимное скольжение слоев, которое приводит к проявлению силы внутреннего трения.

Чтобы перемещать одну пластину относительно другой, необходимо приложить к движущейся пластине некоторую силу Г, равную силе сопротивления жидкости в результате внутреннего трения.

Ньютон установил, что эта сила пропорциональна скорости и, поверхности соприкосновения S и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами n, т.е.

где μ – коэффициент пропорциональности, называемый динамической вязкостью (или динамическим коэффициентом вязкости).

Для большего уточнения этой зависимости ее следует отнести к бесконечно малому расстоянию между слоями жидкости, тогда

где Δ υ – относительная скорость движения соседних слоев; Δп – расстояние между ними. Или в пределе

Последнее выражение представляет закон Ньютона для внутреннего трения. Знак плюс или минус принимается в зависимости от знака градиента скорости dv/dn.

Так как τ = Т/S есть касательное напряжение сдвига, то закону Ньютона можно придать более удобный вид:

Касательное напряжение, возникающее в жидкости, пропорционально градиенту скорости в направлении, перпендикулярном вектору скорости и площадке, по которой оно действует.

Коэффициент пропорциональности µ характеризует физические свойства жидкости и называется динамической вязкостью. Из формулы Ньютона следует, что

Из этого выражения вытекает физический смысл коэффициента р: если , то µ = τ.

В гидродинамике вводят в рассмотрение величину

называемую кинематической вязкостью (кинематическим коэффициентом вязкости).

Динамическая вязкость µ с ростом температуры уменьшается, а с увеличением давления увеличивается. Однако влияние давления для капельных жидкостей незначительно. Динамическая вязкость газов с увеличением температуры возрастает, а от изменения давления меняется незначительно.

Закон Ньютона для внутреннего трения в жидкостях существенно отличается от законов трения в твердых телах. В твердых телах существует трение покоя. Кроме того, сила трения пропорциональна нормальному давлению и мало зависит от относительной скорости движения.

В жидкости, подчиняющейся закону Ньютона, при отсутствии относительной скорости движения слоев сила трения отсутствует. Сила трения не зависит от давления (нормального напряжения), а зависит от относительной скорости перемещения слоев.

Жидкости, подчиняющиеся закону Ньютона, называются ньютоновскими. Однако существуют жидкости, которые не подчиняются этому закону (аномальные жидкости).

К их числу относятся различного вида эмульсии, коллоидные растворы, представляющие собой неоднородные тела, состоящие из двух фаз (твердой и жидкой).

Так, глинистые растворы, применяемые при бурении нефтяных скважин, некоторые сорта нефтей вблизи температуры их застывания не подчиняются закону Ньютона. Опытами установлено, что в подобных жидкостях движение наступает после того, как касательные напряжения достигнут некоторого значения, называемого начальным напряжением сдвига.

Для таких жидкостей справедлива более общая зависимость для τ (формула Бингема):

где τ0 – начальное напряжение сдвига; η – структурная вязкость.

Таким образом, эти жидкости при напряжении τ < τ0 ведут себя как твердые тела и начинают течь лишь при τ ≥ τ0. В дальнейшем градиент скорости пропорционален не т, а разнице τ -τ0.

Графически зависимость между и τ изображается кривой 1 для ньютоновских жидкостей и кривой 2 – для аномальных жидкостей (рис. 2.2).

Рис. 2.2.Зависимость dv/dn от касательного напряжения

При движении структурных жидкостей по трубопроводу наблюдаются три режима их движения: структурный, ламинарный, турбулентный.

Структурный. Для начала движения необходим некоторый начальный перепад давления в трубопроводе Δр0, после чего жидкость отделяется от стенок и начинает двигаться как одно целое (как твердое тело).

Ламинарный. При увеличении перепада давления Δр будет увеличиваться скорость движения жидкости и вблизи стенок начнет развиваться ламинарный режим течения. По мере дальнейшего увеличения скорости область ламинарного режима будет расширяться, затем структурный режим полностью переходит в ламинарный.

Турбулентный. При дальнейшем увеличении скорости ламинарный режим переходит в турбулентный (см. параграф 6.1).

Вязкость капельной жидкости в значительной степени зависит от температуры и в меньшей степени – от давления. Зависимостью вязкости от давления в большинстве случаев пренебрегают. Например, при давлениях до 50 • 105 Па вязкость изменяется не более чем на 8,5%.

Исключением является вода при температуре 25°С – ее вязкость с увеличением давления незначительно уменьшается.

Другая особенность воды состоит в том, что ее плотность с уменьшением температуры до +4°С возрастает, а при дальнейшем уменьшении температуры (от +4 до 0°С) – уменьшается. Этим объясняется тот факт, что вода замерзает с поверхности.

При температуре около 0°С она имеет наименьшую плотность, и слои жидкости, имеющие такую температуру, как наиболее легкие всплывают на поверхность, где и происходит замерзание воды, если ее температура оказывается меньшей 0°С.

При атмосферном давлении вязкость воды в зависимости от температуры определяется по формуле Пуазейля

где v – кинематическая вязкость; µ – динамическая вязкость; ρ – плотность воды при данной температуре; t – температура воды.

Вязкость жидкости определяют при помощи приборов, называемых вискозиметрами. Для жидкостей, более вязких, чем вода, применяют вискозиметр Энглера.

Этот прибор состоит из емкости с отверстием, через которое при температуре 20°С определяют время слива дистиллированной воды Т0 и жидкости T, вязкость которой требуется определить.

Отношение величин Т и Т0 составляет число условных градусов Энглера:

После определения вязкости жидкости в условных градусах Энглера кинематическая вязкость (см2/с) находится по эмпирической формуле Убеллоде

Полученные по этой формуле значения v хорошо согласуются с опытными данными.

Источник: https://studme.org/33907/tovarovedenie/vyazkost_zakon_nyutona_dlya_vnutrennego_treniya_zhidkosti

Физические свойства жидкостей и газов

Зависимость вязкости жидкости от давления

Жидкость в гидравлике рассматривают как сплошную среду без пустот и промежутков. Кроме того, не учитывают влияние отдельных молекул, то есть даже бесконечно малые частицы жидкости считают состоящими из весьма большого количества молекул.

Из курса физики известно, что вследствие текучести жидкости, т.е. подвижности ее частиц, она не воспринимает сосредоточенные силы. Поэтому в жидкости действуют только распределенные силы, причем эти силы могут распределяться по объему жидкости(массовые или объемные силы) или по поверхности (поверхностные силы).

Объемные (массовые) силы

К объемным (массовым) силам относятся силы тяжести и силы инерции. Они пропорциональны массе и подчиняются второму закону Ньютона.

Поверхностные силы

К поверхностным силам следует отнести силы, с которыми воздействуют на жидкость соседние объемы жидкости или тела, так как это воздействие осуществляется через поверхности. Рассмотрим их подробнее.

Пусть на плоскую поверхность площадью S под произвольным углом действует сила R

Силу R можно разложить на тангенциальную Т и нормальную F составляющие.

Сила трения

Тангенциальная составляющая называется силой трения Т и вызывает в жидкости касательные напряжения (или напряжения трения):

= T / S

Единицей измерения касательных напряжений в системе СИ является Паскаль (Па) – ньютон, отнесенный к квадратному метру (1 Па = 1 Н/м2).

Давление в жидкости

Нормальная сила F называется силой давления и вызывает в жидкости нормальные напряжения сжатия, которые определяются отношением:

P = F/S

Нормальные напряжения, возникающие в жидкости под действием внешних сил, называются гидромеханическим давлением или просто давлением.

Системы отсчета давления

Рассмотрим системы отсчета давления. Важным при решении практических задач является выбор системы отсчета давления (шкалы давления). За начало шкалы может быть принят абсолютный нуль давления. При отсчете давлений от этого нуля их называют абсолютными – Pабс.

Однако, как показывает практика, технические задачи удобнее решать, используя избыточные давления Pизб, т.е. когда за начало шкалы принимается атмосферное давление.

Давление, которое отсчитывается “вниз” от атмосферного нуля, называется давлением вакуума Pвак, или вакуумом.

Pабс = Pатм + Pизб

где Pатм – атмосферное давление, измеренное барометром.

Связь между абсолютным давлением Pабс и давлением вакуума Pвак можно установить аналогичным путем:

Pабс = Pатм – Pвак

И избыточное давление, и вакуум отсчитываются от одного нуля (Pатм), но в разные стороны.

Таким образом, абсолютное, избыточное и вакуумное давления связаны и позволяют пересчитать одно в другое.

Единицы измерения давления

Практика показала, что для решения технических (прикладных) задач наиболее удобно использовать избыточные давления. Основной единицей измерения давления в системе СИ является паскаль (Па), который равен давлению, возникающему при действии силы в 1 Н на площадь размером 1 м2 (1 Па = 1 Н/м2).

Однако чаще используются более крупные единицы: килопаскаль (1 кПа = 103 Па) и мегапаскаль (1 МПа = 106 Па).

В технике широкое распространение получила внесистемная единица – техническая атмосфера (ат), которая равна давлению, возникающему при действии силы в 1 кгс на площадь размером 1 см2 (1 ат = 1 кгс/см2).

Соотношения между наиболее используемыми единицами следующие:

10 ат = 0,981 МПа ≈ 1 МПа или 1 ат = 98,1 кПа ≈ 100 кПа.

В зарубежной литературе используется также единица измерения давления бар

(1 бар = 105 Па).

В каких ещё единицах измеряется давление, можно посмотреть здесь

Рассмотрим некоторые свойства жидкостей, которые оказывают наиболее существенное влияние на происходящие в них процессы и поэтому учитываются при расчетах гидравлических систем.

Плотность и удельный вес

Важнейшими характеристиками механических свойств жидкости являются ее плотность и удельный вес. Они определяют “весомость” жидкости.

Под плотностью ρ (кг/м3) понимают массу жидкости m, заключенную в единице ее объема V, т.е.

ρ = m / V

Вместо плотности в формулах может быть использован также удельный вес γ (Н/м3), т.е. вес G = m⋅g, приходящийся на единицу объема V:

γ = G / V = m⋅g / V = ρ⋅g

Изменения плотности и удельного веса жидкости при изменении температуры и давления незначительны, и в большинстве случаев их не учитывают.

Плотности наиболее употребляемых жидкостей и газов (кг/м3):

бензин710…780
керосин790…860
вода1000
ртуть13600
масло гидросистем (АМГ-10)850
масло веретенное890…900
масло индустриальное880…920
масло турбинное900
метан0,7
воздух1,3
углекислый газ2,0
пропан2,0

Вязкость

Вязкость – это способность жидкости сопротивляться сдвигу, т. е. свойство, обратное текучести (более вязкие жидкости являются менее текучими). Вязкость проявляется в возникновении касательных напряжений (напряжений трения).

Рассмотрим слоистое течение жидкости вдоль стенки (рисунок)

В этом случае происходит торможение потока жидкости, обусловленное ее вязкостью. Причем скорость движения жидкости в слое тем ниже, чем ближе он расположен к стенке. Согласно гипотезе Ньютона касательное напряжение, возникающее в слое жидкости на расстоянии у от стенки, определяется зависимостью:

Закон трения Ньютона

=μ⋅dv
dy

где dv/dy – градиент скорости, характеризующий интенсивность нарастания скорости v при удалении от стенки (по оси у), μ ‑ динамическая вязкость жидкости.

Течения большинства жидкостей, используемых в гидравлических системах, подчиняются закону трения Ньютона, и их называют ньютоновскими жидкостями.

Однако следует иметь в виду, что существуют жидкости, в которых закон Ньютона в той или иной степени нарушается. Такие жидкости называют неньютоновскими.

Величина μ, входящая в формулу (динамическая вязкость жидкости), измеряется в Пас либо в пуазах 1 П = 0.1 Пас. Пуа́з (обозначение: П, до 1978 года пз; международное – P; от фр.

poise) – единица динамической вязкости в системе единиц СГС.

Один пуаз равен вязкости жидкости, оказывающей сопротивление силой в 1 дину взаимному перемещению двух слоев жидкости площадью 1 см², находящихся на расстоянии 1 см друг от друга и взаимно перемещающихся с относительной скоростью 1 см/с.

1 П = 1 г / (см·с) = 0,1 Н·с/м²

Единица названа в честь Ж. Л. М. Пуазёйля. Пуаз имеет аналог в системе СИ – паскаль-секунда (Па·c).

1 Па·c = 10 П

Вода при температуре 20 °C имеет вязкость 0,01002 П, или около 1 сантипуаза.

Однако на практике более широкое применение нашла

Кинематическая вязкость:

Единицей измерения последней в системе СИ является м2/с или более мелкая единица – см2/с, которую принято называть стоксом, 1 Ст = 1 см2/с. Для измерения вязкости также используются сантистоксы: 1 сСт = 0,01 Ст.

Вязкость жидкостей существенно зависит от температуры, причем вязкость капельных жидкостей с повышением температуры падает, а вязкость газов – растет (см. рисунок).

Это объясняется тем, что в капельных жидкостях, где молекулы расположены близко друг к другу, вязкость обусловлена силами молекулярного сцепления. Эти силы с ростом температуры ослабевают, и вязкость падает.

В газах молекулы располагаются значительно дальше друг от друга. Вязкость газа зависит от интенсивности хаотичного движения молекул. С ростом температуры эта интенсивность растет и вязкость газа увеличивается.

Вязкость жидкостей зависит также от давления, но это изменение незначительно, и в большинстве случаев его не учитывают.

Сжимаемость

Сжимаемость – это способность жидкости изменять свой объем под действием давления. Сжимаемость капельных жидкостей и газов существенно различается. Так, капельные жидкости при изменении давления изменяют свой объем крайне незначительно. Газы, наоборот, могут значительно сжиматься под действием давления и неограниченно расширяться при его отсутствии.

Для учета сжимаемости газов при различных условиях могут быть использованы уравнения состояния газа или зависимости для политропных процессов.

Сжимаемость капельных жидкостей характеризуется коэффициентом объемного сжатия βр (Па-1):

где dV – изменение объема под действием давления; dр – изменение давления; V – объем жидкости.

Знак “минус” в формуле обусловлен тем, что при увеличении давления объем жидкости уменьшается, т.е. положительное приращение давления вызывает отрицательное приращение объема.

При конечных приращениях давления и известном начальном объеме V0 можно определить конечный объем жидкости:

V1 = V0·(1 – βр·Δp)

а также ее плотность

Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия βр, называется объемным модулем упругости жидкости (или модулем упругости) К = 1/ βр (Па).

Эта величина входит в обобщенный закон Гука, связывающий изменение давления с изменением объема

Модуль упругости капельных жидкостей изменяется при изменении температуры и давления. Однако в большинстве случаев K считают постоянной величиной, принимая за нее среднее значение в данном диапазоне температур или давлений.

Модули упругости некоторых жидкостей (МПа):

бензин1300
керосин1280
вода2000
ртуть32400
масло гидросистем (АМГ-10)1300
масло индустриальное 201360
масло индустриальное 501470
масло турбинное1700

Температурное расширение

Способность жидкости изменять свой объем при изменении температуры называется температурным расширением. Оно характеризуется коэффициентом температурного расширения βt:

где dT- изменение температуры; dV- изменение объема под действием температуры; V – объем жидкости.

При конечных приращениях температуры:

V1 = V0·(1 + βt·ΔT)

Как видно из формул, с увеличением температуры объем жидкости возрастает, а плотность уменьшается.

Коэффициент температурного расширения жидкостей зависит от давления и температуры:

Т, °Cp, МПаβt, 1/град
00,114·10-6
10010700·10 -6

То есть при разных условиях коэффициент температурного расширения изменился в 50 раз. Однако на практике обычно принимают среднее значение в данном диапазоне температур и давления.Например, для минеральных масел βt ≈ 800·10-6 1/град.

Газы весьма значительно изменяют свой объем при изменении температуры. Для учета этого изменения используют уравнения состояния газов или формулы политропных процессов.

Испаряемость

Любая капельная жидкость способна изменять свое агрегатное состояние, в частности превращаться в пар. Это свойство капельных жидкостей называют испаряемостью. В гидравлике наибольшее значение имеет условие, при котором начинается интенсивное парообразование по всему объему – кипение жидкости.

Для начала процесса кипения должны быть созданы определенные условия (температура и давление). Например, дистиллированная вода закипает при нормальном атмосферном давлении и температуре 100°С. Однако это является частным случаем кипения воды.

Та же вода может закипеть при другой температуре, если она будет находиться под воздействием другого давления, т. е. для каждого значения температуры жидкости, используемой в гидросистеме, существует свое давление, при котором она закипает.

Давление при котором жидкость закипает, называют давлением насыщенных паров (pн.п.).

Величина pн.п. всегда приводится как абсолютное давление и зависит от температуры.

Для примера на рисунке приведена зависимость давления насыщенных паров воды от температуры.

На графике выделена точка А, соответствующая температуре 100°С и нормальному атмосферному давлению ра. Если на свободной поверхности воды создать более высокое давление р1, то она закипит при более высокой температуре Т1 (точка В на рисунке). И наоборот, при малом давлении р2 вода закипает при более низкой температуре Т2 (точка С).

Растворимость газов

Многие жидкости способны растворять в себе газы. Эта способность характеризуется количеством растворенного газа в единице объема жидкости, различается для разных жидкостей и изменяется с увеличением давления.

Относительный объем газа, растворенного в жидкости до ее полного насыщения, можно считать по закону Генри прямо пропорциональным давлению, то есть:

где Vг – объем растворенного газа, приведенный к нормальным условиям (p0, Т0);
Vж – объем жидкости;k – коэффициент растворимости;

р – давление жидкости.

Источник: http://DomChtoNado.ru/fizicheskie-svoystva-zhidkostey-i-gazov.html

ПроГипертонию
Добавить комментарий