Cтраница 3
За единицу измерения динамической вязкости принимается вязкость такой среды, в которой на площадь слоя в 1 м2 действует сила внутреннего трения в 1 Н при градиенте скорости, равном 1 с - (Н - с / м2), или 0 1 Па-с. Вязкость газов очень мала и не превышает 0 01 мПа - с, с повышением давления она увеличивается.
Динамическая вязкость является мерой сопротивления, оказываемого жидкостью или газом при сдвиге их частиц относительно друг друга. За единицу измерения динамической вязкости принят пуаз. Пуаз - это вязкость такой жидкости, в которой сила в 1 дин перемещает друг относительно друга слои жидкости площадью 1 см, находящиеся на расстоянии 1 см, со скоростью 1 см / скк.
Были ли у вас трудности с переводом единицы измерения на другой язык? Мауро Каппелли - Энциклопедия науки и техники. Свойства жидкостей, выражающих устойчивость к скольжению. Вязкость является макроскопическим эффектом межмолекулярных отношений и, следовательно, является выражением внутреннего трения жидкости из-за неупорядоченного и случайного движения его молекул. Если два соседних слоя, где можно отделить поток текучей среды на несколько разных скоростях, более медленное проникновение молекул в более быстрый поток имеет тенденцию замедлять его, тогда как вторжение быстрых молекул в более медленный поток имеет тенденцию ускорять его.
Измерения вязкости нематиков при изменении внешнего давления позволяют установить связь величины вязкости с молекулярной упаковкой и свободным объемом, так как при увеличении давления уменьшается межмолекулярное расстояние. В проведены измерения динамической вязкости методом падающего шарика, в - вращательной вязкости методом вращающегося магнитного поля.
Другими словами, вязкость проявляется в возникновении тангенциальных напряжений при скольжении одного слоя над другим, в зависимости от природы тела: очень большой в упругих твердых телах, еще очень больших в неупругих, значительно меньше в вязких, низких и даже практически нулевых жидкостях в сильно скользких жидкостях и газах. Он различает кинематическую вязкость и динамическую вязкость. Кинематическая вязкость определяется как отношение между динамической вязкостью и плотностью жидкости и так называется потому, что ее размеры составляют квадрат длины, деленный на время, поэтому он является чисто кинематической величиной.
Вязкость т) (в пз) называют динамической вязкостью. Некоторые приборы служат для измерения динамической вязкости, другие - для кинематической.
В литературе приводится довольно много данных о зависимости ц (t) для тех или иных систем, однако они относятся к конкретным материалам. Следует также подчеркнуть, что в ряде работ контроль за ходом отверждения даже на начальных стадиях вязкого течения осуществлялся динамическим методом путем измерения конечной динамической вязкости ц (t) и ц (0 при фиксированной частоте. Измерение л (t) и i (t) для таких систем дает практически эквивалентную информацию.
Для каждого вещества динамическая вязкость определяется как связь между любым касательным напряжением и временной производной соответствующей скользящей деформации. Динамическая вязкость измеряется в паскале в секунду, что эквивалентно нонтону в секунду на квадратный метр. Жидкость без вязкости называется идеальной жидкостью.
Свойства вещества, при котором частицы тела сталкиваются с сопротивлением, протекающим один над другим. физика.
- Вязкость.
- Энциклопедии по вязкости линии.
Различают динамическую, кинематическую и условную вязкость. Единица измерения динамической вязкости па-скаль-секунда - Па-с, на практике используют обычно мПа - с. Величина, обратная динамической вязкости, называется текучестью.
Этот метод является самым распространенным после капиллярного и позволяет проводить измерения вязкости в диапазоне от сантипуаз до гигапуаз как ньютоновских, так и неньютоновских жидкостей, определять такие реологические характеристики, как ползучесть, релаксацию напряжений, сдвиговую прочность и др. Метод обладает одним существенным преимуществом. Он является практически единственным прямым методом измерения динамической вязкости и не требует для определения ц знания плотности жидкости.
Каковы «вязкость» и «плотность»?
Если двигатель слишком мал для необходимого применения, он может смешиваться, или система безопасности установки может отключить насос. Вязкость измеряет «толщину» жидкости, а плотность измеряет массу жидкости. Увеличивается ли повышенная нагрузка на жидкость с вязкостью жидкости?
Вязкость жидкости влияет на ее поведение в насосе, но трудно говорить в общих чертах, потому что вязкость жидкостей может изменяться в зависимости от разных условий. Существует четыре основные группы жидкостей - каждая группа ведет себя определенным образом, несмотря на удельную вязкость.
Это эквивалентно утверждению о том, что в методе поляризованного рассеяния на большие углы измеряют релаксацию расстояния между концами цепи, тогда как в методе малоуглового деполяризованного рассеяния - релаксацию квадрата этого расстояния, причем последняя величина также определяется методами измерения динамической вязкости и дихроизма остановленного потока. Результаты, полученные методом КРЛС (T. ПС с М 21 3 106 в бутаноне-2 при 25 С и тх 18 мс для ДНК тимуса теленка с М 15 - 106), находятся в очень хорошем соответствии с результатами, полученными другими релаксационными методами, например методом измерения динамической вязкости или дихроизма остановленного потока.
Существуют жидкости, такие как вода, масло, спирт и разбавители краски. Эти жидкости называются «ньютоновскими жидкостями». Они не зависят от того, насколько быстро или взволнованными. Второй тип жидкости состоит из так называемых «расширяющихся жидкостей», таких как сливки и масло, вязкость которых увеличивается, делая их почти твердыми. Насос этих жидкостей трудно сделать с центробежными насосами. Эти жидкости требуют специальных средств для перекачки, - объясняет Сёрен Мортенсен.
Третий тип жидкости состоит из так называемых «пластиковых жидкостей», которые имеют коэффициент выхода, который должен быть пропущен, прежде чем они начнут течь. После этой точки вязкость уменьшается по мере того, как перемешивание увеличивается. «Лучшим примером пластической жидкости является кетчуп», - говорит Сёрен Мортенсен. Подумайте, как нужно встряхнуть бутылку, прежде чем она начнет течь. Как только начинается скольжение, он протекает очень легко.
Динамической вязкостью называется свойство жидкостей или газов, характеризующее их сопротивляемость скольжению или сдвигу. В простейшем случае, когда все слои жидкости движутся параллельно друг другу, сила сопротивления движению, приходящаяся на единицу площади в плоскости слоя, равна коэффициенту вязкости т, умноженному на градиент скорости в перпендикулярном направлении. Таким образом, за единицу измерения динамической вязкости принимается вязкость потока жидкости, в которой линейная скорость под действием давления сдвига в 1 Па имеет градиент 1 м / с на метр расстояния, перпендикулярного к плоскости сдвига. В более сложном случае движения жидкости, когда скорости частиц в разных точках объема не параллельны друг другу, силы сопротивления движению будут иметь различное направление. Если выделить в жидкости произвольно ориентированную площадку, то силы сопротивления можно разложить на нормальные и касательные к ней. Отнесенные к единице площади, эти силы называют нормальными и касательными напряжениями в жидкости. В соответствии с законом Стокса нормальные и касательные напряжения пропорциональны первым производным от деформаций по времени.
Четвертая группа, состоящая из так называемых «тиксотропных жидкостей», является наиболее сложной для теоретизирования и объяснения и даже самой сложной для обработки насосами. Склеивание, краски, которые «не разливают», целлюлозные препараты, мыла, крахмалы и смола являются частью этой категории. Эти жидкости являются вязкой консистенцией пополам, но со временем становятся менее вязкими, если их постоянно встряхивают.
С ними очень сложно справиться
Большинство людей думает, что каждая жидкость ведет себя как вода в насосе. Это недоразумение, которое мы находим в 95% случаев и может привести к очень серьезным ошибкам. Так называемая «кинематическая вязкость» представляет собой реальный физический фактор, который способен влиять на кривые накачки. Вот почему важно знать, что это такое.
Кроме того, из механических свойств элементарных веществ существенное значение имеет вязкость, характеризующая внутреннее трение вещества, возникающее при перемещении одного слоя его относительно другого. Различают вязкость кинематическую и абсолютную динамическую. Кинематическую вязкость измеряют в квадратных метрах на секунду или в квад-рзтны сантиметрах на секунду. Абсолютная динамическая вязкость равна произведению кинематической вязкости на плотность; единицей измерения динамической вязкости является паска ль - секунда. Вязкость веществ существенно зависит от температуры, причем вязкость газов с повышением температуры увеличивается, а вязкость жидкостей, наоборот, уменьшается. Вязкости различных элементарных веществ в жидком состоянии довольно сильно отличаются друг от друга.
Вода, например, имеет низкую вязкость 1 сСт при 20 ° С, тогда как моторное масло имеет высокую вязкость более 500 сСт при той же температуре. «Вязкость по существу долговечна, и это имеет значение для насосов», - говорит Сёрен Мортенсен. Если у вас есть жидкость на руках с высокой вязкостью, почти безопасно удалить ее из жидкости с низкой вязкостью. То же самое относится и к насосу, где рабочим колесам необходимо перемещать жидкость. «моторное масло, прилипающее к поверхности крыльчатки, это то, что нужно иметь в виду».
Дополнительная информация о плотности
Различные жидкости могут иметь разную плотность, а плотность одного типа жидкости зависит от температуры. При проектировании насоса мы уделяем пристальное внимание «распространенности», т.е. сколько метров по прямой мы можем нагнетать жидкость с давлением бара. Для прокачки более тяжелых жидкостей необходимо применять более высокое давление.
2.2. Свойства капельных жидкостей: сжимаемость,
температурное расширение, испаряемость, силы поверхностного натяжения.
2.3. Основные свойства газов
2.1. Основные свойства капельных жидкостей
Основная система единиц, применяемая в настоящее время это система СИ. Основными механическими единицами системы СИ являются: длина, измеряемая в метрах, масса, измеряемая в кг, время, измеряемое в секундах.
Как видно на рисунке 1 ниже, это может значительно различаться. Изучение Экологической Гидравлики требует знаний наряду с свойствами и величинами Гидравлика, такими как, например, плотность и вязкость, которые здесь снова проиллюстрированы, в том числе те, которые свойственны им. Величины, обработанные здесь, являются интенсивными и обширными.
Обширные свойства - аддитивные свойства, такие как поверхность, тепло, объем и масса; например, определенная масса жидкости, являются широкомасштабными свойствами, мера которых зависит от нынешней массовой величины, такой как количество движения, кинетическая энергия и т.д.
1. Плотностью называется масса вещества, содержащаяся в единице объема. Различают абсолютную и относительную плотность. Абсолютная плотность для однородной жидкости равняется величине массыМ жидкости в объемеV, поделенной на величину этого объемаV
ρ = М /V . (2.1)
Плотность измеряется в системе СИ в кг/м 3 , плотность пресной воды при 4ºС составляетρ в = 1000 кг/м 3 , морской водыρ мв = 1025 кг/м 3 , плотность рабочей жидкости МГ-30 при 20 ºСρ рж = 880 кГ/м 3 , плотность воздуха –ρ вз = 1,25 кг/м 3 .
Однако они являются интенсивным свойством, указывающим размер системы, такой как температура, плотность и давление, или, кроме того, ряд экстенсиональных свойств, если они связаны с единицей массы. Интенсивность, по определению, должна быть. Очень важная предварительная концепция в изучении гидравлики и экологического проектирования идет под названием непрерывной гипотезы. На самом деле известно, что жидкость, состоящая из миллиардов молекул, расположенных в небольшом объеме, является разрывной средой; однако в исследовании «Экологическая гидравлика» это обстоятельство пренебрегается и выдвигается гипотеза о том, что любое свойство жидкости в этом объеме можно трактовать так, как если бы среда была непрерывной, т.е. она могла непрерывно изменяться от одной точки к другой в середине.
Относительной плотностью называется отношение плотности жидкости при заданной температуре к плотности воды при температуре 4 °С, поскольку масса 1 л воды при 4 °С равна 1 кг. Относительная плотность обозначается δ .
Например, если 1 л бензина при 20 °С имеет массу 730 г, а 1 л воды при 4 °С - 1000 г, то относительная плотность бензина будет равна 0,73.
Чтобы лучше разъяснить смысл этой гипотезы, рассмотрим, например, скорость в некоторой точке жидкости. Поскольку объемы жидкости, рассмотренные в прикладных задачах, имеют гораздо большие размеры, чем свободный средний путь одной молекулы жидкости; вы можете игнорировать молекулярную структуру жидкости и рассматривать ее как непрерывную систему, сопоставляя любой объем, даже небольшой, но больший нуля и содержащий не слишком маленький набор молекул, такие макроскопические свойства, как скорость, температура и т.д. которые мы обычно приписываемой жидкости в целом.
Относительная плотность для ртути δ рт = ρ рт /ρ в = 13600/1000 = 13,6, для воздуха δ вз = ρ вз /ρ в = 0,00125, для рабочей жидкости- масла на минеральной основе δ ж = ρ ж /ρ в = 880/1000 = 0,88
2. Удельным весом называют вес единицы объема жидкости. Для однородной жидкости удельный вес равняется величине весаG жидкости, поделенной на величину объемаV , который она занимает
Теперь мы можем определить, что такое жидкость и как она отличается от твердой. Твердое тело имеет жесткую форму, которая может быть модифицирована, что приводит к деформации, обычно скромной, только путем приложения напряжений определенной величины. Различные типы твердых тел имеют разную связь между напряжениями и деформациями, которые называются конститутивным законом материала. Твердое вещество остается в определенной форме в равновесии с приложенными напряжениями и имеет тенденцию возвращать, по меньшей мере, в пределах определенного предела указанный предел эластичности, в уже существующее состояние, когда такие напряжения отменены.
γ = G /V (2.2)
Удельный вес измеряется в системе СИ в Н/м 3 .
В системе СИ удельный вес воды при 4ºС составляет γ = ρ в * g = 1000*9,81 = 9,81*10 3 Н/м 3 , удельный вес рабочей жидкости МГ-30 при 20 ºС составляетγ = 880*9,81 = 8,64*10 3 Н/м 3 .
Связь между удельным весом γ и плотностью ρ G = М g ,γ V = ρ Vg ,γ = ρ g (2.3)
С другой стороны, жидкость представляет собой материальное тело, которое благодаря подвижности частиц, которые его создают, может испытывать значительные изменения в форме при минимальной силе, которые, как правило, становятся пренебрежимо малыми, когда скорость, с которой происходит деформация, как правило, отменяется; в частности, жидкость в тишине не выступает против какого-либо сопротивления изменениям формы. Здесь также существует несколько взаимосвязей между напряжениями и деформациями для различных жидкостей.
Деформации жидкости постоянны, то есть они не исчезают, как только силы, вызвавшие их, удаляются. Кроме того, жидкости обычно не способны выдерживать растягивающие напряжения, но во многих случаях они очень устойчивы к усилиям по сжатию. Наконец, в области жидкостей по отношению к поведению перед лицом сил, которые имеют тенденцию изменять их объем, существует различие между.
В технической системе МКГСС – длина в метрах, основная единица – сила в килограммах силы(кГс), время в секундах.
Удельный вес воды в системе МКГСС равен γ в = 1000 кГс/м 3 , а рабочей жидкости γ рж = 880 кГс/м 3 .
Если жидкость неоднородна, то формулы (2.1) и (2.2) определяют средние значения удельного веса или плотности.
Масса, плотность и удельный вес
Жидкостей, которые выступают против значительного сопротивления изменениям объема, то есть они являются неосложненными, так что они помещаются в контейнер только на одну часть, нижнюю и имеют свободную контактную поверхность с вышеуказанной атмосферой; газа, которые, с другой стороны, легко изменяются по объему, то есть легко сжимаются и, как правило, занимают все пространство контейнера, в котором их размещают. Количество любого твердого вещества и растворенного вещества, присутствующего в естественной системе, представлено его массой, которая является обширной собственностью.
3. Вязкость жидкости.
Вязкостью жидкости называется способность сопротивляться деформации (сдвигу ее слоев).
Трение при движении вязкой жидкости было открыто Ньютоном, он высказал гипотезу о возникновении касательных напряжений между слоями жидкости.
Вязкость есть свойство противоположное текучести: в сравнении с водой более вязкие жидкости, такие как рабочие жидкости для гидросистем, являются менее текучими, более вязкими.
Таблица 1: Значения поверхностного натяжения, плотности, динамической вязкости, кинематической вязкости воды и коэффициента молекулярной диффузии кислорода в воде с температурой. Высокие значения ε делают его законным независимо от сжимаемости жидкостей в большинстве практических задач, в которых предполагается, что жидкость непонятна, и поэтому плотность и удельный вес не зависят от давления; в случае изотермических процессов можно сделать вывод, что уравнение жидкого состояния становится ρ = стоимость.
Вязкость является свойством жидкости, которая интуитивно связана с внутренним трением и заставляет частицы вязкой жидкости сталкиваться с некоторыми трудностями, проскальзывающими над другими или на твердой поверхности. Это может быть, как будет видно ниже, определяться внутренней структурой жидкой молекулы и связано с наличием внутренних усилий. Это, по сравнению с предлагаемым определением жидкости, не должно удивлять, потому что сопротивление жидкости тангенциальному напряжению и, следовательно, деформация скромнее, но не что-то иное.
Кроме обычных подвижных жидкостей существуют очень вязкие жидкости, сопротивление малым деформациям которых значительно, но в состоянии покоя равно нулю. По мере увеличения вязкости такая жидкость все больше похожа на твердое тело. К таким жидкостям относится асфальт. Если бочку с горячим асфальтом опрокинуть, он весь вытечет за некоторое время и примет форму лепешки, с течением времени по этой лепешке можно будет ходить, а при ударе она разлетается на куски.
Для медленной деформации обычной жидкости необходимы весьма малые силы, при быстрой деформации жидкость подобно твердому телу оказывает значительное сопротивление. Но как только движение жидкости прекращается, это сопротивление исчезает.
При течении вязкой жидкости из-за тормозящего влияния неподвижного дна и трения слои жидкости будут двигаться с разными скоростями, значения которых возрастают при удалении от твердого дна (рис. 2.1). Скорость V тем меньше, чем ближе слой жидкости к неподвижной стенке, приу = 0 , V = 0 .
Рассмотрим два слоя жидкости, двигающиеся на расстоянии Δу . Слой А движется со скоростью V , слой В со скоростьюV + Δ V . Из-за разности скоростей слой В сдвигается относительно слоя А на величинуΔ V (за единицу времени). ВеличинаΔ V является абсолютным сдвигом слоя В, а отношение Δυ/ Δy – относительный сдвиг или градиент скорости. При сдвиге аналогично явлению сдвига в твердых телах появляются касательные напряжения τ.
Ньютон получил зависимость между касательным напряжением и деформацией
τ = μ(Δυ/ Δy ) .
При стремлении величины Δy →0 слои будут бесконечно сближаться и можно перейти к дифференциалам.
Закон Ньютона о трении в жидкости:
τ = μ(d υ/ dy ) (2.4).
Коэффициент пропорциональности μ в формуле для определения касательного напряжения в жидкости называется динамической(абсолютной) вязкостью и характеризует сопротивляемость жидкости сдвигу.
Экспериментально этот закон был подтвержден нашим соотечественником профессором Н.П. Петровым в 1883 г.
Из закона трения выражаемого уравнением (2.4), следует, что напряжения трения возможны только в движущейся жидкости, вязкость проявляется при течении жидкости, в покоящейся жидкости касательные напряжения считаются равными нулю.
Сила сопротивления сдвигу Т называется силой внутреннего трения, при постоянстве касательного напряжения на поверхности S . Эта сила выражается формулой Ньютона
Т = τ S = ± μ (d υ/ dy ) S , (2.2)
где μ - тот же коэффициент пропорциональности, что и в формуле для касательного напряжения в жидкости. Знак перед значением силы выбирается в зависимости от знака градиента так, чтобы сила имела положительное значение.
Размерность динамической вязкости можем получить из формулы для касательного напряжения
[μ] = [τ]/[(d υ/ dy )] (2.3).
В системе СИ единица динамической вязкости называется «Паскаль- секунда».
В системе СГС единица динамической вязкости называется «Пуаз» в честь французского врача Пуазейля, исследовавшего законы движения крови в сосудах. 1 Пуаз = 1 (дина*сек)/см 2 .
|
Размерность |
|||
|
Единица динамической вязкости | |||
|
1 Па*с =10 Пуаз |
|||
|
1 Пуаз(1П) = 1 (дин*с)/см 2 |
1 Пуаз(П) = |
||
Наряду с понятием динамической вязкости в гидравлике используют понятие кинематической вязкости.
Кинематической вязкостью называется отношение динамической вязкости к плотности
υ= μ/ ρ (2.4).
В размерности кинематической вязкости отсутствуют единицы силы, ее легко измерить с помощью приборов носящих название вязкозиметров.
Единицей измерения кинематической вязкости с системе СИ является м 2 /с, например вода приt= 20°С имеет кинематическую вязкость 10 -6 м 2 /с. В системе СГС единица измерения кинематической вязкости равна 1 см 2 /с и называется Стокс(Ст) в честь английского ученого Стокса, сотая доля стокса называется сантиСтоксом (сСт).
|
Размерность |
|||
|
Единица кинематической вязкости | |||
|
1 м 2 /с = 10 4 см 2 /с(Стокс) = 10 6 сСт - сантиСтокс. |
|||
|
(сантиметр, грамм массы, секунда) |
1 см 2 /с(Ст)= 1 Стокс, 10 -2 Ст = 1 сСт |
СГС → СИ |
1 Ст = 10 -4 м 2 /с 1 сСт = 10 -6 м 2 /с |
Рабочая жидкость на минеральной основе МГ-30 имеет вязкость при t= 20°С равную 150 сСт = 150 мм 2 /с = 1,5Ст = 1,5 см 2 /с = 1,5е-4 м 2 /с.
Вязкость капельных жидкостей при увеличении температуры уменьшается. Вязкость газов, с увеличением температуры возрастает. Объясняется это различием молекулярного строения. В жидкостях молекулы расположены гораздо ближе друг к другу, чем в газах, и вязкость вызывается силами молекулярного сцепления.
Эти силы с увеличением температуры уменьшаются, поэтому вязкость падает. В газах вязкость обусловлена, главным образом, беспорядочным тепловым движением молекул, интенсивность которого увеличивается с повышением температуры. Поэтому вязкость газов с увеличением температуры возрастает.
Обычно влияние температуры на вязкость оценивается с помощью экспериментальных графиков в справочной литературе. Однако, влияние температуры и давления на вязкость жидкостей можно оценить с помощью экспоненциальных зависимости, связывающей вязкость и температуру, а также давление и температуру.
Вязкость рабочей жидкости при увеличении температуры уменьшается, при этом теряется смазывающая способность рабочей жидкости. Возникает износ, прогорание трущихся поверхностей насосов и подшипников, что может привести к авариям. Допустимый верхний предел применения рабочей жидкости ВМГЗ(зимнее) равен 65ºС, вязкость 8 сСт, РЖ –МГ-30(летнее) 80 ºС.
Зависимость вязкости от давления проявляется при давлениях в несколько десятков МПа. С увеличением давления вязкость большинства жидкостей возрастает.
Например, если вязкость воды при давлении 1 атм и 20 ºС принять за единицу, при той же температуре и давлении 100 МПа она вырастет в 4 раза.
Наиболее распространенным является вискозиметр Энглера, который представляет собой цилиндрический сосуд, окруженный водяной ванной определенной температуры с насадком, встроенным в дно. Градус Энглера, назван по имени немецкого химика Энглера, у нас он называется внесистемная единица условной вязкости жидкостей или градус ВУ, и применяется в технике для оценки вязкости жидкостей.
Для измерения условий вязкости приняты градусы Энглера (°Е), которые представляют собой показания вискозиметра при 20, 50 и 100°С и обозначаются соответственно °E20;°E50 и °E100 .
Значение вязкости в градусах Энглера, например, °E20 есть отношение времени истечения t ж через отверстие вязкозиметра с объемом V = 200 см 3 испытуемой жидкости к времени истечения такого же количества дистиллированной воды tвод = t вод = 51,6 с при 20 °С.
Загрузка...
