Вязкость жидкости

Гидродинамическая неустойчивость

Итак,
переход к турбулентности связан с неустойчивостью, а неустойчивость, в свою
очередь, – с возникновением и развитием возмущений. Откуда же в реальной
физической системе, какой является движущая жидкость, могут зародиться
возмущения? Источников возмущений очень много. Прежде всего реальная установка
(канал с движущейся жидкостью) находится на лабораторном столе, которому
передаются колебания от стен и пола здания – результат сотрясения из-за
проехавшей по соседству машины или, может быть, даже слабого сейсмического
возмущения. Далее, вход жидкости в канал практически никогда не бывает идеально
гладким, на входе в жидкость вносятся входные возмущения, они движутся вдоль
жидкости вместе с ней и могут при благоприятных (неблагоприятных?) условиях
нарастать. Стенки канала почти никогда не бывают лишены неровностей,
шероховатостей. Обтекающий эти шероховатости поток непрерывно возмущается. Этот
список можно было бы продолжать долго. Но есть источник возмущений,
принципиально неустранимый. Это так называемые флуктуации. Когда мы говорим,
например, что в данной точке потока плотность постоянна, это лишь означает, что
она постоянна в среднем. Около этого среднего значения происходят малые, но
макроскопические отклонения в ту или другую сторону. Они приводят к
макроскопическим (малым) отклонениям (флуктуациям) давления, температуры и
скорости. Флуктуации, таким образом, являются постоянно действующим источником
возмущений, в принципе неустранимым.

Поставим
теперь (мысленно) эксперимент по ламинарно-турбулентному переходу в трубе
конечной длины. Вход в трубу постараемся сделать, насколько это возможно,
гладким и постепенным, пытаясь устранить возмущения на входе. От шероховатости
стенок также попытаемся отделаться благодаря тонкой шлифовке поверхности. Тот
факт, что труба имеет конечную длину, также играет важную роль: представим
себе, что в потоке жидкости возникло малое возмущение, которое, во-первых,
сносится потоком вниз по течению и, во-вторых, в условиях неустойчивости
нарастает. Для его роста требуется некоторое характерное время. Требуется время
и для сноса возмущения потоком, оно просто равно (по порядку величины) длине
трубы, поделенной на скорость потока. Если характерное время нарастания
возмущения больше времени сноса, то оно не успеет вырасти на рабочем участке
трубы и будет вынесено за его пределы. Если поставить опыт с учетом сделанных
оговорок, то получится, что такие важные источники возмущений, как вход и
шероховатость стенок, почти полностью устраняются, а те возмущения, которые
все-таки возникнут, будут вытеснены потоком за пределы рабочего участка. Результаты
такого опыта оказываются удивительными: удается существенно отодвинуть порог
возбуждения турбулентности, критическое число Рейнольдса, таким образом,
удается увеличить на 2-3 порядка, происходит «затягивание порога
турбулентности».

Можно
поставить также опыт с регулируемой шероховатостью стенок. Уменьшить
шероховатость можно лишь до определенного предела, скажем до молекулярных
размеров. Но можно ее искусственно увеличить, наклеивая на стенки, допустим,
мелкие кристаллики контролируемых размеров. Таким образом, удается создать
целую гамму трубок с оцениваемой наперед шероховатостью. Опыт говорит, что в
этих случаях порог ламинарно-турбулентного перехода также изменяется в довольно
широких пределах, причем критическое число Рейнольдса возрастает с уменьшением
шероховатости.

Эти
простые опыты говорят о том, что идея связать переход к турбулентности с
гидродинамической неустойчивостью здравая. Но для полного спокойствия
необходимо, скажем, на примере какой-либо задачи детально сравнить получаемое
теоретически критическое число Рейнольдса с опытным его значением. Совпадение
этих чисел будет существенным доводом в пользу концепции гидродинамической
неустойчивости.

Кинематическая и динамическая вязкость | SGS Polymer Solutions

Компания SGS Polymer Solutions стремится сделать мир аналитических испытаний и науки о полимерах более понятным. От объяснения услуг нашей испытательной лаборатории до изучения вопроса «почему?» повседневной науки, мы любим то, что делаем.

Сегодня мы хотим объяснить сложную идею: вязкость. На базовом уровне вязкость является мерой сопротивления материала течению. Вязкость является одним из многих показателей, которые мы можем использовать для физического анализа полимерных материалов.

Широкий спектр полимеров, которые мы тестируем, часто является объектом пристального внимания в разных отраслях — от юридических испытаний до комплексного анализа для исследований и разработок.

Существует множество типов вязкости. Сегодня мы хотим поговорить о двух основных типах: динамической вязкости и кинематической вязкости. Хотя единицы, используемые для измерения каждого типа вязкости, могут быть преобразованы для понимания другого, они существенно различаются.

Динамическая вязкость

Динамическая вязкость — это мера сопротивления жидкости течению при приложении внешней силы. Вы оцениваете динамическую вязкость, когда хотите понять, как материал реагирует на деформацию, которую можно измерить методом Брукфильда или реометром.

Тест Брукфилда позволяет оценить, соответствует ли продукт конкретным производственным или эксплуатационным спецификациям и подходит ли он в зависимости от типа тестируемого вещества.

Кинематическая вязкость

Кинематическая вязкость отличается от динамической тем, что она измеряет только то, как сила тяжести влияет на сопротивление вещества течению. Кинематическая вязкость предполагает, что на вещество не действуют внешние силы. Об этом сообщают с помощью сантистоксов.

Из-за связи между кинематической и динамической вязкостью, зависящей от плотности, два вещества с одинаковой динамической вязкостью могут иметь сильно различающиеся кинематические вязкости. Чтобы преобразовать их, учитываются как температура, так и удельный вес вещества. Деление на плотность жидкости переводит сантипуазы в сантистоксы. Это соотношение позволяет нам определить как кинематическую, так и динамическую вязкость данного образца, используя только одно измерение вязкости, если известна плотность жидкости.

Итак, какой тест мы выберем для конкретного образца? Об этом сообщает тип жидкости, а также желаемая информация. Жидкости делятся на два основных типа: ньютоновские и неньютоновские.

Ньютоновские жидкости не меняют вязкость в зависимости от скорости сдвига, то есть скорости, с которой один слой жидкости проходит над соседним слоем. Вода и масло являются примерами ньютоновских жидкостей. Хотя это не всегда так, обычно мы не тестируем ньютоновские жидкости с помощью теста Брукфилда или теста реометром. Обычно мы тестируем ньютоновские жидкости с помощью капиллярной вискозиметрической трубки, где изменение скорости сдвига не требуется.

В мире полимеров есть много неньютоновских жидкостей. Вязкость этих веществ не изменяется со скоростью сдвига. Поскольку мы можем легко изменить скорость сдвига при испытании, мы проверяем их с помощью испытаний Брукфилда и реометра.

Хотите узнать больше о тестовых средах, которые мы используем для тестирования вязкости? Свяжитесь с нами сегодня! Наши ученые всегда рады узнать больше о ваших потребностях в тестировании и разработать точную тестовую среду, отвечающую требованиям каждого отдельного клиента.

Виды вязкости

Существует несколько разновидностей вязкости:

• динамическая;
• кинематическая;
• условная.

Динамическая вязкость в международной измерительной системе измеряется в паскалях в секунду. С точки зрения физики, данная величина демонстрирует изменение потерь давления за единицу времени. В системе СГС она измерима в пуазах (название дано в честь французского физика Ж. Пуазёйля. Динамическая вязкость жидкостей склонна уменьшаться при увеличении температуры, а ее повышение наблюдается с увеличением показателя давления.

Готовые работы на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость

Измерение кинематической вязкости осуществляется в стоксах, что представляет основополагающее значение свойства текучих сред. При задействовании специального прибора вискозиметра становится возможным измерение вязкости любой жидкости. Ее тарированный объем пропускается через калиброванное отверстие (исключая механическое побуждение) и под влиянием одной только силы тяжести.

Рисунок 2. Динамическая вязкость. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Условная вязкость представляет величину, косвенным образом характеризующую гидравлическое сопротивление течению. При этом она измеряется временем истечения заданного объема раствора через вертикальную трубку с определенным диаметром. Измерение осуществляется в градусах Энглера (в честь немецкого химика).

Вязкость в практическом применении

На практике известны различные способы применения свойств жидкостной вязкости. В практическом смысле определить данную величину нужно: в работе нефтеперерабатывающей отрасли, деятельности с дисперсными, многофазными средами, ведь данные сферы подразумевают наличие определенных знаний о физических особенностях сред, особенно показателя их внутреннего трения.

Новые вискозиметры изготовляются из качественных материалов с использованием исключительно передовых технологий. В совокупности это дает возможность осуществлять деятельность с большой температурой и показателем давления без негативного влияния на оборудование. Жидкостная вязкость огромное значение имеет в промышленности, так как переработка, транспортировка, добыча зависимы напрямую от того значения внутреннего трения, что характерен для жидкостной смеси.

Вязкость жидкости также достаточно важна для медицинского оборудования. Поступление смеси газа с помощью эндотрахеальной трубки зависимо от внутреннего трения этого газа. В этом случае, будет наблюдаться изменение показателей вязкости конкретной среды на проникновение воздуха непосредственно через аппарат.

Когда вводятся лекарственные препараты и вакцины через шприц, наблюдается реальный пример действия вышеуказанного процесса. Несмотря на начальное пренебрежение исследователями этого физического явления, в такой момент просматривается перепад давления на кончике иголки, когда впрыскивается жидкость. Высокое давление возникает на наконечнике и является результатом процесса внутреннего трения.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что вязкость среды — это определенная физическая величина, что характеризуется широким применением на практике. В промышленности, медицине, лаборатории достаточно часто наблюдается внутреннее трение. Осуществление работы самого простого лабораторного оборудования зависит напрямую от уровня вязкости среды, что используется в экспериментах.

Методы определения вязкости жидкости

Рисунок 3. Методы определения вязкости жидкости. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Процесс измерения вязкости жидкости называется вискозиметрией. В современных условиях определение вязкости жидкости становится возможным с помощью следующих четырех методов:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.

Frequently Asked Questions

1. What do you mean by viscosity of a fluid?

Viscosity of a fluid refers to a measure of its resistance to deformation at a given rate. In simpler terms, it’s a measure of a fluid’s resistance to flow. The higher the viscosity, the slower the fluid flows.

2. How does viscosity of a liquid change with temperature?

In general, the viscosity of a liquid decreases with an increase in temperature. This happens because the increase in temperature increases the kinetic energy of the molecules, making it easier for them to move and slide over each other, thus reducing the viscosity.

3. What determines the viscosity of a fluid?

The viscosity of a fluid is determined by several factors including the size and shape of its particles, the temperature, and the intermolecular forces. In liquids, viscosity generally decreases with increasing temperature, while in gases, it increases with increasing temperature.

4. How to measure the viscosity of a fluid?

Viscosity of a fluid can be measured using instruments called viscometers. The two most common types are the capillary viscometer, which measures the time it takes for the fluid to flow through a narrow tube, and the rotational viscometer, which measures the torque required to rotate a disk or bob in the fluid at a set speed.

5. What does the viscosity of a fluid tell you about its flow rate?

The viscosity of a fluid gives an indication of its flow rate. A high viscosity fluid flows more slowly than a low viscosity fluid under the same conditions. This is because a high viscosity fluid has greater resistance to flow.

6. What is meant by kinematic viscosity of a fluid?

Kinematic viscosity of a fluid, often denoted by the Greek letter ν, is the ratio of the fluid’s dynamic viscosity to its density. It measures the resistive flow of the fluid under the influence of gravity. It’s usually measured in stokes (St).

7. What factors affect the viscosity of a fluid?

The main factors that affect the viscosity of a fluid include temperature, pressure, and the specific composition of the fluid itself. For example, in liquids, viscosity generally decreases with an increase in temperature, while in gases, it increases with an increase in temperature.

8. Why is the viscosity of a fluid important?

Viscosity is an important property of a fluid because it affects the fluid’s ability to flow and its energy transfer. It’s crucial in fluid mechanics and applications such as lubrication, flow through pipes, and the movement of vehicles.

9. Does temperature affect the viscosity of a fluid?

Yes, temperature significantly affects the viscosity of a fluid. As a general rule, the viscosity of liquids decreases with increasing temperature, while the viscosity of gases increases with increasing temperature.

10. How does pressure affect viscosity of a fluid?

In most liquids, pressure has a relatively small effect on viscosity. However, for gases and high-viscosity liquids, an increase in pressure can lead to an increase in viscosity. This is due to the increased intermolecular forces with increased pressure.

Also Read:

• Fluids density
• Fluid friction and sliding friction detailed explanations
• Low viscosity fluids
• Fluid friction and surface area
• Viscosity of newtonian fluid
• Fluid friction of an object
• Fluid pressure example

Определение кинематической вязкости

Методики определения кинематической вязкости практически наиболее распространены.

Калибровка вискозиметров

Новые вискозиметры, а также вискозиметры, находящиеся давно в работе, следует периодически подвергать проверочной калибровке.

Калибровка заключается в определении времени протекания через вискозиметр эталонной жидкости. Перед выполнением работы вискозиметр промывают последовательно петролейным эфиром, хромовой смесью, водопроводной и дистиллированной водой, спиртом и диэтиловым эфиром, после чего продувают чистым, сухим воздухом.

Пусть для калибровки выбран вискозиметр типа ВПЖ-1 (рис. 204). На отводную трубку 3 надевают резиновый шланг, соединенный с грушей, и, зажав пальцем колено 2, переворачивают вискозиметр, опускают отверстие колена 1 в сосуд с эталонной жидкостью, засасывают ее в вискозиметр с помощью резиновой груши или водоструйного насоса до метки М2, следя за тем, чтобы в расширениях 4 и 5 не образовалось разрывов жидкости. Затем колено 1 вынимают из жидкости и снимают шланг с отводной трубки 3.

На колено 1 надевают резиновую трубку; вискозиметр погружают в жидкостной термостат так, чтобы расширение 4 оказалось в жидкости, и укрепляют строго вертикально с помощью зажима на штативе. Другим зажимом укрепляют термометр, шарик которого должен быть на одном уровне с серединой капилляра 6. В термостате устанавливают температуру 20 ±0,2 °С и вискозиметр выдерживают при этой температуре 10-15 мин.

Затем грушей или насосом, присоединенными к резиновой трубке, засасывают жидкость в колено 1 примерно до 1/3 его высоты, следя, чтобы не образовалось разрывов жидкости или пузырьков воздуха. Прекратив засасывание, дают жидкости стекать в расширение 5 и наблюдают опускание уровня жидкости. Как только уровень вытекающей жидкости коснется метки М1 включают секундомер; когда уровень жидкости коснется метки М2, останавливают секундомер. Записав время истечения жидкости, повторяют определение не менее четырех раз. Затем вискозиметр моют, сушат, вновь заполняют эталонной жидкостью и вновь производят не менее четырех определений.

Если разность между средним временем двух опытов не превышает 0,3%, то находят среднее арифметическое времени истечения т эталонной жидкости в обоих опытах и вычисляют постоянную вискозиметра:

Проведение определения

Определяют время протекания через вискозиметр испытуемой жидкости точно так же, как при калибровке поступали с эталонной. Следует лишь иметь в виду, что время предварительной выдержки вискозиметра с испытуемым веществом в термостате следует увеличивать с повышением температуры проведения испытания (от 10 мин при 20 °С до 20 мин при 100 °С).

Среднюю арифметическую величину времени истечения жидкости в вискозиметре определяют с точностью до 0,1 с и вычисляют кинематическую вязкость (в сантистоксах) по формуле:

где С — постоянная вискозиметра, сСт/с; т — среднее арифметическое время истечения жидкости, с; g — ускорение силы тяжести в месте измерения вязкости, см/с2 (можно принять g/980,7 = 1, если дополнительная погрешность 0,02% не имеет значения); К — коэффициент, учитывающий изменение гидростатического напора жидкости в результате расширения ее при нагревании; для ВПЖ-1 К = 1; для ВПЖ-2 и ВПЖ-4 К = 1 ±0,00004 dt; для ВНЖ K = 1 ±0,000087 dt; для ВПЖМ К = 1 ±0,000074 dt (dt — разность между температурой жидкости при заполнении вискозиметра и при определении вязкости).

Явление внутреннего трения

Явление внутреннего трения (вязкости) связано с возникновением сил трения между двумя слоями газа или жидкости, перемещающимися параллельно друг относительно друга с различными скоростями. Причиной вязкости является перенос молекулами импульса из одного слоя газа в другой (поперек направления движения слоев) (рис.1).

В потоке газа молекулы участвуют в двух движениях одновременно: тепловом (хаотическом) со средней скоростью $\left\langle \overrightarrow\right\rangle $ и упорядоченном со скоростью потока $\overrightarrow$. Скорость теплового движения гораздо больше, чем скорость потока.

В результате теплового движения молекулы перелетают из одного слоя вещества в другой, переносят при этом свой импульс. В неподвижном газе средний импульс молекулы равен 0. Молекула в потоке газа обладает отличным от нуля импульсом. В результате обмена молекулами импульс упорядоченного движения быстрее движущегося слоя уменьшается, а другого наоборот. Слой вещества, который движется быстрее, тормозится, а медленный ускоряется. Уравнение Ньютона для вязкости в одномерном случае $(v=v(x))$:

$dF$- сила внутреннего трения, действующая на площадку dS поверхностного слоя, $\frac$- проекция градиента скорости движения слоев на направление оси Ox, в направлении перпендикулярном к поверхности слоя, $\eta $- коэффициент вязкости. Сила трения $F_$, отнесенная к площади трущихся поверхностей равна потоку импульса упорядоченного движения частиц в перпендикулярном направлении к скорости. Используем основное уравнение для явлений переноса. В нашем случае $G=mv$, следовательно:

где $\eta =\fracn_0\left\langle v\right\rangle \left\langle \lambda \right\rangle m=\frac\rho \left\langle v\right\rangle \left\langle \lambda \right\rangle $ — динамическая вязкость, $\rho =n_0m$ — плотность газа. Знак $F_$ учитывает, что сила трения, действующая на более быстрые слои, направлена против скорости. Динамическая вязкость не зависит от давления и растет, в основном, пропорционально $\sqrt$. Более точные теоретические расчеты приводят к замене множителя $\frac$ на коэффициент, который зависит от характера взаимодействия молекул. Для молекул, сталкивающихся, как гладкие шары, он равен 0,499. Вообще этот коэффициент зависит о температуры.

Вязкость жидкости

Вязкость жидкости – это свойство, проявляющееся только при движении жидкости, и не влияющее на покоящиеся жидкости. Вязкое трение в жидкостях подчиняется закону трения, принципиально отличному от закона трения твёрдых тел, т.к. зависит от площади трения и скорости движения жидкости.Вязкость – свойство жидкости оказывать сопротивление относительному сдвигу ее слоев. Вязкость проявляется в том, что при относительном перемещении слоев жидкости на поверхностях их соприкосновения возникают силы сопротивления сдвигу, называемые силами внутреннего трения, или силами вязкости. Если рассмотреть то, как распределяются скорости различных слоёв жидкости по сечению потока, то можно легко заметить, что чем дальше от стенок потока, тем скорость движения частиц больше. У стенок потока скорость движения жидкости равна нулю. Иллюстрацией этого является рисунок, так называемой, струйной модели потока.

Медленно движущийся слой жидкости «тормозит» соседний слой жидкости, движущийся быстрее, и наоборот, слой, движущийся с большей скоростью, увлекает (тянет) за собой слой, движущийся с меньшей скоростью. Силы внутреннего трения появляются вследствие наличия межмолекулярных связей между движущимися слоями. Если между соседними слоями жидкости выделить некоторую площадку S, то согласно гипотезе Ньютона:

F=μ•S•(du/dy),

где:

• μ – коэффициент вязкого трения;
• S – площадь трения;
• du/dy – градиент скорости

Величина μ в этом выражении является динамическим коэффициентом вязкости, равным:

μ=F/S•1/du/dy,

или

μ=τ•1/du/dy,

где:

τ – касательное напряжение в жидкости (зависит от рода жидкости).

Физический смысл коэффициента вязкого трения

Физический смысл коэффициента вязкого трения – число, равное силе трения, развивающейся на единичной поверхности при единичном градиенте скорости.

На практике чаще используется кинематический коэффициент вязкости, названный так потому, что в его размерности отсутствует обозначение силы. Этот коэффициент представляет собой отношение динамического коэффициента вязкости жидкости к её плотности:

ν=μ/ρ,

Единицы измерения коэффициента вязкого трения:

• Н·с/м2;
• кГс·с/м2
• Пз (Пуазейль) 1(Пз)=0,1(Н·с/м2).

Анализ свойства вязкости жидкости

Для капельных жидкостей вязкость зависит от температуры t и давления Р, однако последняя зависимость проявляется только при больших изменениях давления, порядка нескольких десятков МПа.

Зависимость коэффициента динамической вязкости от температуры выражается формулой вида:

μt=μ0•e-kt(T-T0),

где:

• μt – коэффициент динамической вязкости при заданной температуре;
• μ0 – коэффициент динамической вязкости при известной температуре;
• Т – заданная температура;
• Т0 – температура, при которой измерено значение μ0;
• e – основание натурального логарифма равное 2,718282.

Зависимость относительного коэффициента динамической вязкости от давления описывается формулой:

μр=μ0•e-kр(Р-Р0),

где:

• μР – коэффициент динамической вязкости при заданном давлении,
• μ0 – коэффициент динамической вязкости при известном давлении (чаще всего при нормальных условиях),
• Р – заданное давление,;
• Р0 – давление, при которой измерено значение μ0;
• e – основание натурального логарифма равное 2,718282.

Влияние давления на вязкость жидкости проявляется только при высоких давлениях.

Ньютоновские и неньютоновские жидкости

Ньютоновскими называют жидкости, для которых вязкость не зависит от скорости деформации. В уравнении Навье — Стокса для ньютоновской жидкости имеет место аналогичный вышеприведённому закон вязкости (по сути, обобщение закона Ньютона, или закон Навье):

σij=η•(dvi/dxi+dvj/dxi),

где σij — тензор вязких напряжений.

Среди неньютоновских жидкостей, по зависимости вязкости от скорости деформации различают псевдопластики и дилатантные жидкости. Моделью с ненулевым напряжением сдвига (действие вязкости подобно сухому трению) является модель Бингама. Если вязкость меняется с течением времени, жидкость называется тиксотропной. Для неньютоновских жидкостей методика измерения вязкости получает первостепенное значение.

С повышением температуры вязкость многих жидкостей падает. Это объясняется тем, что кинетическая энергия каждой молекулы возрастает быстрее, чем потенциальная энергия взаимодействия между ними. Поэтому все смазки всегда стараются охладить, иначе это грозит простой утечкой через узлы.

Вязкость жидкостей (при 18°C)

Вещество	Вязкость 10 -5 кг/(м*с)
Анилин	4,6
Ацетон	0,337
Бензол	0,673
Бром	1,02
Вода	1,05
Гелий	1,89
Глицерин	1400
Масло машинное легкое	113
Масло машинное тяжелое	660
Масло оливковое	90
Масло оливковое	90
Пентан	0,244
Ртуть	1,59
Спирт этиловый	1,22
Уксусная кислота	1,27
Эфир этиловый	0,238

Стеклянные капиллярные вискозиметры

Для измерения вязкости прозрачных жидкостей служат вискозиметры ВПЖ-1, ВПЖ-2, типа Пинкевича, ВПЖМ, а для непрозрачных — ВНЖ (рис. 204).

Кинематическая вязкость жидкости v равна произведению времени т истечения через капилляр определенного ее объема на постоянную вискозиметра C. Постоянная C не зависит от температуры и определяется только геометрическими размерами вискозиметра.

Для определения постоянной вискозиметра пользуются эталонными жидкостями с известной кинематической вязкостью. Измеряя время истечения определенного объема эталонной жидкости определяют постоянную вискозиметра:

Вискозиметры выпускаются с разными капиллярами, причем диаметр капилляра резко сказывается на постоянной вискозиметра. В каждом наборе имеется по девять вискозиметров, диаметры внутренних капилляров которых варьируются в пределах 0,34-5,5 мм, что соответствует значениям С = 0,003-30 сСт/с. Набор вискозиметров типа Пинкевича состоит из 11 вискозиметров с диаметрами капилляров от 0,4 до 4,0 мм.

В качестве эталонной жидкости при калибровке вискозиметров для маловязких жидкостей может служить свежеперегнанная дистиллированная вода, кинематическую вязкость которой принимают равной 1,0067 сСт/с при 20 °С и 0,89748 сСт/с при 25 °С.

По существующему положению каждый капиллярный вискозиметр заводского изготовления должен снабжаться паспортом, в котором указана его постоянная. Так, вискозиметры ВПЖ-1, ВПЖ-2, ВНЖ выпускаются со значением постоянной С: 0,003; 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 1; 3; 10 и 30 сСт/с. Постоянная вискозиметров типа ВПМЖ составляет 0,01; 0,03; 0,1; 0,3; 1 и 3 сСт/с.

Примеры решения задач

Попробуем решить следующую проблему.

Установить тип движения жидкого вещества по трубкам теплообменника, имеющего структуру «трубка в трубке». Параметры внутренней трубы 25 * 2мм, внешней 50 * 2,5мм. Массовый расход воды 4000 кг / ч (обозначение G). Плотность жидкости 1000 кг / м3. Абсолютный показатель 1 • 10-3 Па * с.

Шаг 1.

Вы должны найти эквивалентный диаметр поперечного сечения кольцевого пространства:

Шаг 2.

Определение скорости воды по уравнению потока:

Шаг 3.

Найдите число Re по формуле Рейнольдса:

Подстановка значений дает:

Ответ: Режим движения воды в затрубном пространстве турбулентный.

Factors Determining the Viscosity of a Fluid

Viscosity is a crucial property of fluids that determines their resistance to flow. It plays a significant role in various fields, including fluid dynamics, fluid mechanics, and rheology. Several factors influence the viscosity of a fluid, including temperature, pressure, and specific gravity. Let’s explore each of these factors in detail.

The Influence of Temperature on Fluid Viscosity

Temperature has a profound impact on the viscosity of a fluid. In general, as the temperature increases, the viscosity of a fluid decreases. This behavior is observed in both Newtonian and non-Newtonian fluids.

For Newtonian fluids, such as water or oil, the decrease in viscosity with temperature can be attributed to the weakening of molecular interactions. As the temperature rises, the kinetic energy of the molecules increases, causing them to move more rapidly and disrupt the intermolecular forces that contribute to viscosity. Consequently, the fluid flows more easily.

Non-Newtonian fluids, on the other hand, exhibit more complex temperature dependencies. Some non-Newtonian fluids, like certain polymer solutions, may experience an increase in viscosity with temperature due to changes in their molecular structure. However, most non-Newtonian fluids still tend to exhibit a decrease in viscosity as temperature rises.

The Impact of Pressure on Fluid Viscosity

Pressure also affects the viscosity of a fluid, although its influence is typically less significant compared to temperature. In general, an increase in pressure leads to a slight increase in viscosity for most fluids.

The effect of pressure on viscosity can be explained by considering the compression of the fluid. Under higher pressure, the molecules of the fluid are compressed closer together, resulting in stronger intermolecular forces. This increased molecular interaction leads to a higher resistance to flow, thus increasing the viscosity.

It is important to note that the pressure effect on viscosity is more pronounced in gases compared to liquids. Gases are highly compressible, and even small changes in pressure can significantly alter their viscosity.

The Effect of Specific Gravity on Fluid Viscosity

Specific gravity, which is the ratio of the density of a fluid to the density of a reference substance, also influences the viscosity of a fluid. However, its impact is relatively minor compared to temperature and pressure.

In general, fluids with higher specific gravity tend to have higher viscosities. This relationship can be attributed to the increased molecular interactions and stronger intermolecular forces in denser fluids. As a result, the resistance to flow is greater, leading to higher viscosity.

It is worth mentioning that specific gravity alone is not a sufficient parameter to determine the viscosity of a fluid accurately. Other factors, such as temperature and pressure, must also be considered to obtain a comprehensive understanding of the fluid’s viscosity behavior.