Зависимость коэффициента вязкости от давления и температуры

������� �������� �� ��������

Зависимость коэффициента вязкости от давления и температуры

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

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

���������� ������������ ������������ ���������� ���� ������ ����� ������, ��� ����������� �������� �� ����������� . �����-��� ������ �������� ������������ � ������� �������� �� �������� ��������� ��� ��������� �� 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 коэффициента вязкости от давления и температуры

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

Динамическая вязкость газов и паров

Зависимость коэффициента вязкости от давления и температуры

В таблице представлена динамическая вязкость газов и паров в зависимости от температуры (при отрицательной и положительной температуре).

Динамическая вязкость газов в таблице выражена в Па·сек с множителем 10-8. Например, коэффициент динамической вязкости азота N2 при нормальных условиях (при температуре 0°С и нормальном атмосферном давлении) равен 1665·10-8 или 0,00001665 Па·с.

Указана динамическая вязкость следующих газов и паров: азот N2, окись азота NO, закись азота N2O5, аммиак NH3, аргон Ar, водород H2, водяной пар H2O, воздух, гелий He, кислород O2, криптон Kr, ксенон Xe, метан CH4, неон Ne, сернистый газ SO2, углекислый газ CO2, окись углерода CO, этан C2H6, этилен C2H4.

По данным таблицы видно, что наиболее вязким газом при комнатной температуре является газ неон — вязкость неона равна 3113·10-8 Па·с.

Динамическая вязкость газов и паров в диапазоне температуры от 0 до 700°С

В таблице приведены значения коэффициента динамической вязкости газов и паров при положительной температуре в диапазоне от 0 до 700°С.

Вязкость в таблице выражена в Па·сек с множителем 10-8. Например, коэффициент динамической вязкости ацетилена C2H2 при нормальных условиях равен 955·10-8 или 0,00000955 Па·с.

Даны значения динамической вязкости следующих газов и паров: ацетон (диметилкетон, пропанон) C3H6O, бензол C6H6, бром Br2, бромная ртуть (бромид ртути III) HgBr3, n-бутан C4H10, бутан C4H10, бутилен (1-бутен) C4H8, 2-бутен C4H8, водород бромистый (бромоводород) HBr, водород йодистый (иодоводород) HI, водород хлористый (газообразная соляная кислота, хлороводород) HCl, водород фтористый (фтороводород, гидрофторид, фторид водорода) HF, n-гексан (гексан) C6H14, n-гептан C7H16, диметиловый эфир (метиловый эфир, метоксиметан, древесный эфир) C2H6O, диэтиловый эфир (этиловый эфир, серный эфир) C4H10O, дифенилметан С13Н12, дифениловый эфир C12H10O, изоаметилен (3-метил-1-бутен) C5H10, изобутан (метилпропан, 2-метилпропан) С4Н10, изобутилацетат (изобутиловый эфир уксусной кислоты) С6Н12О2, изобутилформиат C5H10O2, изопентан C5H12, изопропиловый спирт (пропанол-2, 2-пропанол), изопропанол, диметилкарбинол) С3Н7ОН, иод (йод) I2, йодистая ртуть HgI3, метилацетат (метиловый эфир уксусной кислоты) С3Н6О2, метилацетилен (пропин) C3H4, 3-метилен-1-бутен C5H10, метилбромид (бромистый метил, монобромметил, монобромэтан, метилбромид, бромметил) CH3Br, мезитилен C9H12, метиленхлорид (хлористый метилен, дихлорметан, ДХМ) CH2Cl2, метилизобутират C2H10O2, метиловый спирт (метанол, древесный спирт, карбинол, метилгидрат, гидроксид метила) CH3OH, метилтиофен, мышьяковистый водород (гидрид мышьяка, арсин) AsH3, метилхлорид (хлорметан) CH3Cl, нитрозил хлорид (хлористый нитрозил, оксид хлорид азота) NOCl, нонан C9H20, октан C8H18, окись углерода CO, н-пентан C5H12, амилен, пиридин C5H5N, пропан C3H8, пропилацетат (н-пропиловый эфир уксусной кислоты) C5H10O2, пропилен C3H6, пропиловый спирт (пропан-1-ол, 1-пропанол) C3H7OH, ртуть Hg, сероводород H2S, сероуглерод CS2, силан (кремневодород, гидрид кремния) SiH4, толуол (метилбензол) C7H8, тиазол C3H3NS, тиофен C4H4S, триметилбутан C7H16, триметилэтилен С5Н10, четырехбромистое олово (бромид олова IV) SnBr4, четыреххлористое олово (хлорид олова IV) SnCl4, четыреххлористый углерод (тетрахлорметан, ЧХУ) CCl4, циклогексан C6H12, циклопропан C3H6, цинк Zn, уксусная кислота (этановая кислота) C2H4O2, хлор Cl2, хлороформ (трихлорметан, метилтрихлорид, хладон-20) CHCl3, этилацетат (этиловый эфир уксусной кислоты) C4H8O2, этиловый спирт (этанол, метилкарбинол, винный спирт или алкоголь C2H6O) C2H5OH, этилпропионат C5H10O2, этилхлорид (хлористый этил, монохлорэтан) C2H5Cl.

Динамическая вязкость газов при температуре от -213 до 1927°С

В таблице представлены значения коэффициента динамической вязкости газов в зависимости от температуры при атмосферном давлении. Вязкость газов указана при отрицательных от 60К (-213°С) и положительных температурах до 2200К (1927°С).

Вязкость в таблице выражена в Па·сек с множителем 10-6. Например, коэффициент динамической вязкости газа аргона при температуре 27°С (300 К) равен 22,7·10-6 или 0,0000227 Па·с.

В таблице указан коэффициент динамической вязкости следующих газов: гелий He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe, водород H2, дейтерий D2, азот N2, кислород O2, фтор F2, хлор Cl2, окись углерода CO, углекислый газ CO2, сероводород H2S, углерода оксид-сульфид (сероокись, карбонилсульфид) COS, синильная (циинистоводородная) кислота (цианистый водород) HCN, дициан C2N2, силан (кремневодород, гидрид кремния) SiH4, воздух, фосфин PH3, четыреххлористый углерод (тетрахлорметан, ЧХУ) CCl4, бром Br2, иод I2, аммиак NH3, водород хлористый (газообразная соляная кислота, хлороводород) HCl, водород йодистый (йодоводород) HI, окись азота NO, оксид азота NO2, оксид азота N2O, сернистый газ SO2, водяной пар H2O.

Следует отметить, что с ростом температуры значение динамической вязкости газов увеличивается.

Источники:

  1. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И.К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. — 1008 с.
  2. Физические величины. Справочник. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. — М.:Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.

Источник: http://thermalinfo.ru/svojstva-gazov/gazy-raznye/dinamicheskaya-vyazkost-gazov-i-parov

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.