ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

 

Вязкость динамическая (сопротивление сдвигу) - основное свойство реальных жидкостей, заключающееся в том, что при взаимном относительном перемещении слоев жидкости с определенной скоростью возникает сила сопротивления их относительному смещению. В практических расчетах часто пользуются кинематическим коэффициентом вязкости n = m / r - отношение динамического коэффициента вязкости m к плотности жидкости r. Согласно определению кинематического коэффициента вязкости физический смысл n - работа, которую необходимо совершить при относительном движении слоев жидкости для единицы массового расхода. Величина n зависит только от физических свойств жидкости и не зависит от условий ее движения.

Динамический и кинематический коэффициенты вязкости определяют экспериментальным путем при помощи вискозиметров разных типов и конструкций. Для определения кинематического коэффициента вязкости в лабораторной работе используется вискозиметр Энглера, состоящий из двух концентрично расположенных резервуаров (рис. 1).

 

 

 

Рис. 1. Вискозиметр Энглера

 

В цилиндрический резервуар 1 заливается жидкость (вода или нефтепродукт), температура которой может изменяться с помощью водяной ванны 2 и фиксироваться термометром 5. При заданной температуре с помощью запорной иглы 4 открывается сопло 3, расположенное в центре резервуара 1 и обеспечивающее истечение жидкости, время которого фиксируется секундомером. При этом, вязкость выражают в градусах Энглера - отношение времени истечения t исследуемой жидкости через калиброванный капилляр ко времени истечения tв такого же объема дистиллированной воды при 20° С (293 К), т.е.

Е = t / tв.

Кинематический коэффициент вязкости жидкости на основании измерений вискозиметром Энглера определяется при помощи эмпирической формулы Убеллоде:

n = 0.0731 Е - 0.0631 / Е, Ст.

 

Проходное отверстие диаметром d имеет цилиндрическую форму с острой прямоугольной входной кромкой без заусенцев и зазубрин. Ширина цилиндрической части отверстия диафрагмы e должна лежать в пределах (0,005 - 0,02) D. Толщина диафрагмы Е не должна превышать 0,05 D. Диаметры трубопровода и отверстия исследуемой диафрагмы соответственно равны и Перед диафрагмой и после нее устанавливают пьезометры. Возникающий перепад давления на диафрагме определенным образом связан с расходом. В общем случае, с учетом реальных свойств жидкости расход определяют в соответствии с уравнением

где m - коэффициент расхода (для воды отношение действительного расхода к теоретическому равно m = 0,648), или

,

где - -величина постоянная для данного расходомера.

Зная величину С и наблюдая за показаниями пьезометров, можно найти расход в трубопроводе для любого момента времени, причем связь между и получается параболической.

Эксперименты выполняют на приборе Д. Бернулли, схема (рис. 6) и описание которого приведены в отчете по лабораторной работе № 5. Результаты замеров и вычислений вносят в отчет в виде табл. 11 и строят графические зависимости и .