 |
Задачи для самостоятельного решения
|
|
|
|
1. Определите вязкость золя AlРO4, если концентрация дисперсной фазы золя составляет а)- 12% мас.; б)- 12% об. Частицы имеют сферическую форму, плотность AlРO4 равна 2566 кг/м3. Вязкость и плотность дисперсионной среды соответственно 1,0٠10-3 Па٠с и 1,0٠103 кг/м3.
2. Определите вязкость золя Fe(OH)3, если концентрация дисперсной фазы золя составляет а)- 7% мас.; б)- 7% об. Частицы имеют сферическую форму, плотность Fe(OH)3 равна 3,5٠103 кг/м3. Вязкость и плотность дисперсионной среды соответственно 1,0٠10-3 Па٠с и 1,0٠103 кг/м3.
3. Определите вязкость золя AgCl, если концентрация дисперсной фазы составляет а)- 10% мас.; б)- 10% об. Частицы имеют сферическую форму. Плотность AgCl r = 5560 кг/м3. Вязкость дисперсионной среды h0 = 1.10-3 Па . с; плотность воды r0 = 1000 кг/м3.
4. Рассчитайте вязкость 50% водного раствора глицерина, если при приложении к нему напряжения в 18 Н/м2 скорость деформации составляет 3.103 с-1.
5. По экспериментальным данным, полученным при помощи капиллярного вискозиметра, постройте кривую течения для исследуемой жидкости и рассчитайте ее вязкость.
| Напряжение τ, Н/м2 | ||||
Скорость деформации  , с-1
| 1,18 | 1,76 | 2,36 | 2,90 |
6. Определите вязкость масла, если через капилляр длиной 6.10-3м и диаметром 1.10-3 м оно протекает со скоростью 2,04.10-3 см3/с под давлением 100 Па.
7. В дисперсной системе, представляющей собой упруго-вязкое тело Максвелла, под действием нагрузки мгновенно развивается упругая относительная деформация, равная 400%. Определите начальное напряжение в системе и время, за которое оно уменьшается в 100 раз. Модуль упругости и коэффициент ньютоновской вязкости системы составляют соответственно 500 Н/м2 и 50 Па.с.
8. Определите модули упругости натурального каучука при различных температурах, если под действием постоянного напряжения 1.105 Н/м2 относительная деформация γ составляет:
|
|
|
Т, К 223 283 313
g, % 2 40 80
9. Рассчитайте вязкость глицерина, если из капилляра длиной 6.10-2 м с радиусом сечения 1.10-3 м он вытекает со скоростью 1,4.10-5 м3/с под давлением 200 Н/м2.
10. По уравнению Пуазейля вычислите объемную скорость истечения жидкости из капилляра длиной 5.10-2 м с радиусом сечения 2,5.10-6 м3/с под давлением 980 Н/м2. Вязкость жидкости 2.10-3 Н.с/м2.
11. На вискозиметре Воларовича исследована 95%-ная суспензия оксида цинка в органической среде. Постройте график зависимости числа оборотов N от веса груза P и определите величину предельного напряжения сдвига.
| Р ٠103, кг | ||||||
| N, об/c | 0,455 | 0,566 | 0,675 | 0,782 | 0,890 | 1,000 |
Суспензия подчиняется уравнению Бингама.
12. Определите предельное напряжение сдвига для концентрированной суспензии диоксида титана в органической среде по экспериментальным данным, подученным на вискозиметре Воларовича.
| Вес груза Р ٠103, кг | ||||||
| Число оборотов N, об/c | 0,502 | 0,605 | 0,703 | 0,810 | 0,902 | 1,036 |
Суспензия подчиняется уравнению Бингама.
13. При определении вязкости печатных красок при малых и больших напряжениях получены следующие данные:
| Напряжение τ٠103, Н/м2 | Вязкость η, Н٠с/м2 |
| 0,01 | 3,16.104 |
| 0,0316 | 3,16.104 |
| 0,05 | 3,16.104 |
| 0,1 | 1,0.104 |
| 0,316 | 1,26.103 |
| 3,16 | 31,6 |
| 21,0 | |
| 31,6 | 15,9 |
| 15,6 |
Постройте график зависимости вязкости от напряжения сдвига в логарифмической системе координат, сделайте заключение о структурных изменениях системы и определите предельное напряжение сдвига, отвечающее разрушению структуры.
14. Постройте реологические кривые исследуемого жира и установите зависимость величины предельного напряжения сдвига от температуры, используя экспериментальные данные, полученные на консистометре Гепплера:
|
|
|
Т = 275°С
| Напряжение τ ٠10-9, Н/м2 | 5,5 | 6,0 | 6,5 | 7,0 | 7,5 | 8,0 | 8,5 | 9,0 |
Скорость течения  ٠10-4, м/c
| 0,2 | 0,3 | 0,5 | 0,8 | 1,1 | 1,7 | 2,7 | 3,6 |
Т = 280°С
| Напряжение τ ٠10-9, Н/м2 | 3,5 | 4,0 | 5,0 | 5,5 | 6,0 | 6,5 |
| Скорость течения
٠10-4, м/c
| 0,1 | 0,2 | 0,8 | 1,2 | 2,4 | 4,2 |
Т = 288°С
| Напряжение τ ٠10-9, Н/м2 | 1,5 | 1,75 | 2,0 | 2,3 | 2,6 | 2,7 |
| Скорость течения ٠10-4, м/c
| 0,2 | 0,5 | 1,0 | 2,5 | 4,0 | 5,0 |
15. Покажите на графике влияние добавок цетилового спирта на структурообразование водных растворов олеата натрия, использовав экспериментальные данные, полученные с помощью капиллярного вискозиметра. Сделайте вывод о влиянии концентрации спирта на структурообразование, определите предельное напряжение, при котором разрушается структура
С 1 = 24.10-3 кмоль/м3
| Напряжение τ ٠10-2, Н/м2 | 2,5 | 5,0 | 7,5 | 11,2 | 15,0 | 17,5 |
| Скорость течения 1/t٠102, c-1 | 0,23 | 0,45 | 0,65 | 0,97 | 1,31 | 1,52 |
С 2 = 48.10-3 кмоль/м3
| Напряжение τ ٠10-2, Н/м2 | 2,5 | 5,0 | 7,5 | 11,0 | 15,0 | 17,5 |
| Скорость течения 1/t٠102, c-1 | 0,05 | 0,13 | 0,22 | 0,34 | 0,5 | 0,58 |
С 3 = 71.10-3 кмоль/м3
| Напряжение τ ٠10-2, Н/м2 | 5,0 | 7,5 | 10,0 | 12,5 | 15,0 | 17,5 |
| Скорость течения 1/t٠102, c-1 | 0,01 | 0,05 | 0,10 | 0,15 | 0,19 | 0,235 |
16. При проведении реологических испытаний 6% суспензии органобентонита в вазелиновом масле были получены следующие средние значения эффективных вязкостей h* при заданных скоростях сдвига
| h*, Па . с | , c-1
| h*, Па . с | , c-1
|
| 1,08 | 0,692 | 0,21 | 44,3 |
| 0,78 | 1,384 | 0,18 | 88,5 |
| 0,53 | 2,768 | 0,16 | 177,2 |
| 0,45 | 5,537 | 0,15 | 354,4 |
| 0,32 | 11,07 | 0,11 | 532,1 |
| 0,25 | 22,15 | 0,08 | 708,8 |
Рассчитать напряжение сдвига, построить кривую течения суспензии, определить предел текучести и рассчитать параметры уравнения Оствальда – Вейля.
17-18. При проведении реологических испытаний 6% суспензии бентонита в водных растворах с различным содержанием неионного ПАВ алкидиметиламинооксида – Оксипав А1214 ( С13H25 – N+(CH3)2O–) были получены следующие средние значения эффективных вязкостей h* при заданных скоростях сдвига . Рассчитать напряжение сдвига, построить кривую течения суспензии, определить предел текучести и рассчитать параметры уравнения Оствальда – Вейля.
| Задача 17 (содержание Оксипав 0.3% масс.) | |||
| h*, Па . с | , c-1
| h*, Па . с | , c-1
|
| 0,468 | 0,692 | 0,0315 | 44,3 |
| 0,28 | 1,384 | 0,025 | 88,5 |
| 0,165 | 2,768 | 0,019 | 177,2 |
| 0,104 | 5,537 | 0,013 | 354,4 |
| 0,065 | 11,07 | 0,011 | 532,1 |
| 0,045 | 22,15 | 0,009 | 708,8 |
| Задача 18 (содержание Оксипав 1,2% масс.) | |||
| h*, Па . с | , c-1
| h*, Па . с | , c-1
|
| 0,575 | 0,692 | 0,032 | 44,3 |
| 0,334 | 1,384 | 0,023 | 88,5 |
| 0,182 | 2,768 | 0,015 | 177,2 |
| 0,088 | 5,537 | 0,012 | 354,4 |
| 0,0595 | 11,07 | 0,0114 | 532,1 |
| 0,042 | 22,15 | 0,0098 | 708,8 |
|
|
|
19. При проведении реологических испытаний 6% суспензии бентонита в воде были получены следующие средние значения напряжений сдвига τ при заданных скоростях сдвига . Построить кривую течения суспензии, определить предел текучести и рассчитать параметры уравнения Оствальда – Вейля.
| τ, Н/м2 | , c-1
| τ, Н/м2 | , c-1
|
| 0,457 | 0,692 | 1,577 | 44,3 |
| 0,543 | 1,384 | 2,324 | 88,5 |
| 0,712 | 2,768 | 3,449 | 177,2 |
| 0,667 | 5,537 | 5,278 | 354,4 |
| 0,869 | 11,07 | 6,544 | 532,1 |
| 1,28 | 22,15 | 7,797 | 708,8 |
20 - 21. При проведении реологических испытаний 6% суспензии бентонита в водных растворах с различным содержанием амфотерного ПАВ кокамидопропилбетаина – Бетапав АП45 (С13СОNH(CH2)3-N+(CH3)2CH2COO-) были получены следующие средние значения эффективных вязкостей h* при заданных скоростях сдвига . Рассчитать напряжение сдвига, построить кривую течения суспензии, определить предел текучести и рассчитать параметры уравнения Оствальда – Вейля.
| Задача 20 (содержание Бетапав 0.2% масс.) | |||
| h*, Па . с | , c-1
| h*, Па . с | , c-1
|
| 0,468 | 0,692 | 0,0315 | 44,3 |
| 0,280 | 1,384 | 0,0249 | 88,5 |
| 0,165 | 2,768 | 0,0188 | 177,2 |
| 0,104 | 5,537 | 0,0127 | 354,4 |
| 0,065 | 11,07 | 0,0115 | 532,1 |
| 0,045 | 22,15 | 0,00897 | 708,8 |
| Задача 21 (содержание Бетапав 0,8% масс.) | |||
| h*, Па . с | , c-1
| h*, Па . с | , c-1
|
| 1,507 | 0,692 | 0,0513 | 44,3 |
| 0,598 | 1,384 | 0,0351 | 88,5 |
| 0,373 | 2,768 | 0,0254 | 177,2 |
| 0,192 | 5,537 | 0,0171 | 354,4 |
| 0,116 | 11,07 | 0,0154 | 532,1 |
| 0,0753 | 22,15 | 0,0126 | 708,8 |
|
|
|
