Кинематический и динамический коэффициенты вязкости. Физический смысл коэффициентов.

Приборы для измерения давления жидкостей

Простейшим устройством для измерения вакуума может служить стеклянная трубка, показанная на рис. 2.4 в двух вариантах. Вакуум в жидкости А можно измерять при помощи U-образной трубки (справа) или перевернутой U-образной трубки, один конец которой опущен в сосуд с жидкостью (слева). Для измерения давления жидкостей и газов в лабораторных условиях помимо пьезометра пользуются жидкостными и механическими манометрами.

Так называемый U-образный манометр представляет собой изогнутую стеклянную трубку, содержащую ртуть. При измерении небольших давлений газа вместо ртути применяют спирт, воду и иногда тетрабромэтан (δ = 2,95). Если измеряется давление жидкости в точке М, и соединительная трубка заполнена этой же жидкостью, то следует учитывать высоту расположения манометра над точкой М. Так, избыточное давление в точке М

Чашечный манометр удобнее описанного выше тем, что при пользовании им необходимо фиксировать положение лишь одного уровня жидкости (при достаточно большом диаметре чашки по сравнению с диаметром трубки уровень жидкости в чашке можно считать неизменным). Для измерения разности давлений в двух точках служат дифференциальные манометры, простейшим из которых является U-образный манометр. Если при помощи такого манометра, обычно заполненного ртутью, измерена разность давлений и в жидкости плотностью ρ, которая полностью заполняет соединительные трубки, то

-

Для измерения малых перепадов давления воды применяют двухжидкостный микроманометр, представляющий собой перевернутую U-образную 11 трубку с маслом или керосином в верхней части (рис. 2.5, г). Для этого случая

- -

Двухжидкостный чашечный манометр предназначен для измерения давления или разрежений воздуха в интервале от 0,01 до 0,05 МПа. Для измерения давлений более 0,2–0,3 МПа применяют механические манометры – пружинные или мембранные. Принцип их действия основан на деформации полой пружины или мембраны под действием измеряемого давления. Через механизм эта деформация передается стрелке, которая показывает величину измеряемого давления на циферблате.

 

Кинематический и динамический коэффициенты вязкости. Физический смысл коэффициентов.

Вязкостью называется свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой. Вязкость проявляется только при движении жидкости и сказывается на распределении скоростей по живому сечению потока. Это свойство проявляется в том, что в жидкости при определенных условиях возникают касательные напряжения. Вязкость есть свойство, противоположное текучести: более вязкие жидкости (глицерин, смазочные масла и др.) являются менее текучими, и наоборот.

При течении вязкой жидкости вдоль твердой стенке происходит торможение потока, обусловленное вязкостью.

Скорость υ уменьшается по мере уменьшения расстояния у от стенки вплоть до

υ = 0 при у = 0, а между слоями происходит проскальзывание, сопровождающееся возникновением касательных напряжений (напряжение трения).

Касательное напряжение в жидкости зависит от ее рода и характера течения и при слоистом течении изменяется прямо пропорционально как называемому поперечному градиенту скорости. Таким образом,

где μ – коэффициент пропорциональности, получивший название динамической вязкости жидкости, Н·с/ (Па·с);

dυ – приращение скорости, соответствующее приращению координаты dy.

Из закона трения, выражаемого уравнением, следует, что напряжение трения возможны только в движущейся жидкости, т.е. вязкость жидкости проявляется лишь при ее течении. В покоящейся жидкости касательные напряжения будем считать равными нулю. При постоянстве касательного напряжения по поверхности S полная касательная сила (сила трения), действующая по этой поверхности

T=

Из следует, что коэффициент динамической вязкости может быть определен как:

=

В практике, для характеристики вязкости жидкости, чаще применяют не коэффициент динамической вязкости, а коэффициент кинематической вязкости ν ( /с). Коэффициентом кинематической вязкости называется отношение коэффициента динамической вязкости к плотности жидкости:

Единицей измерения кинематической вязкости является стокс: 1 Ст = 1 /с. Сотая доля стокса называется сантистоксом (сСт). Вязкость жидкости зависит от рода жидкости, от температуры и от давления. Вязкость капельных жидкостей зависит от температуры и уменьшается с увеличением последней. Вязкость газов, наоборот, с увеличением температуры возрастает. Объясняется это различием природы вязкости в жидкостях и газах. 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 же вязкость обусловлена, главным образом, беспорядочным тепловым движением молекул, интенсивность которого увеличивается с повышением температуры. Поэтому вязкость газов с увеличением температуры возрастает. Вязкость жидкостей зависит также от давления, однако эта зависимость существенно проявляется лишь при относительно больших изменениях давления (в несколько десятков МПа). С увеличением давления вязкость большинства жидкостей возрастает.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: