Учебное пособие санкт-петербург




Скачать 310.84 Kb.
НазваниеУчебное пособие санкт-петербург
страница3/3
Дата конвертации02.03.2013
Размер310.84 Kb.
ТипУчебное пособие
1   2   3

Динамическую вязкость η, МПа∙с, рассчитывают на основании кинематической вязкости по формуле:

ν = ηρ10-3,

где ρ – плотность при той же температуре, при которой определялась кинематическая вязкость, кг/м3;

η – кинематическая вязкость, мм2/с.

П р и м е ч а н и е – Плотность образца определяют ареометром, используя соответствующее методическое пособие или ГОСТ 3900-85 «Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности».


2.2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ

МЕТОДОМ СТОКСА


В методе Стокса динамическая вязкость жидкости определяется при падении шарика в жидкости. При движении тела в вязкой жидкости возникают силы сопротивления. При небольших скоростях движения, когда жидкость спокойно обтекает тело, за ним (телом) не образуется вихрей (ламинарное течение), слои жидкости, прилегающие к телу, увлекаются им, и между этими слоями возникают силы трения.

Если скорость движения большая, то ламинарность движения обтекающей тело жидкости нарушается, за телом образуются вихри, давление позади шарика уменьшается и возникает дополнительная сила, препятствующая движению тела.

По закону Стокса сила сопротивления, испытываемая твердым шаром при его медленном поступательном движении в неограниченно вязкой жидкости выражается уравнением:

Fc = 6πrην, (7)

где r – радиус шарика; ν – скорость его движения; ν – динамическая вязкость жидкости.

На шарик, движущийся в жидкости, действуют три силы: сила сопротивления Fc, выталкивающая сила (сила Архимеда) Fa и сила тяжести P = mg.

Fa = (4/3)πr3ρ0g, (8)

P = mg = (4/3)πr3ρg, (9)

где ρ – плотность шарика; ρ0 – плотность жидкости.

Сила тяжести и выталкивающая сила постоянны по модулю, не меняются, а сила сопротивления среды изменяется: она зависит от скорости движения тела и чем больше скорость, тем больше сила сопротивления среды.

Рассмотрим теперь движение шарика при выполнении данной работы. Шарик бросается в цилиндр с вязкой жидкостью с некоторой высоты h. От точки бросания до поверхности жидкости шарик движется под действием силы тяжести с ускорением, равным g (сопротивление воздуха не учитывается). При попадании в жидкость скорость шарика оказывается большой и, следовательно, сила сопротивления среды также имеет большое значение. Под действием этой силы сопротивления среды скорость шарика уменьшается и наступает момент, когда скорость шарика становится постоянной, то есть действующая всех трех сил становится равной нулю. При равномерном движении шарика сумма сил Fa и Fc направленная вверх, по модулю равна силе Р, направленной вверх:

P = Fa + Fc. (10)

Подставляя в (4) значения P, Fa и Fc из (1), (2), (3), найдем из этого уравнения динамическую вязкость:

. (11)

Описание установки. Для определения вязкости по методу Стокса берут высокий цилиндрический сосуд с исследуемой жидкостью. На сосуде должны быть две кольцевые метки А и В. Метка А соответствует той высоте, где силы, действующие на шарик, уравновешивают друг друга и движение становится равномерным. Нижняя метка В нанесена для удобства отсчета времени.

Бросают шарик в сосуд и отмечают по секундомеру время t прохождения шариком расстояния между метками. Так как ν = ℓ/t, то формула (9) примет вид:

, (12)

где d – диаметр шарика.

Порядок выполнения работы.

  1. При помощи микрометра измерьте диаметр шарика три раза.

(каждый раз поворачивая шарик).

  1. Вычислите среднее значение диаметра dср.

3. Опустите шарик в сосуд с жидкостью. Измерьте время t прохождения шариком расстояния между метками А и В.

  1. Измерьте расстояние между метками.

  2. Вычислите вязкость ν жидкости по формуле (12).

  3. Произведите аналогичные измерения и вычисления с двумя другими шариками и найдите νср.

  4. По полученным данным определите среднюю абсолютную ошибку и относительную ошибку.



Расчет относительной и абсолютной погрешностей измерения вязкости


[xi] –– единичное экспериментальное значение вязкости (количество измерений (n) - 6);


Среднеарифметическое значение :




Среднеквадратичное отклонение :




Относительная погрешность , %:

;

где


Абсолютная погрешность:

;


3. НЕОБХОДИМЫЕ ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ


1. Термостат для определения вязкости жидкостей 2 шт.

2.Набор вискозиметров для определения вязкости нефтепродуктов – два комплекта

  1. Секундомер 2 шт.

  2. Лупа х4 или х7 2 шт.

  3. Нефтепродукты разные 10 наименований.

  4. Набор стандартов для определения вязкости 1 комплект

  5. Воронки малые стеклянные или пластмассовые 10 шт.

  6. Груши резиновые малые 10 шт.

  7. Сушильный шкаф (до 200 0С) 2 шт.

  8. Фильтровальная бумага.

  9. Ветошь.

  10. Цилиндры мерные вместимостью 1 литр 4 шт.

12. Шарики стальные диаметром 10…15 мм 10 шт.


4. ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ

  1. Охарактеризуйте понятие вязкости как свойство жидкостей.

  2. В каких единицах измеряется вязкость?

  3. Какова физическая природа внутреннего трения в жидкости?

  4. Дайте определение градиента скорости течения жидкости.

  5. Дайте определение понятия «Ньютоновские и неньютоновские жидкости».

  6. В чем заключается сущность вискозиметрического метода анализа?

  7. Что называется относительной, удельной и характеристической вязкостью?

  8. Дайте определение динамической вязкости.

  9. Дайте определение кинематической вязкости.

  10. В чем сущность капиллярного метода определения вязкости?

  11. В чем сущность ротационного метода определения вязкости?

  12. В чем сущность определения вязкости жидкости методом Стокса?

  13. Как могут повлиять стенки сосуда на результаты определения вязкости жидкости методом Стокса?

  14. Каким условиям должен удовлетворять шарик, движущийся в жидкости?

  15. Как графически определить характеристическую вязкость?

  16. Запишите и объясните уравнение, связывающее характеристическую вязкость и молекулярную массу полимера?

  17. Приведите примеры практического значения вязкости как одного из важнейших свойств жидкостей.

  18. Охарактеризуйте зависимость вязкости жидкостей от температуры.

  19. В чем различие ламинарного и турбулентного течений?

  20. Сформулируйте и объясните закон вязкого течения Ньютона.

  21. Сформулируйте и объясните закон Пуазейля.

22. Сформулируйте и объясните закон Стокса.


Условные обозначения и размерность некоторых величин:

у0 – слой жидкости - [мм, см];

F – внешняя касательная сила - [Н (кг·м/с2), кН];

t – время - [сек., мин.];

ΔX0 – сдвиг между пластинами - [мм, см];

V0 – скорость - [мм/сек, см/мин];

G – градиента скорости;

η – коэффициент вязкости по Ньютону;

P – напряжение сдвига - [Па (кг/(м·с2)];

ΔP – разность давлений – [мм рт.ст.; атм. ];

R – радиус трубки - [мм, см];

L – длина трубки - [см, м];

Q – объем жидкости - [см3];

η – кинематическая вязкость - [м2/сек];

Т – абсолютная температура - [К];

ТКВ – температурный коэффициент вязкости;

ИВ – индекс вязкости;

υ – динамическая вязкость - [Па·с];

ω – угловая скорость вращения - [рад/сек];


5. ЛИТЕРАТУРА

  1. Гатчек Э. Вязкость жидкостей. Пер. с англ., 2 изд. М.-Л., 1935.

  2. Барр Г. Вискозиметрия, пер. с англ. Л.-М., 1933.

  3. Краткая химическая энциклопедия, Изд. «Советская энциклопедия», М., с 581 – 585, 716 – 726.


6. СОДЕРЖАНИЕ

  1. Теоретическая часть………………………………………...….2

    1. Общие положения……….…………………………………..2

    2. Виды вязкости…………………………………….………..12

    3. Капиллярная вискозиметрия………………………………17

    4. Ротационная вискозиметрия……………………...……….19

  2. Практическая часть………………………………………...….21

    1. Определение вязкости методом капиллярной ……..……21

вискозиметрии

    1. Определение вязкости жидкости методом Стокса….…...29

  1. Необходимые приборы и оборудование……………………..32

  2. Вопросы для контроля………………………………………..33

  3. Содержание……………………………………………………35

1 Диффузия – самопроизвольный процесс переноса вещества, приводящий к установлению равновесного распределения концентраций в результате теплового движения молекул, атомов, ионов и коллоидных частиц в газах, жидкостях или твердых телах.

2 Ньютоновские жидкости (среды), - в которых выполняется линейная зависимость между величиной ксательного напряжения сдвига τ и скоростью деформации γ. При этом τ = F/S и

γ = V/H, где τ – касательное напряжение; Fдействующая сила; Sплощадь пластин; γ – скорость деформации; Vскорость движения верхней пластины; Hрасстояние между пластинами.

3 Рейнолдса число – безразмерная величина, являющаяся одной из основных характеристик течения вязкой жидкости и равная отношению сил инерции к силам вязкости: Re = ρvl / η, где ρ –плотность жидкости; v – характерная скорость (например, скорость потока); l – характерный линейный размер (например, диаметр трубы); η – коэффициент вязкости жидкости. Число Рейнолдса является критерием подобия потоков вязкой жидкости (нъютоновские или неньютоновские жидкости).

4 В теории свободного объема жидкость имеет квазикристаллическое строение. Каждая частица считается движущейся независимо от других в некотором силовом поле, обусловленном взаимодействием с другими частицами, находящимися в узлах пространственной решетки. Разность объемов ячейки и самой частицы представляет собой свободный объем ячейки, а сумма этих величин – свободный объем всей жидкости. Понятие о свободном объеме оказывается полезным при рассмотрении процессов переноса в некоторых жидкостях и понятия вязкости жидкостей.

5 Пуазейля закон. При течении вязкой жидкости через тонкую цилиндрическую трубку ее объем, протекающий через поперечное сечение трубки в 1 секунду , пропорционален разности давлений на единицу длины трубки и четвертой степени ее диаметра и обратно пропорционален коэффициенту вязкости. Закон Пуазейля справедлив только для ламинарного течения.

6 Стокса закон. Сила сопротивления, испытываемая твердым шаром при его медленном поступательном движении в неограниченно вязкой жидкости выражается уравнением: F = 6πμrv, где r- радиус шара; μ – коэффициент вязкости жидкости; v – скорость движения шара.

1   2   3

Похожие:

Учебное пособие санкт-петербург iconУчебное пособие Санкт-Петербург
Учебное пособие предназначено для студентов II курса химических специальностей

Учебное пособие санкт-петербург iconНовые поступления в библиотеку балтийского русского института
Федералогия: учебное пособие / Р. Г. Абдулатипов. Санкт-Петербург: Питер, 2004. 320 с.: ил. (Учебное пособие)

Учебное пособие санкт-петербург iconУчебное пособие Санкт-Петербург
Башмаков, В. И. Химия элементов. Часть I. S-элементы [Текст]: учебное пособие / С. А. Симанова, Т. Б. Пахомова, Е. А. Александрова....

Учебное пособие санкт-петербург iconУчебное пособие Издательство спбгпу санкт-Петербург
Учебное пособие соответствует дисциплинам опд ф10 «Сети ЭВМ и телекоммуникации» государственного общеобразовательного стандарта направления...

Учебное пособие санкт-петербург iconУчебное пособие Санкт Петербург 2002 удк 629. 76
Керножицкий В. А., Бызов Л. Н. Надежность. Лабораторный практикум: Учебное пособие. Балт гос тех ун-т, спб., 2002. – с

Учебное пособие санкт-петербург iconУчебное пособие Санкт-Петербург 2001 2 удк 532. 517. 4 Б 43 Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие / И. А. Белов, С. А
Дан структурный анализ одного из важнейших направлений в исследовании турбулентных те

Учебное пособие санкт-петербург iconУчебное пособие Санкт-Петербург 2008 Авторы : Кокин В. Г., кандидат военных наук, доцент; Абликов В. И. Под общей редакцией
Учебное пособие предназначено для должностных лиц и специалистов го и рсчс организаций, преподавателей умц гочс и пб

Учебное пособие санкт-петербург iconУчебное пособие Санкт-Петербург 2007 Научный редактор: Шипицына Л. М. д б. н., проф., заслуж деят науки рф
Профилактика вич-инфекции у несовершеннолетних в образовательной среде: Учебное пособие / Под ред. Л. М. Шипицыной. – Спб, 2007

Учебное пособие санкт-петербург iconТехника и технические науки в целом 22. 30. 10я73 Метрология, стандартизация, сертификация и электроизмерительная техника : учеб пособие для вузов / К. К. Ким [и др.]; под ред. К. К. Кима. Санкт-Петербург и др. Питер, 2006. 367 с. (Учебное пособие)
Метрология, стандартизация, сертификация и электроизмерительная техника : учеб пособие для вузов / К. К. Ким [и др.]; под ред. К....

Учебное пособие санкт-петербург iconУчебное пособие для студентов гуманитарных факультетов Санкт-Петербург


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница