Лабораторная работа I

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ

Цель работы - определение вязкости жидкости; с помощью ротационного вискозиметра.

Теоретические сведения

Вязкостью называется свойство жидкости оказывать« относительному движению /сдвигу/ ее частиц. Вязкость жидкости обуславливает наличие сил внутреннего трения, возникающих при движении .реальной жидкости.

Ньютоном установлен закон внутреннего трения, который описывается равенством

(1)

где Т - сила внутреннего трения, возникающая между слоями жидкости при их относительном движении, Н; S - площадь соприкосновения трущихся слоев, м²; dv/dn - градиент скорости, представляющий собой изменение скорости на единицу толщины слоя жидкости, с'¹; μ - динамический коэффициент -вязкости, Н с/м²;

Из выражения (I) следует, что

(2)

где τ - касательное напряжение в жидкости. Па.

Из выражения (2) видно, что динамический коэффициент вязкости численно равен, касательному напряжению при градиенте скорости равному единица.

В международной система единиц СИ динамический коэффициент вязкости имеет размерность Па с или Н с/м².

Кроме динамического коэффициента вязкости при гидравлических расчетах используется и другая характеристика вязкости - кинематический коэффициент вязкости v, который представляет собой отношение динамического коэффициента вязкости к плотности жидкости;

(4)

В системе СИ кинематический коэффициент вязкости имеет размерность м²/с.

С изменением температуры жидкостей изменяется и их вязкость. Для капельных жидкостей /води, нефти, масел и других/ характерно уменьшение вязкости с повышением температуры, а для сжимаемых жидкостей, в том числе воздуха, наоборот, повышение температуры приводит к увеличению вязкости.

Опытное определение вязкости жидкостей производится с помощью специальных приборов; называемых вискозиметрами.

Имеется несколько типов вискозиметров, различающихся по своему устройству к принципу'действия. К ним относятся: вискозиметры, основанные на затухании крутильных колебаний маятников в исследуемой жидкости; вискозиметры, в которых вязкость жидкости определяется по скорости погружения ней твердого тела, например, стеклянного или металлического шарика; вискозиметры 1энглера; капиллярное и ротационные вискозиметры.

Описание установки

В данной работе для определения вязкости используется ротационный вискозиметр типа РВ-8. Он предназначен для определения вязкости смазочных масел в области низких температур от +20 до -60° вязкости битумов в пределах от+20 до+100°С.

Схема приборов представлена на рис.1. Испытываемую жидкость 3 помещают между латунными цилиндрами 1 и 2. Для этого верхний часть прибора 6 понимают до термостата и закрепляют на стойке 8 посредством винта 7. Цилиндр 2 снижают цилиндр I - подвижный. Он проводится во вращение силой тяжести грузиков 15. Частота вращения определяется с помощью стрелки 10 и секундомера.

При. малой скорости вращения дополнительно используется лимб 11.

Для поддержания необходимой температуры цилиндры с исследуемой жидкостью помещают в термостат 5. Плюсовая температура создается с помощью спиралей, заключенных в корпусе термостата. Термостатирующей жидкостью является масло. Для получения низких температур в термостат заливается спирт, в который погружают кусочки твердой углекислоты. Температура во время опыта замеряется либо термопарами 14, либо обычным термометром 13. Для перемешивания термостатирующей жидкости используется мешалка 9.