
- •8 Экспериментальное измерение реологических свойств ньютоновских и неньютоновских жидкостей
- •8.1 Закономерности течения ньютоновских жидкостей
- •8.1.1 Течение Куэтта
- •8.1.2 Ньютоновские жидкости
- •8.1.3 Изотермическое ламинарное движение ньютоновской жидкости в круглой трубе под действием постоянного перепада давления
- •8.1.3.1 Особенности течения ньютоновской жидкости в круглой трубе
- •8.1.3.2 Вычисление профиля скорости установившегося течения ньютоновской жидкости в круглой трубе
- •8.1.3.3 Вычисление средней скорости и расхода ньютоновской жидкости при течении в круглой трубе
- •8.1.3.4 Распределение касательного напряжения по радиусу при течении ньютоновской жидкости в круглой трубе
- •8.1.4.1 Вычисление профиля скорости течения ньютоновской жидкости в зазоре между цилиндрами
- •8.1.4.2 Распределение касательного напряжения по радиусу при установившемся ламинарном течении ньютоновской жидкости в зазоре между коаксиальными цилиндрами
- •8.2 Закономерности течения неньютоновских жидкостей
- •8.2.1 Примеры неньютоновских моделей текучих систем
- •8.2.1.1 Вязкопластичные жидкости Шведова-Бингама
- •8.2.1.1.1 Кривые течения вязкопластичных жидкостей
- •8.2.1.1.2 Коэффициент пластической вязкости жидкости
- •8.2.1.1.3 Кажущаяся вязкость жидкости
- •8.2.1.1.4 Течение вязкопластичной среды Шведова-Бингама в круглой трубе
- •8.2.1.2 Степенное реологическое уравнение состояния
- •8.2.1.2.1 Краткие сведения о реологических свойствах красок
- •8.2.1.2.2 Достоинства и недостатки степенного закона
- •8.2.1.2.3 Течение в круглой трубе неньютоновских жидкостей, подчиняющихся степенному закону Оствальда
- •8.2.1.3 Типичные кривые течения и основные эмпирические модели неньютоновских жидкостей [33]
- •8.1 Основные модели псевдопластичных (нелинейновязких) сред для одноосного сдвигового течения [33]
- •8.2 Основные модели вязкопластичных сред для одноосного сдвигового течения [33]
- •8.3 Методы и устройства для измерения вязкости ньютоновских жидкостей и реологических характеристик реостабильных неньютоновских жидкостей
- •8.3.1 Вискозиметрические приборы, применяемые для контроля показателей качества процессов, продукции, полупродуктов и сырья в промышленности
- •8.3.1.1 Вискозиметрические воронки
- •8.3.1.2 Капиллярные вискозиметры
- •8.3.1.3 Вискозиметры с падающим шариком
- •8.3.1.4 Пузырьковые вискозиметры
- •8.3.1.5 Ротационные вискозиметры
- •8.3.1.6 Недостатки промышленных вискозиметрических приборов
- •Различных неньютоновских жидкостей:
- •8.3.2 Вискозиметрические приборы для научных исследований
- •8.3.2.1 Капиллярные вискозиметры для научных исследований
- •8.3.2.1.1 Устройство капиллярного вискозиметра для научных исследований
- •8.3.2.1.2 Порядок проведения эксперимента с применением капиллярного вискозиметра (рис. 8.12)
- •1 Подготовка капиллярного вискозиметра к проведению эксперимента:
- •2 Проведение эксперимента с целью определения одной точки кривой течения исследуемой жидкости:
- •3 Завершение экспериментов или переход к экспериментальному исследованию новой жидкости:
- •8.3.2.1.3 Методика обработки экспериментальных данных, полученных с помощью капиллярного вискозиметра
- •Вычисление консистентных переменных p и V по экспериментальным данным, полученным с применением капиллярного вискозиметра
- •Вычисление кажущейся, эквивалентной и эффективной вязкостей по данным, полученным с применением капиллярного вискозиметра
- •Методика построения кривой течения для неньютоновских жидкостей по экспериментально определенной зависимости
- •Определение параметров k и n степенного закона Оствальда по данным вискозиметрических измерений
- •8.3.2.2 Ротационные вискозиметры для научных исследований
- •8.3.2.2.1 Ротационные вискозиметры с чувствительным преобразователем типа цилиндр-цилиндр Конструкции ротационных вискозиметров с чувствительным преобразователем в виде пары соосных цилиндров
- •Порядок проведения экспериментов с применением ротационных вискозиметров с преобразователем типа цилиндр-цилиндр
- •1 Подготовка ротационного вискозиметра к работе:
- •2 Проведение эксперимента с целью определения координат точек кривой течения исследуемой жидкости:
- •3 Завершение экспериментов или переход к исследованию новой неньютоновской жидкости:
- •Методика обработки экспериментальных данных, полученных с помощью ротационного вискозиметра с преобразователем типа цилиндр-цилиндр
- •Методика обработки экспериментальных данных, полученных с применением ротационного вискозиметра с чувствительным преобразователем типа диск-конус
3 Завершение экспериментов или переход к экспериментальному исследованию новой жидкости:
3.1 В связи с высокой опасностью, что исследуемая неньютоновская жидкость (например, краска или раствор полимера) после высыхания может полностью забить проходное сечение капилляра или образовать трудноудаляемый слой на внутренней поверхности цилиндра, сразу после завершения экспериментов необходимо тщательно промыть капилляр 1 и цилиндр 2 подходящим растворителем, а затем высушить их в сушильном шкафу.
3.2 При переходе к экспериментам с новой исследуемой жидкостью, использовавшиеся капилляр 1 и цилиндр 2 должны быть не менее тщательно промыты и высушены во избежание смешивания старой и новой исследуемых жидкостей.
8.3.2.1.3 Методика обработки экспериментальных данных, полученных с помощью капиллярного вискозиметра
Для получения
координат (
),
точек кривой течения
исследуемой
жидкости, необходимо уметь вычислять
значения
и
по экспериментально измеренным (с
применением капиллярного вискозиметра)
величинам перепада давления
и расхода
.
Величина расхода в каждом i-м эксперимента легко вычисляется по формуле
(8.37)
где
объем
исследуемой жидкости, вытекшей из
капилляра в i-м
эксперименте;
время
истечения объема
исследуемой жидкости в i-м
эксперименте.
Величину перепада
давления
на капилляре в каждом i-м
эксперименте вычисляют по значению
избыточного давления
,
измеренному образцовым манометром 5.
Однако при работе по схеме, представленной
на рис. 8.12, образцовый манометр не
расположен непосредственно на входе в
капилляр 1. Поэтому между показаниями
образцового манометра 5 и фактическим
давлением на входе в капилляр 1
существует определенная разница
.
Кроме того, для получения точного
значения перепада давления
на капилляре в каждом i-м
эксперименте приходится вводить и
другие поправки по формуле
(8.38)
где
показание
образцового манометра;
поправка,
учитывающая высоту установки образцового
манометра 5 над входом в капилляр
1;
поправка
на потери давления в трубопроводах,
подводящих азот к цилиндру 2;
поправка,
учитывающая трение исследуемой жидкости
о стенки цилиндра 2;
поправки
на потери давления на входе в капилляр
1 (из-за перестройки профиля скорости
течения исследуемой жидкости);
поправка
на потери напора с кинетической энергией
выходящей из капилляра струи исследуемой
жидкости;
поправка
на изменение гидростатического давления
исследуемой жидкости, т.е. на переменность
столба жидкости над входом в капилляр;
поправка
на эффективное скольжение исследуемой
жидкости по стенке капилляра (из-за
невыполнения гипотезы о прилипании
исследуемой жидкости к внутренней
поверхности капилляра, проявляющегося
при исследовании концентрированных
дисперсных систем с высоким содержанием
твердой фазы).
Обсуждение методик введения поправок по формуле (8.38) выходит за рамки данной монографии. При необходимости методы расчетного введения поправок в перепад давления на капилляре можно найти в специальной литературе [33, 36, 40].