Добавил:
timofeev.9@mail.ru Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
bashta_t_m_gidravlicheskie_privody_letatel_nykh_apparatov.pdf
Скачиваний:
458
Добавлен:
05.01.2020
Размер:
25.41 Mб
Скачать

изображены кривые относительного изменения объема — в %, а

также коэффициенты сжимаемости р в функции изменения давления для температур 30 и 60° С.

Из приведенного следует, что эффективное изменение объема этих жидкостей (как и большинства жидкостей), которое можно использо­ вать или необходимо учитывать, наблюдается при изменении давления от нуля до 3000 кГ/см2\ дальнейшее повышение давления не приводит к заметному уменьшению объема.

Объемный модуль упругости синтетических жидкостей резко сни­

жается

с повышением температуры.

Характеристики

зависимости от

температуры модуля упругости Е в кГ/см2 одной из марок

синтетиче­

ских

жидкостей,

применяемых

в авиационных

гидросистемах

(v4o = 40 сст), приведены в следующей таблице:

 

 

 

Темпе­

 

Модуль

упругости при давлении

в к Г /с м ^

 

 

 

 

 

 

 

 

ратура

0

79

140

210

 

280

350

°С

 

38

8437

8750

9500

9843

10194

10 560

102

6820

7040

7734

8087

 

8 437

8 850

150

4920

5484

5976

6327

 

6 750

7 760

204

3585

3867

4359

4640

 

4 992

5 273

260

1968

2180

2672

2953

 

3 234

3 715

вязкость ЖИДКОСТЕЙ

Вязкость рабочей жидкости, под которой понимается ее свойство сопротивляться деформации сдвига (скольжению слоев), является наи­ более важной характеристикой для расчета и проектирования объемного

гидравлического оборудования.

 

 

 

основано

на

гипотезе

Описание

механизма вязкости жидкости

 

 

Ньютона,

согласно которой

напря­

 

 

жение сдвига т между соседними

u+du

 

слоями жидкости бесконечно малой

 

толщины

пропорционально

гради­

 

 

енту

скорости и сдвига в направле­

 

 

нии,

перпендикулярном

направле­

 

 

нию движения жидкости. Если в ча­

Z)

5)

стице жидкости вследствие разницы

скоростей и на нижней поверхности

Рис. 6. Расчетная схема течения жидко­

и u + du на верхней имеет место пе­

сти между двумя

плоскими пластинами

ремещение

слоев (рис. 6, а),

то ча­

 

 

стица

деформируется

и

градиент

скорости деформации в направлении, перпендикулярном потоку, может быть представлен в виде ди/ду — частной производной от и по у.

В этом случае закон Ньютона может быть записан в виде

д а

(18)

д у

 

где ц является коэффициентом пропорциональности и называется аб­ солютной вязкостью жидкости.

В случае двух параллельных пластин, расположенных на расстоя­ нии b друг от друга, одна из которых неподвижна, а другая перемещает­ ся со скоростью V, предполагается, что жидкость прилипает к поверх­ ности каждой из пластин так, что ее скорость равна нулю на границе

2 4

с неподвижной

пластиной и V — на

границе с подвижной (рис. 6,6).

Тогда в любой

точке на

расстоянии у от нижней пластины скорость

жидкости равна

 

 

 

 

 

и градиент скорости

 

 

 

 

 

 

 

d a _ V _

 

 

 

 

д у

b

 

В соответствии с этим напряжение сдвига

 

 

 

т=|х —

(19)

или

 

 

 

ь

 

 

 

сила

 

длина

 

|Х= Т

b

 

 

----=

---------------------------.

 

 

V

площадь

скорость

Следовательно, абсолютная вязкость является силой, действующей на единичную площадь плоской поверхности, перемещающейся с еди­ ничной скоростью относительно другой плоской поверхности, находя­ щейся от первой на единичном расстоянии.

Практически единицей вязкости в технических измерениях является сила

тЬ

сила

длина

F

L

F T

ji = — =

---------------- . -----------------=

-------------=

------.

V

площадь

скорость

Z.2

Ц Т

L 2

В соответствии с этим абсолютную вязкость измеряют в килограм-

мосекундах на квадратный

метр (система МКГСС)

или в дина-секун­

дах на квадратный сантиметр (система СГС). Иначе говоря, в системе единиц МКГСС (метр—килограмм—сила—секунда) единицей абсолют­ ной вязкости принято считать касательную силу, с которой действует один слой жидкости на другой площадью 1 м2, когда один слой движет­ ся относительно другого с градиентом скорости 1 м/сек- м. Размерность этой единицы [|л]=1 кГ -сек/м2.

В системе СГС (сантиметр—грамм—секунда) вязкость выражает­ ся в пуазах (пз). Вязкость жидкости равна 1 пз, если сила, необходи­ мая для того, чтобы перемещать одну из двух параллельных пластинок

поверхностью 1 см2 относительно

другой

с градиентом

скорости

1 см/сек - см составляет 1

дину. Эта

единица

коэффициента

вязкости

обозначается рр и имеет размерность дин/см2 - сек или а/смсек

1 пз

д и к а - с е к

0,010193 кГ'сек

 

 

 

с м 2

Для сравнительной наглядной оценки этих величин вязкости мож­ но указать, что вязкость воды при 20° С равна примерно одному пуазу.

Величину коэффициента динамической вязкости для маловязких жидкостей обычно выражают в сантипуазах (спз), причем 1 спз = 0,01 пз.

Единицы динамической вязкости связаны соотношением: 1 кГ - сек/м2 = 98,1 пз = 9810 спз; 1 спз = 1,0193 • 10-4 кГ - сек/м2 = 0,01 пз.

По стандарту СССР вязкость дается при температуре 50° С. Величина 1/р, обратная вязкости, называется текучестью. Термин

«текучесть» в применении к капельным жидкостям обозначает их спо­ собность принимать форму сосуда, в котором они заключены.

В табл. 1 приведены средние значения коэффициента динамической вязкости для распространенных жидкостей.

2 5

Т а б л и ц а 1

Средние значения коэффициента динамической вязкости

 

Коэффициент вязкости в п з при температуре в °С

Жидкость

 

 

 

 

 

 

 

0

20

40

60

80

О О

Вода

0,0179

0,0101

0,0066

0,0048

0,0036

0,0028

Ртуть

0,0170

0,0157

0,0122

Глицерин

46

8,7

Касторовое

7,24

2,23

0,68

0,28

0,12

масло

 

 

 

 

 

 

Турбинное

1,528

0,245

0,110

0,035

масло

 

 

 

 

 

 

Смазочное

6,40

1,72

0,54

0,22

0,12

0,06

масло

 

 

 

 

 

 

Цилиндровое

9,47

1,30

0,54

0,26

0,12

масло

 

 

 

 

 

 

Воздух

1,73.10-4 1,86*10-4 2,01 • 10-4

2, М О-4

2,2-10-4

2,3*10-4

Относи­

тельный

удель­ ный вес

1,00

13,55

1,26

0,969

0,88

0,91

0,91

1,29-Ю-з

КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ВЯЗКОСТЬ

В гидравлических расчетах применяют отношение коэффициента ди­ намической вязкости |1 к плотности Q жидкости, которое называется ко­ эффициентом кинематической вязкости и обозначается v:

 

v

ii

 

(20)

 

 

р

 

Кинематическая вязкость имеет размерность

 

площадь

Z2

.

 

v = ----------— = — (см,2 сек).

 

время

 

Т

 

В системе МКГСС коэффициент кинематической вязкости выражает­

ся в м2/сек и

в системе СГС— в см2!сек. Величина вязкости, равная

1 см2!сек, называется стоксом (ст).

 

 

В технической практике получили распространение сантистоксы

(ест), причем

1 сст=0,01 ст= 1

мм2/сек.

связаны соотношением

Единицы

кинематической

вязкости

1 м2!сек =10 000 ст= 1 000 000 сст.

По современным техническим требованиям вязкость жидкостей, при­ меняемых в авиационных гидросистемах, должна быть не ниже 4 сст при 200° С и не выше 2500 сст при —60° С.

Соотношения между единицами вязкости различных систем измере­ ния приведены ниже.

Вязкость

СГС

МКГСС

Английская

гравитационная

 

 

 

Динамическая

дн. с ек

к Г сек

а н г л . ф н . сек

п з = 1

=98,1 п з

1

 

с м 2

м?

фут ?

 

 

 

=478,8 п з

Кинематическая

1 c m —1 см?) сек

1 л/2/сел;=104 ст

1 ф у т С2/ с е к = 9 2 9 , 0 3 ст

26

Размерность единиц вязкости в системе СИ

В международной системе измерений СИ кинематическая вязкость имеет ту же размерность единицы, что и в системе МКС, т. е. м2/сек или см2/сек. Динамическая же вязкость в системе СИ имеет размерность н-сек/м2 (ньютон-секунда на квадратный метр).

Соотношение между старыми и новыми единицами вязкости следую­ щее: 1 пз = 0,0102 кГ • сек/м2 = 0,1 н* сек/м2,

1 кГ сек[м2 = 9,80665 н сек/м2.

УСЛОВНЫЕ (ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ) ЕДИНИЦЫ ВЯЗКОСТИ

Методов непосредственного измерения коэффициентов абсолютной или кинематической вязкости не существует. Ввиду этого разработа­ ны специальные приборы (вискозиметры), с помощью которых изме­ ряют скорости течения вязкой жидкости через калиброванные отвер­ стия или определяют время, необходимое для того, чтобы данное ко­ личество жидкости вытекло через такие отверстия. Измерения, полу­ ченные таким путем, количественно связаны с вязкостью, выражен­ ной в единицах массы, времени и длины. Подобным же способом опре­ деляется относительная вязкость, единицы измерения которой непо­ средственно не связаны с физической природой вязкости.

Так, например, в промышленности основных стран Европы рас­ пространены единицы, измеряемые в градусах или секундах Энглера с помощью вискозиметра, основанного на методе истечения жидкости через калиброванное отверстие определенного диаметра (2,8 мм). В этом приборе определяется время t истечения под собственным ве­ сом 200 см3 испытываемой жидкости из цилиндрического сосуда через заданное отверстие при данной температуре, после чего находится от­ ношение времени t ко времени tB истечения из того же сосуда 200 смъ дистиллированной воды при 20° С.

В СССР принято выражать условную вязкость в градусах ВУ, ко­ торые соответствуют градусам Энглера.

В соответствии с этим вязкость жидкости в градусах Энглера вы­ ражается отношением

° Е = -С

(21)

причем время истечения воды обычно равно tB = 50-f-52 сек.

Секунды Энглера показывают время истечения определенного объ­ ема измеряемой жидкости из вискозиметра в секундах. Поскольку вис­ козиметр Энглера рассчитан на истечение воды за время 50—52 сек, единица вязкости в секундах будет в 50—52 раза меньше единицы вязкости в градусах Энглера.

Вискозиметр Энглера применим для жидкостей с вязкостью не меньше 1,1° Е.

В США распространены единицы— секунды Сейболта, определяе­ мые временем истечения (в секундах) 60 смъ испытуемой жидкости че­ рез калиброванное отверстие прибора.

Умножив время истечения масла через капилляр вискозиметра ВУ (Энглера) на капиллярную постоянную вискозиметра, получаем кине­ матическую вязкость в сантистоксах; постоянную вискозиметра опре­ деляем по времени истечения из данного капилляра эталонной жидко­ сти при 20° С.

27