Тема 3.2. (продолжение).

3.2.3. Реологические уравнения в цилиндрической системе координат.

3.2.4. Реологические уравнения для вязкопластичной жидкости.

3.2.5. Реологические уравнения для дилатантной и

псевдопластичной жидкости.

Псевдопластические жидкости

Для псевдопластических жидкостей характерны уменьшение вязкости, с увеличением скорости сдвига. Практически это выражается в том, что напряжение сдвига растёт медленнее, чем увеличение скорости сдвига.

Кривые течения для псевдопластических жидкостей в координатах Т-Ё будут иметь линейный характер. Изменение вязкости в реологических координатах Т -  так же будут изображаться линейной зависимостью. К псевдопластическим жидкостям относятся суспензии, содержащие асимметричные частицы, волокна, призмы, частицы игольчатой формы. Проявление аномальной вязкости, в данном случае уменьшение вязкости с ростом скорости сдвига, можно объяснить тем, что с увеличением скорости сдвига, возрастает и скорость течения, в результате чего асимметричные частицы постепенно ориентируются направлении течения. При этом вязкость среды уменьшается вплоть до полной ориентации всех частиц суспензии. Затем зависимость напряжения от скорости сдвига становить линией, характерной для ньютоновских жидкостей. К псевдопластическим жидкостям относятся расплавы большинства полимеров, особенно наполненных. Для полимеров, реализация аномалий вязкости связана с наличие в объёме разветвлённых молекул, возникновением разномолекулярных образований. Для полимеров характерно так же не только уменьшение вязкости, с увеличением скорости сдвига, но и значительными различиями в величине аномалий вязкости, при различных скоростях сдвига. Установить аномалию вязкости расплава полимера в декартовых координатах практически невозможно, по этому для изучения реологии расплавов полимеров используют логарифмическую сетку координат, в этих координатах кривые течения псевдопластических жидкостей располагаются под некоторым углом к линейной зависимости для ньютоновских жидкостей.

В первой ньютоновской области течения жидкости не связано с разрушением надмолекулярных образований в жидкости, аномалия вязкости связывается с тем, что разветвлённые макромолекулы полимера ориентируются в направлении потока, трение снижается, уменьшается коэффицент вязкости, однако ориентация макромолекул может доходить до определённого предела, дальнейшее увеличение скорости сдвига или направление сдвига уже не может облегчить внутренние трение, по этому течение расплава происходит аналогично течению ньютоновской жидкости.

Дилатантные жидкости

Аномалия вязкого течения жидкости этого типа заключается в том, что вязкость среды, по мере увеличения скорости сдвига увеличивается. Кривые течения дилатантной жидкости описываются параболическими кривыми.

При этом часто для дилатантных жидкостей имеется критическое напряжение, то есть некоторое дилатантные жидкости ведут себя подобно бенгамовским телам (пластичновязкие жидкости).

Из кривых течения хорошо видно, что напряжение сдвига в дилатантных жидкостях увеличивается быстрее, чем скорость сдвига. Отношение напряжения Т, к скорости сдвига Ё, то есть вязкость, так же возрастает с ростом Ё сдвига. Реологические кривые дилатантной жидкости имеют вид:

Течение дилатантных жидкостей впервые описано Ренольдсом. Аномалия вязкости в средах данного типа, к которым относятся суспензии и дисперсии, связана с изменением структуры жидкости, при различных скоростях переработки (Ё). При невысоких скоростях сдвига, система представляет собой плотно упакованную жидкость, в которой количество жидкой фазы достаточно для обеспечения скольжения частиц - агрегатов.

При увеличении скорости сдвига, происходит увеличение объёма системы, разрушение агрегатов, количества жидкости не хватает для обеспечения смазки между частицами. Сила трения возрастает, что проявляется в аномалии вязкости.