Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет»

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Специальность (направление): 013800 – Радиофизика и электроника

Специализация: 013816 – Радиоизмерения

КУРСОВАЯ РАБОТА

Физические методы измерения вязкости жидкости

Работа завершена:

"___"_________ 2013 г. ____________________ И.С.Метелёв

Работа допущена к защите:

Научный руководитель

"___"_________ 2013 г. ____________________

Заведующий кафедрой

"___"_________ 2013 г. ____________________

Казань – 2013

Оглавление

Введение_______________________________________________3

1.Вязкость и реология______________________________________5

1.1. Вязкость жидкости по теории Френкеля__________________6

1.2.Коэффициенты вязкого течения_________________________9

1.3. Виды течения. Турбулентная вязкость__________________10

1.4. Движение тела в жидкости____________________________11

1.5. Вискозиметры_______________________________________16

1.6. Вычисление вязкости жидкости по методу Стокса________19

2. Разработка экспериментальной установки__________________22

2.1. Метод измерения___________________________________22

2.2. Измерения_________________________________________24

2.3 Анализ результатов__________________________________27

Заключение______________________________________________28

Список литературы______________________________________29

Приложение____________________________________________30

ВВЕДЕНИЕ

Разработка старых и освоение новых нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений в России и за рубежом требует решения все более сложных научных, технических и экономических задач. Комплексный подход к проблемам нефтяной и газовой отрасли показывает необходимость более серьёзной проработки широкого круга вопросов, касающихся свойств жидкостей и газов. Одним из важных параметров жидкостей и газов является вязкость, учет которой необходим при добыче, транспортировке и переработке нефти, газа и газоконденсата. Реальные среды, с которыми мы сталкиваемся на производстве, обычно бывают многокомпонентными, многофазными и дисперсными, т.е. представляют собой системы, состоящие как минимум из двух фаз, при этом одна из фаз раздроблена и распределена в другой. Вязкость таких дисперсных систем зависит от соотношения фаз, скорости течения, степени дисперсности и многих других параметров. Изучением сопротивления перемещению (вязкости – коэффициента внутреннего трения) и деформации вещества занимается наука – реология, методы которой получили широкое распространение, как в исследовательской деятельности, так и на производстве при решении технологических задач.

В связи со значительным обводнением месторождений нефти при её добыче и транспортировке всё чаще приходится иметь дело не с чистым углеводородным сырьем, а с его смесью с водой, обычно в виде эмульсий, вязкость которых может сильно меняться в технологическом процессе. Разработка газовых и газоконденсатных месторождений и перекачка нестабильных углеводородных систем требует определения вязкости таких дисперсных сред, как жидкость в газе (аэрозоли) или газ в жидкости (газовая эмульсия). В последнее время начинается разработка месторождений высоковязких нефтей, среди которых часто встречаются нефти с неньютоновским поведением. Неньютоновская зависимость вязкости от скорости течения предъявляет определенные требования к транспортировке таких нефтей. Интенсивное развитие технологии добычи, транспортировки и переработки углеводородного сырья требует расширения представлений о вязкости.

Целью работы было сделать вискозиметр, основываясь на вискозиметре Гепплера. Но если в вискозиметре Гепплера жидкость находится внутри трубы, и шарик падает в жидкости, то в эксперименте шарик катится по трубе. Соответственно, в ходе работы необходимо было установить влияние стенок трубы на движение шарика и, тем самым, на измерение вязкости.

Решаемые задачи:

1.Изучение течения жидкостей

2.Динамика движения шарика в жидкости

3.Сборка датчика движения на основе излучающего ИК диода и фототранзистора.

4.Обучение работе с такими программами, как ZetLab, Cool Edit Pro 2.0