1.4.3. Вязкость

Вязкость - свойство жидкости оказывать сопротивление относительному движению (сдвигу) ее частиц.

Все жидкости подразделяются на три вида: однородные (ньютоновские), структурные и неоднородные (неньютоновские).

Для ньютоновских жидкостей справедлив закон Ньютона о внутреннем трении в жидкостях. Вязкость этих жидкостей оценивается динамическим коэффициентом вязкости

=/(du/dn),

где  - касательное напряжение на элементарной площадке, лежащей на поверхности соприкасающихся слоев движущейся жидкости;

du/dn - производная скорости U по нормам n к рассматриваемым слоям жидкости.

Динамический коэффициент вязкости измеряется в Па·с (Нс/ м²), или в пуазах:

1П=100сП=0,1Па·с.

Отношение  к плотности жидкости называется кинематическим коэффициентом вязкости и измеряется в м²/с:

=/.

Часто встречаются другие единицы измерения , так называемые стоксы:

1м²/с=10⁴Ст.

С повышением температуры вязкость уменьшается. Для чистой пресной воды зависимость вязкости от температуры может быть выражена формулой

 =177510^-9/(1+0,0337t + 0,000221t²)_o(1+0,0158t)^-2,

где t - температура, ⁰С

_o - вязкость воды при 0⁰С, равная 17910^-8 м²/с.

Давление также оказывает воздействие на вязкость воды. При умеренном давлении и низкой температуре вода становится менее вязкой, чем другие жидкости. Это объясняется разрушением молекулярной структуры воды. При увеличении давления вода принимает структуру жидкости, на которую внешние воздействия не оказывают влияния; в этом случае вязкость воды начинает возрастать с повышением давления.

При наличии в жидкости твердой взвеси, она характеризуется эффективной вязкостью , отличной от вязкости основной жидкости ₀:

=₀(1+2,5S+98S^1,5),

где S - консистенция гидросмеси, т.е. долевое содержание в ней твердых частиц (отношение мутности смеси к плотности мелкодисперсной фазы).

Кинематическая вязкость водного потока, насыщенного взвешенными веществами (60% частиц размером менее 0,05 мм и 0,5% - более 0,25 мм), увеличивается в зависимости от содержания взвеси В (г/л) в раз (табл. 1.2).

Таблица 1.2

Зависимость  от содержания взвешенных веществ

	1,0	1,05	1,11	1,18	1,32	1,48	1,95	2,88	4,46	8,9	56
В	3,16	10	31,6	100	250	316	400	500	630	800	1000

Вязкость бытовых сточных вод  (см²/с), содержащих взвешенные вещества В600 мг/л, из которых 70-80% - органические, при температуре t=225⁰С может быть определена по формуле Н.Ф. Федорова

=_в+ 0,0002 Вt^-2,

где _в - кинематический коэффициент вязкости пресной воды.

Осадки сточных вод при определенных условиях, в случае их тонко - дисперсности, в состоянии покоя приобретают студнеобразную структуру. Их части называют гелями. Для нарушения структуры гелей необходимо приложить какое-то начальное усилие. Гели являются аномальными или структурными жидкостями.

Наиболее полно деформационное поведение аномальных жидкостей описывает формула Шведова-Бингама

 = ₀₊_*du/dn,

где  - касательное напряжение;

₀ – начальное напряжение сдвига, при котором жидкость приходит в движение;

_* - коэффициент структурной вязкости.

Величина ₀ в большей степени зависит от времени нахождения аномальной жидкости в покое.

Вязкость аномальных жидкостей, входящую в формулу Ньютона, называют пластической (или кажущейся) вязкостью _пл.

Зависимость вязкости и начального напряжения сдвига осадка сточных вод от влажности представлена в табл. 1.3.

Таблица 1.3