1. Цель работы

Приобретение навыков экспериментального определения вязкости исследуемой жидкости при помощи вискозиметра Энглера.

2. Вязкость жидкости

При движении реальной жидкости между ее отдельными слоями возникают внутренние силы трения, величина которых зависят от вида жидкости и характера распределения скоростей между слоями.

Согласно гипотезе Ньютона, подтвержденной экспериментальными исследованиями, касательное напряжение трения в жидкости определяется зависимостью:

, (1.1)

где μ - коэффициент динамической вязкости;

- градиент скорости.

Коэффициент μ характеризует вязкость жидкости, т.е. свойство жидкости оказывать сопротивление относительному сдвигу частиц жидкости. Вязкость жидкостей зависит от температуры и давления. С повышением температуры вязкость капельных жидкостей уменьшается, а газов - увеличивается, что объясняется различием их молекулярного строения. В капельных жидкостях вязкость вызывается силами молекулярного сцепления, которые уменьшаются с увеличением температуры. В газах вязкость обусловлена беспорядочным тепловым движением молекул, интенсивность которого увеличивается с повышение температуры, что приводит к увеличению взаимодействия молекул газа при их столкновении.

Для чистой пресной воды зависимость μ от температуры t определяется по формуле Пуазейля:

(1.2)

Для воздуха применяется формула Милликена:

(1.3)

При давлениях, встречающихся на практике (до 200 атм), вязкость капельных жидкостей мало зависит от давления, и этим изменением обычно пренебрегают. Вязкость газов уменьшается с увеличе­нием давления.

Динамическая вязкость измеряется в Па·с {СИ}:

1Па·с = 0,102 = 10 = 10 П (Пуаз)

Кроме динамической вязкости μ в гидравлике применяется кинематический коэффициент вязкости ν:

, (1.4)

где ρ – плотность жидкости.

Кинематическая вязкость измеряется в м²/с:

1 м²/с = 1·10⁴ см²/с = 1·10⁴ Ст (Стокс).

На практике вязкость жидкостей определяется вискозиметрами. Наиболее широкое распространение получил вискозиметр Энглера. При определении ν, см²/с можно пользоваться формулой Убеллоде:

, (1.5)

где ºЭ – градусы Энглера:

, (1.6)

здесь: τ₁ – время истечения заданного объёма испытуемой

жидкости;

τ₂ – время истечения эталонной жидкости

(дистиллированная вода).

Градиент скорости в формуле (1.1) характеризует относительное изменение скорости между отдельными слоями потока.

В озьмём два слоя А и В (рис. 1.1), которые расположены на

Рис. 1.1. Распределение скоростей при течении жидкости в трубе.

расстоянии Δy один от другого. Слой В движется со скоростью U, а слой А со скоростью u+Δu. Величина Δu является абсолютным сдвигом слоя А

по слою В, а есть градиент скорости. Если слои будут находиться бесконечно близко друг к другу, то для двух соседних слоёв градиент скорости будет .