3. Определение вязкости жидких материалов Основные теоретические положения

Для жидких диэлектриков очень важной характеристикой является их вязкость. Вязкость трансформаторного масла определяет процесс теплоотдачи в трансформаторах. С ней связаны такие основные характеристики диэлектрика, как электропроводность и диэлектрические потери.

Под вязкостью подразумевается внутреннее трение, проявляющееся при относительном движении соседних слоев жидкости и зависящее от молекулярных сил сцепления. Если S – площадь соприкосновения двух соседних параллельных слоев, перемещающихся относительно друг друга со скоростью dv, то сила взаимодействия между слоями

dv

ƒ =η·Ѕ ,

dy

dv

г де – градиент скорости в направлении, перпендикулярном к

dy плоскости перемещения;

η – динамическая вязкость.

ƒ

η =

s · dv

dy

Размерность динамической вязкости – Г/см·с. В системе СИ размерность вязкости – Н·с/м².

Кроме абсолютной (или динамической) вязкости η, в существующей системе единиц для определения вязкости применяется также величина v, носящая название кинематической вязкости, (размерность v– м²/с)

η

V =

р

где р – плотность вещества, кг/м³.

При практических измерениях вязкости часто используются не абсолютные величины вязкости, а значения так называемой условной вязкости. Условная и абсолютная вязкости жидких веществ определяются специальными приборами – вискозиметрами. По своему устройству вискозиметры делятся на капиллярные, универсальные ротационные, ультразвуковые, вибрационные и электромагнитные. В данной работе для этой цели применяется вискозиметр В3-4.

Сущность определения вязкости жидкости вискозиметром В3-4 сводится к тому, что из сосуда через калиброванное отверстие в его дне выпускается определенный объем дистиллированной воды при температуре 20˚C, а затем тот же объем испытуемой жидкости при соответствующей температуре и точно определяется время истечения воды τ_н2о и затем жидкости τ_ж.

Время истечения определенного объема воды при температуре 20˚C называют постоянной прибора или водяным числом вискозиметра.

Отношение времени истечения испытуемой жидкости τ_ж ко времени истечения такого же объема воды при 20˚C (τ_н2о) и представляет собой величину вязкости ВУ, выраженную в условных градусах

τ_ж

ВУ = τ_{н2о ,}

Кинематическую вязкость можно выразить в единицах ВУ через эмпирическую формулу:

ВУ = 0,135·v

Динамическая вязкость исследуемой жидкости η вычисляется по формуле

где v – кинематическая вязкость, м²/с;

р – плотность жидкости, кг/м³.

Размерность η в СИ – Паскаль –секунда (Па·с) – это динамическая вязкость среды, при ломинарном течении которой, в слоях, находящихся на расстоянии в 1 м в направлении, перпендикулярном течению, под действием давления сдвига 1Па возникает разность скоростей течения 1 м/с. В практике испытаний применяется и другая единица вязкости – пуаз (П). 1П=0,1Па·с=0,1Н·с/м². Измерение динамической вязкости производится на основе закона Стокса или закона Пуазейля. V иногда измеряют в Стоксах. 1 Стокс (Ст) = 10^-4м²/с; v_{н2о(20˚ C)=} 1 сСт; η_{н2о(20˚ C)} = 1 сП = 0,001 Па·с.