7 Вязкость жидкости. Динамический и кинематический коэффициенты вязкости. Кинематическая вязкость воды

Кинематическая вязкость некоторых распространенных жидкостей - моторного масла, дизельного топлива, орехового масла и т.д.

tehtab.ru

Динамическая и кинематическая вязкость жидкости. Что это такое? :: SYL.ru

В быту очень часто понятие "вязкая жидкость" отождествляется с чем-то липучим, скользким, в чём можно испачкаться. Отчасти так оно есть. Давайте подробнее разберемся в ситуации.

Вещества

Где бы мы с вами ни находились, нас всегда окружают вещества и физические тела, находящиеся в трёх агрегатных состояниях: в твёрдом, жидком и газообразном. Четвертое агрегатное состояние вещества - плазма - неспособно существовать в так называемых нормальных условиях. Для его поддержания необходимы искусственно созданные режимы. Жидкие и газообразные вещества занимают более 85 % объёма нашего жизненного пространства. Достаточно лишь упомянуть воздух, которым мы дышим, и воду, которую мы пьём. И любое из этих веществ можно охарактеризовать с точки зрения их вязкости.

В чём измеряют

По определению вязкость - это свойство текучих тел оказывать сопротивление их перемещению относительно неподвижной системы координат или друг друга. Существует динамическая и кинематическая вязкость. Динамическая вязкость в международной системе СИ измеряется в [Па*с] (Паскаль в секунду). С физической точки зрения эта величина показывает изменение потерь давления в единицу времени. В системе СГС (сантиметр - грамм - секунда) она измеряется в пуазах (1 Па*с = 10 пуаз) и названа в честь знаменитого французского физика и врача Жана Луи Мари Пуазёйля.

Кинематическая вязкость измеряется в м2/с (в системе СИ) и в стоксах (чаще в сантистоксах). 1 сСт = 1 мм2/с. Это основополагающее значение данного свойства текучих сред. Через специальный прибор, вискозиметр, можно измерить вязкость любой жидкости. Её определённый (тарированный) объём пропускают через калиброванное отверстие без механического побуждения, лишь под действием силы тяжести.

Способ определения

Единица кинематической вязкости была определена ещё в конце сороковых годов двадцатого века советским ученым Я. И. Френкелем. В своих уравнениях он описывал механизм скатывания капель различных жидкостей с различных наклонных поверхностей (формула 2.1, см. рисунок выше), где r и m - радиус и масса капли, α - критический угол скатывания капли, θ - угол отекания капли, σ - коэффициент трения. Из теории о движении молекул и обосновании времени их "осёдлости" Френкелем (и, независимо от него, на два года позже, французским физиком Андраде) было получено соотношение для расчета динамической вязкости (формула 2.2). Такая зависимость носит название "уравнение Френкеля - Андраде", хотя в зарубежной литературе имя советского физика часто опускают, называя её формулой Андраде.

Коэффициенты

В абсолютных величинах единица кинематической вязкости может быть получена из соотношения кинематической к динамической вязкости, через плотность среды (формула 2.3). Следует помнить, что сама вязкая среда не подразделяется на кинетическую или динамическую. Оба значения могут быть рассчитаны для любого вещества. Учитывая тот факт, что при протекании среды создается сопротивление движению, можно построить вектор силы вязкого трения. В абсолютных величинах он прямо пропорционален площади движения среды S и ее скорости v, и обратно пропорционален расстоянию между плоскостями h (формула 2.4). Это значение называют коэффициентом динамической вязкости или коэффициентом пропорциональности. Знак минус указывает на противоположность приложения силы (направления вектора). Коэффициент кинематической вязкости, как правило, не рассчитывают. В редких случаях им называют уравнение соотношения (формула 2.3).

Зависимости

Вязкость играет довольно существенную роль при движении жидкостей. В результате действия сил прилипания (особенно у сильно вязких жидкостей) слой потока жидкости, находящийся непосредственно у твёрдой поверхности, остается неподвижным. Скорость остальных слоёв увеличивается при удалении от плоскости стенки. Кинематическая вязкость и динамическая растут с увеличением давления и уменьшаются с ростом температуры среды.

Газы и неньютоновские жидкости

Вязкость газообразных сред определяется в зависимости от их температуры. Для идеального газа можно воспользоваться формулой Сазерленда (формула 2.5). Эта формула применима в диапазоне температур от абсолютного нуля до 555 К и в диапазоне давлений не более 3,45 МПа.

Кинематическая вязкость неньютоновских жидкостей вычисляется по приведённому закону Навье - Стокса (формула 2.6), где σij - тензор вязких напряжений. К неньютоновским жидкостям относят псевдопластики (кровь, краска, кетчуп, лава и др.), а также дилатантные жидкости (жидкости с плотно перемешанными частичками, у которых вязкость резко возрастает при росте деформации сдвига).

В цифрах

Критический предел перехода в иное агрегатное состояние (твердое тело) у жидкостей достигается при значениях вязкости около 1011 - 1012 [Па*с]. При этом жидкость приобретает свойство стеклообразной массы (например, моноэтиленгликоль при концентрациях более 75 % в водном растворе). У чистой воды без примесей кинематическая вязкость при температуре 20 оС и атмосферном давлении составляет 1,006 * 106 м2/с.

www.syl.ru

Кинематический коэффициент вязкости

Определение и формула кинематического коэффициента вязкости

В состоянии равновесия разные фазы вещества находятся в покое относительно друг друга. При их относительном движении появляются силы торможения (вязкость), которые стремятся уменьшить относительную скорость. Механизм вязкости можно свести к обмену импульсом упорядоченного перемещения молекул между разными слоями в газах и жидкостях. Возникновение сил вязкого трения в газах и жидкостях относят к процессам переноса. Вязкость твердых тел имеет ряд существенных особенностей и рассматривается отдельно.

Так как в выражении (1) плотность вещества находится в знаменателе, то, например, разреженный воздух при давлении 7,6 мм рт. ст. и температуре 0oC имеет кинематическую вязкость в два раза большую, чем глицерин.

Кинематическая вязкость воздуха при нормальных условиях часто считается равной , поэтому при движении в атмосфере применяют закон Стокса, когда произведение радиуса тела (см) на его скорость () не превышает 0,01.

Кинематическая вязкость воды при нормальных условиях часто считается порядка , поэтому при движении в воде применяют закон Стокса, когда произведение радиуса тела (см) на его скорость () не превышает 0,001.

Кинематическая вязкость и числа Рейнольдса

Числа Рейнольдса (Re) выражают при помощи кинематической вязкости:

где — линейные размеры тела, движущегося в веществе, — скорость движения тела.

В соответствии с выражением (2) для тела, движущегося с неизменной скоростью число убывает, если кинематическая вязкость растет. Если число Re небольшое, то в лобовом сопротивлении силы вязкого трения преобладают над силами инерции. И наоборот, большие числа Рейнольдса, которые наблюдаются при малых кинематических вязкостях, указывают на приоритет сил инерции над трением.

Число Рейнольдса мало при заданном значении кинематической вязкости, когда малы размеры тела и скорость его движения.

Единицы измерения кинематического коэффициента вязкости

Основной единицей измерения кинематической вязкости в системе СИ является:

В СГС:

=стокс

1ст=0,0001

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

7 Вязкость жидкости. Динамический и кинематический коэффициенты вязкости

Вязкостьюназывается способность жидкостей оказывать сопротивление усилиям, касательным к поверхности выделенного объёма, т. е. усилиям сдвига.

Пусть жидкость течёт вдоль плоской стенки (рисунок 1) слоями. Вследствие торможения со стороны стенки слои жидкости будут двигаться с разными скоростями, значения которых возрастают по мере удаления от стенки.

Рассмотрим два слоя, движущиеся на расстоянии друг от друга. Ввиду разности скоростей, слой B сдвигается относительно слоя A на величинуза единицу времени. Величинаабсолютный сдвиг слоя B по слою A, а– градиент скорости (относительный сдвиг или скорость деформации). Касательное напряжение, поя

Рисунок - 1

(10)

или если слои находятся бесконечно близко друг к другу, то получают закон вязкостного трения Ньютона

(11)

Величина , характеризующая сопротивляемость жидкости касательному сдвигу, называется динамическим коэффициентом вязкости. В зависимости от выбора направления отсчета расстояний по нормали (от стенки рассматриваемой трубы Илии ее оси) градиент скорости может быть положительным или отрицательным. Знакв формуле (11) принимается таким, чтобы касательное напряжение было положительным.

Сила внутреннего трения в жидкости

(12)

т. е. она прямо пропорциональна динамическому коэффициенту вязкости, площади трущихся слоёв и градиенту скорости.

В системе СИ динамический коэффициент вязкости имеет размерность . В системе СГС за единицу динамического коэффициента вязкости принимаютпуаз (Пз). Размерностьпуаза –Следовательно,или

При расчётах наиболее часто применяюткинематическийкоэффициент вязкости,

. (13)

Название «кинематический» этот коэффициент получил в связи с тем, что в его размерность входят единицы измерения только кинематических параметров и не входят единицы силы

В системе СИ кинематический коэффициент вязкости измеряется в (м2/с), в системе СГС – см2/с илистокс (Ст). Величину, в 100 раз меньшуюстокса, называютсантистоксом.

В практике, наряду с упомянутыми единицами измерения вязкости жидкости, используют условныйградус Энглера(0Е), определяемый одним из приборов для измерения вязкости – вискозиметром Энглера.

Под условным градусом Энглера понимают отношение времени истечениям3(200 см3) испытуемой жидкости, при данной температуре из латунного цилиндрического сосуда с коническим дном через калиброванное отверстие диаметром 2,8 мм, к времени истечения из этого же сосудам3дистиллированной воды при температуре 200С.

По известному значению вязкости в условных градусах Энглера, кинематический коэффициент вязкости,, определяют по формуле

. (14)

Вязкость жидкостей в значительной степени зависит от температуры. При этом вязкость капельных жидкостей с увеличением температуры уменьшается (таблица 2), а вязкость газов возрастает. Это объясняется тем, что природа вязкости капельных жидкостей и газов различна. В газах средняя скорость теплового движения и длина свободного пробега молекул возрастает с повышением температуры, что приводит к увеличению вязкости. В капельных жидкостях молекулы могут лишь колебаться относительно среднего положения. Cростом температуры скорости колебательных движений молекул увеличиваются. Это облегчает возможность преодоления удерживающих их связей, и жидкость становится более подвижной и менее вязкой.

Таблица 2 - Коэффициент кинематической вязкости воды при различных температурах

Кинематический коэффициент вязкости капельных жидкостей при давленияхслабо зависит от давления. В таблице 3 приведены значения коэффициента кинематической вязкости для некоторых жидкостей.

Таблица 3 – Коэффициент кинематической вязкости для некоторых жидкостей

Кинематический коэффициент вязкости газов при увеличении давления уменьшается.

studfiles.net

КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И ДИНАМИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТЫ ВЯЗКОСТИ — Вязкость воды

Вязкостью называют один из видов явлений переноса. Она связана со свойством текучих веществ (газов и жидкостей), сопротивляться перемещению одного слоя относительно другого. Он зависит от свойств газа (жидкости).

Внутренне трение — причина того, что для течения газа (жидкости) сквозь трубу необходима разность давлений. При этом, чем больше коэффициент вязкости вещества, тем больше должна быть разность давлений для придания заданной скорости течению. А и B — постоянные величины. При использовании на модели той же жидкости, что и в натуре, соблюдение обоих указанных ус-ловн11 невозможно.

Динамическая и кинематическая вязкость воды при её различной температуре

Вязкость (внутреннее трение) (англ. viscosity) — одно из явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. В системе СИ динамическая вязкость выражается в Па×с (паскаль-секунда), внесистемная единица П (пуаз).

Вязкость жидкостей при высоких давлениях по Бриджмену

Вязкость газов (явление внутреннего трения) — это появление сил трения между слоями газа, движущимися друг относительно друга параллельно и с разными по величине скоростями. Среди неньютоновских жидкостей, по зависимости вязкости от скорости деформации различают псевдопластики и дилатантные жидкости. Моделью с ненулевым напряжением сдвига (действие вязкости подобно сухому трению) является модель Бингама.

Для неньютоновских жидкостей методика измерения вязкости получает первостепенное значение. Вязкость жидкостей может быть определена и вискозиметром. В самом простом полевом вискозиметре, основанном на принципе истечения, в воронку наливается, например, исследуемый раствор объемом 500 см3, вязкость которого следует установить. Кроме того, вязкость жидкости зависит и от давления. При давлении до 2·107 Па изменение вязкости воды незначительно и часто в расчетах не учитывается.

При смене агрегатного состояния плотность вещества меняется скачкообразно: плотность возрастает при переходе из газообразного состояния в жидкое и при затвердевании жидкости. Опять же эта закономерность не свойственная воде, кремнию, германию и некоторым другим веществам, поскольку их плотность при переходе в твердую фазу наоборот будет становиться меньше. Очевидно, что указанные коэффициенты вязкости отличаются для различных жидкостей.

10 Определение кинематической вязкости непрозрачныхжидкостей

Расчет плотности пресной и соленой воды при различной температуре и степени солености. Значения вязкости даны в интервале температуры от 0 до 300°С. При нагреве воды свыше 100°С, ее кинематическая вязкость дана на линии насыщения. Кинематическая вязкость воды изменяет свою величину при нагреве и охлаждении. По данным таблицы видно, что с ростом температуры воды ее кинематическая вязкость уменьшается. Если сравнить вязкость воды с вязкостью других ньютоновских жидкостей, например с кровью, или с маслами, то вода будет иметь меньшую вязкость.

Да, Евгений, вы правы, кинематическая вязкость воды указана с множителем 10-6 м2/c (в тексте опечатку исправили). Это можно легко проверить, поскольку динамическая вязкость равна произведению кинематической вязкости на плотность при соответствующей температуре. Вязкость определяет внутреннее сопротивление жидкости силе, которая направлена на то, чтобы заставить эту жидкость течь. Вязкость бывает двух видов — абсолютная и кинематическая.

Абсолютная вязкость жидкости, также называемая динамической, измеряет сопротивление силе, заставляющей ее течь. Она измеряется независимо от свойств вещества. Например, чтобы удалить максимальное количество масла из двигателя, его предварительно прогревают, в результате масло вытекает легче и быстрее.

Ньютоновские и неньютоновские жидкости

Вязкость изменяется по-разному, в зависимости от вида жидкости. Ньютоновскими называются жидкости, вязкость которых изменятся независимо от деформирующей ее силы. Все остальные жидкости — неньютоновские. Вязкость также зависит от этой деформации. Кетчуп — классический пример неньютоновской жидкости. Это свойство присуще только неньютоновским жидкостям. Другие неньютоновские жидкости, наоборот, становятся более вязкими с увеличением напряжения.

Таблица вязкость различных жидкостей Ƞ, спз

Это происходит потому, что в первом случае сила, действующая на жидкость, намного больше, чем во втором. Производство машинного масла происходит при строгом соблюдении правил и рецептуры, чтобы вязкость этого масла была именно такой, какая необходима в той или иной ситуации.

При производстве масла обычно измеряют его кинематическую вязкость, а механики, наоборот, измеряют абсолютную вязкость, а потом переводят ее в кинематическую. Важно знать разницу между этими измерениями и не путать кинематическую вязкость с абсолютной, так как они неодинаковы.

Кинематическая вязкость, наоборот, зависит от плотности вещества. Если одной жидкости требуется для вытекания 200 секунд,а другой — 400 секунд, вторая жидкость в два раза более вязкая, чем первая по шкале кинематической вязкости. Вязкость твёрдых тел обладает рядом специфических особенностей и рассматривается обычно отдельно.

Предлагаю также ознакомиться:

kakbypridaser.ru

Кинематическая вязкость - вода - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Кинематическая вязкость - вода

Cтраница 2

Длина трубы 583 см; радиус трубы 0 32 см; кинематическая вязкость воды принята равной 0 01 см2 / с. Температура не измерялась, как это следует всегда делать в лабораторной работе вследствие сильной зависимости вязкости от температуры.  [17]

Гидравлическая крупность зависит от размера и формы частиц наносов и от кинематической вязкости воды. При расчетах обычно принимают w как средневзвешенное значение гидравлических крупностей для каждой из фракций.  [18]

Гидравлическая крупность зависит от размера и формы частиц наносов и от кинематической вязкости воды ( см. гл. При расчетах обычно принимают w как средневзвешенное значение гидравлических крупностей для каждой из фракций.  [19]

Однако во многих явлениях такие специальные постоянные, как гравитационная постоянная, скорость света в пустоте или коэффициент кинематической вязкости воды, совершенно несущественны. Поэтому единая универсальная система единиц измерения, связанная с законами тяготения, распростанения света и вязкого трения в воде или с какими-нибудь другими физическими процессами, во многих случаях носила бы искусственный характер и была бы практически неудобна. Наоборот, практически в различных разделах физики удобно пользоваться системами единиц измерения с различными основными единицами в соответствии с существом и сравнительной значимостью физических понятий, применяемых для описания рассматриваемых явлений.  [20]

Для количественной оценки касательного напряжения на стенке трубы определим его значение при движении жидкости с плотностью р 1000 кг / м3 и кинематической вязкостью, близкой к кинематической вязкости воды ( v 10 - б м2 / с), в трубе диаметром D 40 мм со скоростью 3 м / с. Такая скорость может быть реализована в выпарных аппаратах с принудительной циркуляцией.  [21]

Основные причины благоприятного влияния повышения температуры следующие: 1) ускоряются процессы кристаллизации образующихся веществ, уменьшается степень пересыщения раствора - остаточные концентрации приближаются к равновесным; эти обстоятельства являются решающим фактором в интенсификации процесса известкования при повышении температуры; 2) улучшаются условия отделения взвеси от воды вследствие уменьшения кинематической вязкости воды, в обратной зависимости от которой находится скорость оседания взвеси при данных размерах и форме ее частиц; 3) возрастают скорости химических реакций, что, впрочем, в данном случае имеет много меньшее значение в сравнении с первыми двумя обстоятельствами, от которых зависят процессы, определяющие общую длительность обработки воды.  [22]

Коэффициент гидравлического трения определяем по формуле (3.7) при & э10 - 4 м ( табл. 3.1) и кинематической вязкости воздуха v 15 7 - 10 - b м2 / с, приближенно предполагая, что вязкость смеси равна вязкости воздуха. Это предположение основывается на том, что кинематическая вязкость воды значительно меньше кинематической вязкости воздуха и процентное содержание ее в смеси невелико.  [23]

Для несжимаемых жидкостей коэффициент кинематической вязкости, вообще говоря, убывает с возрастанием температуры. В качестве иллюстрации здесь приведен график изменения коэффициента кинематической вязкости воды при изменении температуры ( фиг.  [24]

Ультразвуки весьма сильно поглощаются газами и во много раз слабее - жидкостями. Например, коэффициент поглощения ультразвука в воздухе приблизительно в 1000 раз больше, чем в воде. Одна из причин этого различия Состоит в том, что кинематическая вязкость воды значительно меньше кинематической вязкости воздуха.  [25]

Соблюдение условия рапенстза чисел Рейнольдса в натуре и на модели при решении практических задач осуществимо далеко не всегда. Теоретический анализ возможности выполнения этого условия показывает, что кинематическая вязкость жидкости модельного потока VM должна быть меньше кинематической вязкости натурного потока VH в М / 2 число раз. Тогда кинематическая вязкость жидкости модельного потока для соблюдения равенства ReM ReH должна быть меньше кинематической вязкости воды Е 89 5 раза. Капельных жидкостей столь малой вязкости в природе не существует.  [26]

Преимущества использования воздуха в качестве рабочего тела ( при исследовании гидравлических явлений) хорошо известны. Однако ввиду того, что кинематическая вязкость воздуха при нормальных условиях примерно в пятнадцать раз больше кинематической вязкости воды, для выполнения условий равенства чисел Рейнольдса приходится идти на установки с замкнутым контуром и давлением выше атмосферного. В связи с вышеизложенным целесообразно рассмотреть вопрос о возможности увеличения числа Рейнольдса за счет повышения числа Маха до тех пор, пока не начнет сказываться влияние сжимаемости рабочего тела. Ограничимся рассмотрением изотермических течений, так как практика показала, что при моделировании гидравлических трактов на воздухе реализуется этот случай.  [27]

Поэтому относительное влияние сил вязкости определяется величиной ц / р, которую называют кинематической вязкостью жидкости или газа. Кинематическая вязкость v лучше, чем коэффициент вязкости ц, характеризует роль вязкости при прочих равных условиях. Так, хотя коэффициент вязкости i для воды примерно в сто раз больше, чем для воздуха ( при 7 0), ио кинематическая вязкость воды почти в 10 раз меньше, чем воздуха.  [28]

Динамическая ( абсолютная) вязкость определяется в пуазах при помощи вискозиметра Уббелоде-Гольде. Кинематическая вязкость определяется в стоксах при помощи вискозиметра Оствальда-Фенске - Пинкевича. Метод этот применяется также при научно-исследовательских работах или при контрольных заводских испытаниях. Кинематическая вязкость воды при температуре 20 С составляет 0 0101 cm или приблизительно равна 1 ест. Нефти имеют более высокую вязкость, чем вода.  [29]

Существенную роль играет именно отношение этих величин, так как кинетическая энергия элемента жидкости пропорциональна плотности р, а работа сил вязкости пропорциональна коэффициенту вязкости [ i. Поэтому относительное влияние сил вязкости определяется величиной v л / р, которую называют кинематической вязкостью жидкости или газа. Кинематическая вязкость v лучше, чем коэффициент вязкости ц, характеризует роль вязкости при прочих равных условиях. Так, хотя коэффициент вязкости it для воды примерно в сто раз больше, чем для воздуха ( при / 0), но вследствие того, что плотность воды примерно в 1000 раз больше плотности воздуха, кинематическая вязкость воды почти в 10 раз меньше, чем воздуха.  [30]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

Смотрите также

• 
  Пурифайеры для воды
• 
  Воды мирового океана
• 
  Игры на воде
• 
  Безопасность на воде
• 
  Мицеллярная вода состав
• 
  Датчик давления воды
• 
  Солнце воздух вода
• 
  Шанель туалетная вода
• 
  Туалетная вода барбери
• 
  Манник на воде
• 
  Пульверизатор для воды