ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.
ИЗМЕРЕНИЕ ВЯЗКОСТИ КАПЕЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ
Учебно-методическое указание к выполнению
лабораторных работ и самостоятельной работы студентов, обучающихся
по направлениям 08.03.01 «Строительство» профили «Промышленное и гражданское строительство», «Экспертиза и управление недвижимостью»,
«Водоснабжение и водоотведение», «Водо- и теплоснабжение населенных мест», «Теплогазоснабжение и вентиляция», «Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений, населенных пунктов», 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» профиль «Технология машиностроения» всех форм обучения при изучении дисциплин «Гидравлика», «Основы гидравлики и теплотехники», «Механика жидкости
и газов»
Рег. номер: 038-37-ТТ
| Ижевск |
УДК 532.137
М15
Рецензент: Катаев В.В., главный инженер МУП «Ижводоканал»
Составитель: Макарова Е.В., к.т.н., доцент, Исаков В.Г., проф., Непогодин А. М., ст. преп.
Рекомендовано Ученым советом ТТ факультета для использования в учебном процессе в качестве учебно-методических материалов для студентов, обучающихся по направлению 08.03.01 «Строительство».
(протокол № 32 от «03» апреля 2018 г.)
| М15 | Макарова Е. В., Исаков В. Г., Непогодин А. М. Физические свойства. Измерение вязкости капельной жидкости: учебно-методическое указание к выполнению лабораторных работ и самостоятельной работы студентов/ сост. Е. В. Макарова, В.Г. Исаков, А.М. Непогодин. – Ижевск: ИжГТУ, 2018. – 15 с. Рег. номер: 038-37-ТТ. |
УДК 532.137
Учебно-методическое указание предназначено для студентов, обучающихся по направлениям 08.03.01 «Строительство» профили «Промышленное и гражданское строительство», «Экспертиза и управление недвижимостью», «Водоснабжение и водоотведение», «Водо- и теплоснабжение населенных мест», «Теплогазоснабжение и вентиляция», «Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений, населенных пунктов», 15.03.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» профиль «Технология машиностроения» всех форм обучения при изучении дисциплин «Гидравлика», «Основы гидравлики и теплотехники», «Механика жидкости и газов».
В методических указаниях приводятся формулы и справочные таблицы, необходимые для выполнения лабораторной работы «Физические свойства. Измерение вязкости капельной жидкости». Изложена последовательность расчета, приведены необходимые иллюстративные и справочные материалы.
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Введение ……………………………………………………………………….. 4
1.Основные сведения из гидравлики. ………..…………………………….. 5
2.Содержание лабораторной работы....... ……………………………….... 7
2.1 Определение вязкости жидкости с помощью капиллярного
вискозиметра ……………………………………………………………… 7
2.2.Определение вязкости жидкости с помощью ротационного
вискозиметра............................................. ……………………………..10
Вопросы для самоконтроля…………………………………………………..14
Литература………………………...................................................................15
Введение
В методических указаниях приводятся формулы и справочные таблицы, необходимые для выполнения лабораторной работы «Физические свойства. Измерение вязкости капельной жидкости» по курсам «Гидравлика», «Механика жидкости и газа», «Основы гидравлики и теплотехники». Изложена последовательность расчета, приведены необходимые иллюстративные и справочные материалы.
Основные сведения из гидравлики
Вязкостью жидкости называется способность оказывать сопротивление относительному движению (сдвигу) ее слоев.
При движении жидкости скорости в различных ее слоях отличаются по величине. Эпюра скоростей движущейся жидкости в области, прилегающей к стенке канала показана на рис.1.
Рис. 1. Эпюра скоростей движущейся жидкости в пристенном слое
На стенке скорость равна нулю. При удалении от стенки скорость растет. Такое распределение скоростей объясняется влиянием сил внутреннего трения между слоями жидкости. На границе слоя, находящегося на расстоянии y от стенки (см.сечение А-А на рис.1), из-за наличия сил трения возникают касательные напряжения τ.
Согласно гипотезе И.Ньютона (1687 г.), величина этих касательных напряжений может быть определена по формуле (1):
(1)
Здесь 
– поперечный градиент скорости,
m - некоторый коэффициент пропорциональности.
Из формулы (1) следует, что в состоянии покоя (V =0, 
=0) касательные напряжения в жидкости отсутствуют.
Чем большие касательные напряжения могут возникнуть в жидкости, тем большей вязкостью она обладает. Поэтому коэффициент m, который, как оказалось, для каждой жидкости при постоянной температуре и давлении имеет индивидуальное постоянное значение, является параметром, определяющим вязкость. Он называется динамическим коэффициентом вязкости и имеет размерность Па•с или кг/(м•с). Применяется также дольная единица, называемая пуазом (П).
1П = 0,1 Па• с.
На практике используют также, кроме m, еще один параметр ν, называемый кинематическим коэффициентом вязкости. Он определяется соотношением
где r - плотность жидкости.
Он также имеет определенное значение при постоянных р и T.
Его размерность – м2/с. На практике часто употребляются также дольные
единицы - стокc (Cт) или сантистокс (сСт).
1 Cт=1 см2/с =10-4м2/c; 1 сСт = 0,01 Cт =10-6 м2/с.
Вязкость жидкостей изменяется при изменении температуры и давления. С повышением температуры вязкость падает, а с повышением давления - растет. Зависимость вязкости от давления проявляется значительно слабее, чем от температуры, и сказывается более или менее заметно при давлениях более 10 МПа (100 aт).
Вискозиметр – прибор для измерения вязкости капельных жидкостей.
Существует целый ряд вискозиметров, отличающихся по принципу действия - капиллярные, ротационные, вибрационные и т.д. Например, в вискозиметре Энглера вязкость жидкости определяют, измеряя время t1 вытекания определенного количества исследуемой жидкости (200 см3) из сосуда через отверстие диаметром около 3 мм. Затем это время сравнивается с временем t2, вытекания из того же прибора 200 см3 дистиллированной воды.
Отношение t1/t2 называется градусом Энглера °Е.
Для пересчета вязкости, выраженной в градусах Энглера, в общепринятые единицы (Си) имеется переходная формула
.
Жидкости, подчиняющиеся формуле Ньютона (1), называются ньютоновскими. Большинство жидкостей, применяющихся в технике и в быту, являются ньютоновскими. Существует, однако, ряд жидкостей, для которых гипотеза Ньютона неприменима. Они называются неньютоновскими; процессы, протекающие в таких жидкостях изучаются наукой, называемой реологией.
Содержание лабораторной работы
Цель лабораторной работы:
1) ознакомление с конструкцией и принципом действия вискозиметров;
2) ознакомление с методикой проведения измерений
3) получения практических навыков в проведения опытов для численного определения коэффициента кинематической вязкости исследуемой жидкости.
В настоящей лабораторной работе применяются вискозиметры двух типов - капиллярный и ротационный.