Coeficientul de vâscozitate dinamică a apei pa s. Chimia uleiului. Vâscozitatea dinamică și cinematică a apei la diferite temperaturi

Vâscozitatea lichidelor

Dinamic viscozitate, sau coeficientul de vâscozitate dinamică ƞ (newtonian), este determinat de formula:

η = r / (dv/dr),

unde r este forța de rezistență vâscoasă (pe unitate de suprafață) dintre două straturi de fluid adiacente, îndreptate de-a lungul suprafeței lor, și dv/dr este gradientul vitezei lor relative, luată într-o direcție perpendiculară pe direcția de mișcare. Unitatea de vâscozitate dinamică este ML -1 T -1, unitatea sa în sistemul CGS este poise (pz) \u003d 1g / cm * s \u003d 1dyn * s / cm 2 \u003d 100 centipoise (cps)

Cinematic viscozitate este determinată de raportul dintre vâscozitatea dinamică ƞ și densitatea fluidului p. Dimensiunea vâscozității cinematice este L 2 T -1, unitatea sa în sistemul CGS este stokes (st) \u003d 1 cm 2 / sec \u003d 100 centistokes (cst).

Fluiditatea φ este reciproca vâscozității dinamice. Acesta din urmă pentru lichide scade odată cu scăderea temperaturii, aproximativ conform legii φ \u003d A + B / T, unde A și B sunt constante caracteristice, iar T denotă temperatura absolută. Valorile A și B pentru un numar mare fluidele au fost date de Barrer.

Tabelul vâscozității apei

Datele lui Bingham și Jackson, reconciliate cu standardul național în SUA și Marea Britanie la 1 iulie 1953, ƞ la 20 0 С=1,0019 centipoise.

Temperatura, 0 С

Temperatura, 0 С

Viscozitatea de masă a diferitelor lichide Ƞ, cps

Lichid

Bromobenzen

Acid formic

Acid sulfuric

Acid acetic

Ulei de ricin

Ulei de Provence

disulfură de carbon

Alcool metilic

Etanol

Acid carbonic (lichid)

Tetraclorură de carbon

Cloroform

acetat etilic

formiat de etil

eter etilic

Vâscozitatea relativă a unor soluții apoase (tabel)

Se presupune că concentrația soluțiilor este normală, care conține un echivalent gram de substanță dizolvată la 1 litru. Viscozitate sunt date în raport cu vâscozitatea apei la aceeași temperatură.

Substanţă

Temperatura, °C

Vâscozitate relativă

Substanţă

Temperatura, °C

Vâscozitate relativă

Clorura de calciu

Clorură de amoniu

Acid sulfuric

Iodură de potasiu

acid clorhidric

Clorura de potasiu

hidroxid de sodiu

Viscozitatea de masă a soluțiilor apoase de glicerină

Greutate specifică 25°/25°С

procente în greutate glicerină


Vâscozitatea este cea mai importantă constantă fizică care caracterizează proprietățile de funcționare ale combustibililor pentru cazane și motorine, uleiuri petroliere și o serie de alte produse petroliere. Valoarea vâscozității este utilizată pentru a evalua posibilitatea de atomizare și pompabilitate a uleiului și a produselor petroliere.

Există vâscozități dinamice, cinematice, condiționate și efective (structurale).

Vâscozitate dinamică (absolută). [μ ], sau frecarea internă, este proprietatea fluidelor reale de a rezista forțelor de forfecare. Evident, această proprietate se manifestă atunci când fluidul se mișcă. Vâscozitatea dinamică în sistemul SI este măsurată în [N·s/m2]. Aceasta este rezistența pe care o exercită un lichid în timpul mișcării relative a celor două straturi ale sale cu suprafața de 1 m 2, situate la o distanță de 1 m unul de celălalt și care se deplasează sub acțiunea unei forțe externe de 1 N cu o viteză de 1 m/s. Având în vedere că 1 N/m 2 = 1 Pa, vâscozitatea dinamică este adesea exprimată în [Pa s] sau [mPa s]. În sistemul CGS (CGS), dimensiunea vâscozității dinamice este [dyn·s/m2]. Această unitate se numește echilibru (1 P = 0,1 Pa s).

Factori de conversie pentru calcularea dinamicii [ μ ] vâscozitate.

Unități Micropoise (µP) Centipoise (cP) Echilibrul ([g/cm s]) Pa s ([kg/m s]) kg/(m h) kg s/m2
Micropoise (µP) 1 10 -4 10 -6 10 7 3,6 10 -4 1,02 10 -8
Centipoise (cP) 10 4 1 10 -2 10 -3 3,6 1,02 10 -4
Echilibrul ([g/cm s]) 10 6 10 2 1 10 3 3,6 10 2 1,02 10 -2
Pa s ([kg/m s]) 10 7 10 3 10 1 3 3,6 10 3 1,02 10 -1
kg/(m h) 2,78 10 3 2,78 10 -1 2,78 10 -3 2,78 10 -4 1 2,84 10 -3
kg s/m2 9,81 10 7 9,81 10 3 9,81 10 2 9,81 10 1 3,53 10 4 1

Vâscozitatea cinematică [ν ] este valoarea egală cu raportul dintre vâscozitatea dinamică a fluidului [ μ ] la densitatea sa [ ρ ] la aceeași temperatură: ν = μ/ρ. Unitatea de vâscozitate cinematică este [m 2 / s] - vâscozitatea cinematică a unui astfel de lichid, a cărui vâscozitate dinamică este de 1 N s / m 2 și densitatea este de 1 kg / m 3 (N \u003d kg m / s 2). În sistemul CGS, vâscozitatea cinematică este exprimată în [cm2/s]. Această unitate se numește stokes (1 St = 10 -4 m 2 / s; 1 cSt = 1 mm 2 / s).

Factori de conversie pentru calculul cinematicii [ ν ] vâscozitate.

Unități mm 2 /s (cSt) cm 2 / s (St) m2/s m2/h
mm 2 /s (cSt) 1 10 -2 10 -6 3,6 10 -3
cm 2 / s (St) 10 2 1 10 -4 0,36
m2/s 10 6 10 4 1 3,6 10 3
m2/h 2,78 10 2 2,78 2,78 10 4 1

Uleiurile și produsele petroliere sunt adesea caracterizate vâscozitate condiționată, care este luat ca raport al timpului de ieșire prin orificiul calibrat al unui viscozimetru standard 200 ml ulei la o anumită temperatură [ t] până la momentul expirării a 200 ml apă distilată la o temperatură de 20°C. Vâscozitatea nominală la temperatură [ t] este notat semn WU, și este exprimat ca un număr de grade arbitrare.

Vâscozitatea relativă se măsoară în grade VU (°VU) (dacă testul se efectuează într-un viscozimetru standard conform GOST 6258-85), secunde Saybolt și secunde Redwood (dacă testul este efectuat pe viscozimetre Saybolt și Redwood).

Puteți transfera vâscozitatea de la un sistem la altul folosind o nomogramă.

În sistemele de petrol dispersat, în anumite condiții, spre deosebire de fluidele newtoniene, vâscozitatea este variabilîn funcţie de gradientul vitezei de forfecare. În aceste cazuri, uleiurile și produsele petroliere se caracterizează prin vâscozitate eficientă sau structurală:

Pentru hidrocarburi, vâscozitatea depinde în mod semnificativ de acestea compoziție chimică: crește odată cu creșterea greutate molecularăși punctul de fierbere. Prezența ramurilor laterale în moleculele de alcani și naftene și creșterea numărului de cicluri cresc, de asemenea, vâscozitatea. Pentru diverse grupuri vâscozitatea hidrocarburilor crește în seria alcani-arene-ciclani.

Pentru a determina vâscozitatea, se folosesc instrumente standard speciale - vâscozimetre, care diferă prin principiul de funcționare.

Vâscozitatea cinematică se determină pentru produse petroliere ușoare și uleiuri cu vâscozitate relativ scăzută folosind vâscozimetre capilare, a căror funcționare se bazează pe fluiditatea unui lichid printr-un capilar conform GOST 33-2000 și GOST 1929-87 (viscozimetru tip VPZh, Pinkevich , etc.).

Pentru produsele petroliere vâscoase, vâscozitatea relativă este măsurată în vâscozimetre precum VU, Engler etc. Debitul de lichid în aceste viscozimetre are loc printr-o gaură calibrată în conformitate cu GOST 6258-85.

Există o relație empirică între valorile °VU convenționale și vâscozitatea cinematică:

Vâscozitatea celor mai vâscoase și structurate produse petroliere este determinată pe un vâscozimetru rotativ conform GOST 1929-87. Metoda se bazează pe măsurarea forței necesare pentru a roti cilindrul interior față de cel exterior atunci când se umple spațiul dintre ele cu lichidul de testare la o temperatură. t.

Pe lângă metodele standard pentru determinarea vâscozității, uneori în muncă de cercetare se folosesc metode nestandard, bazate pe măsurarea vâscozității în momentul în care bila de calibrare cade între marcaje sau pe timpul de decădere a vibrațiilor unui corp solid în lichidul de testare (vâscozimetre Geppler, Gurvich etc.).

În toate metodele standard descrise, vâscozitatea este determinată la o temperatură strict constantă, deoarece vâscozitatea se modifică semnificativ odată cu modificarea acesteia.

Vâscozitate față de temperatură

Dependența vâscozității produselor petroliere de temperatură este o caracteristică foarte importantă atât în ​​tehnologia de rafinare a petrolului (pompare, schimb de căldură, decantare etc.), cât și în utilizarea produselor petroliere comerciale (drenarea, pomparea, filtrarea, lubrifierea suprafețelor de frecare). , etc.).

Pe măsură ce temperatura scade, vâscozitatea lor crește. Figura prezintă curbele de vâscozitate față de temperatură pentru diferite uleiuri lubrifiante.

Comun tuturor probelor de ulei este prezența regiunilor de temperatură în care are loc o creștere bruscă a vâscozității.

Există multe diverse formule pentru a calcula vâscozitatea în funcție de temperatură, dar cea mai des folosită este formula empirică Walter:

Luând de două ori logaritmul acestei expresii, obținem:



Conform acestei ecuații, E. G. Semenido a alcătuit o nomogramă pe axa absciselor a cărei, pentru ușurință în utilizare, este trasată temperatura, iar vâscozitatea este reprezentată pe axa ordonatelor.

Folosind o nomogramă, puteți găsi vâscozitatea unui produs petrolier la orice temperatură dată dacă este cunoscută vâscozitatea acestuia la alte două temperaturi. În acest caz, valoarea vâscozităților cunoscute este conectată printr-o linie dreaptă și continuă până când se intersectează cu linia temperaturii. Punctul de intersecție cu acesta corespunde vâscozității dorite. Nomograma este potrivită pentru determinarea vâscozității tuturor tipurilor de produse petroliere lichide.



Pentru uleiurile lubrifiante din petrol, este foarte important în timpul funcționării ca vâscozitatea să fie cât mai puțin dependentă de temperatură, deoarece acest lucru asigură proprietăți de lubrifiere bune ale uleiului într-un interval larg de temperatură, adică, în conformitate cu formula Walter, aceasta înseamnă că pentru uleiurile lubrifiante, cu cât coeficientul B este mai mic, cu atât calitatea uleiului este mai mare. Această proprietate a uleiurilor se numește indicele de vâscozitate, care este o funcție a compoziției chimice a uleiului. Pentru diferite hidrocarburi, vâscozitatea variază în funcție de temperatură în moduri diferite. Cea mai abruptă dependență (valoarea mare a lui B) pentru hidrocarburile aromatice și cea mai mică - pentru alcani. Hidrocarburile naftenice sunt apropiate de alcani în acest sens.

Există diferite metode pentru determinarea indicelui de vâscozitate (VI).

În Rusia, VI este determinat de două valori ale vâscozității cinematice la 50 și 100 ° C (sau la 40 și 100 ° C - conform unui tabel special al Comitetului de Stat pentru Standarde).

La certificarea uleiurilor, IV se calculează conform GOST 25371-97, care prevede determinarea acestei valori prin vâscozitate la 40 și 100°C. Conform acestei metode, conform GOST (pentru uleiuri cu VI mai mic de 100), indicele de vâscozitate este determinat de formula:

Pentru toate uleiurile cu v 100 ν, v 1Și v 3) se determină conform tabelului GOST 25371-97 pe baza v 40Și v 100 acest ulei. Dacă uleiul este mai vâscos ( v 100> 70 mm 2 /s), atunci cantitățile incluse în formulă se determină prin formule speciale date în standard.

Este mult mai ușor să se determine indicele de vâscozitate din nomograme.

O nomogramă și mai convenabilă pentru găsirea indicelui de vâscozitate a fost dezvoltată de G. V. Vinogradov. Definiția lui VI se reduce la conectarea valorilor cunoscute de vâscozitate la două temperaturi cu linii drepte. Punctul de intersecție al acestor linii corespunde indicelui de vâscozitate dorit.

Indicele de vâscozitate este o valoare general acceptată care este inclusă în standardele de petrol din toate țările lumii. Dezavantajul indicelui de vâscozitate este că caracterizează comportamentul uleiului numai în intervalul de temperatură de la 37,8 la 98,8°C.


Mulți cercetători au observat că densitatea și vâscozitatea uleiurilor lubrifiante reflectă într-o oarecare măsură compoziția lor de hidrocarburi. A fost propus un indicator corespunzător care leagă densitatea și vâscozitatea uleiurilor și se numește constanta vâscozitate-masă (VMC). Constanta vâscozitate-masă poate fi calculată prin formula lui Yu. A. Pinkevich:

În funcție de compoziția chimică a uleiului VMK, acesta poate fi de la 0,75 la 0,90, iar cu cât uleiul VMK este mai mare, cu atât indicele de vâscozitate este mai mic.


În zonă temperaturi scăzute uleiurile lubrifiante capătă o structură care se caracterizează prin limita de curgere, plasticitate, tixotropie sau anomalie de vâscozitate inerentă sistemelor dispersate. Rezultatele determinării vâscozității unor astfel de uleiuri depind de amestecarea lor mecanică preliminară, precum și de debitul sau de ambii factori în același timp. Uleiurile structurate, ca și alte sisteme petroliere structurate, nu respectă legea newtoniană a curgerii fluidelor, conform căreia modificarea vâscozității ar trebui să depindă doar de temperatură.

Un ulei cu o structură neîntreruptă are o vâscozitate semnificativ mai mare decât după distrugerea sa. Dacă vâscozitatea unui astfel de ulei este redusă prin distrugerea structurii, atunci într-o stare calmă, această structură va fi restabilită și vâscozitatea va reveni la valoarea inițială. Capacitatea unui sistem de a-și restabili în mod spontan structura se numește tixotropie. Odată cu creșterea vitezei de curgere, mai precis, a gradientului de viteză (secțiunea curbă 1), structura este distrusă și, prin urmare, vâscozitatea substanței scade și atinge un anumit minim. Această vâscozitate minimă rămâne la același nivel chiar și cu o creștere ulterioară a gradientului de viteză (secțiunea 2) până când apare un flux turbulent, după care vâscozitatea crește din nou (secțiunea 3).

Vâscozitate versus presiune

Vâscozitatea lichidelor, inclusiv a produselor petroliere, depinde de presiunea externă. Modificarea vâscozității uleiurilor odată cu creșterea presiunii are o mare valoare practică, deoarece în unele unități de frecare pot apărea presiuni mari.

Dependența vâscozității de presiune pentru unele uleiuri este ilustrată prin curbe, vâscozitatea uleiurilor cu presiune crescândă se modifică de-a lungul unei parabole. Sub presiune R se poate exprima prin formula:

În uleiurile petroliere, vâscozitatea hidrocarburilor parafinice se modifică cel mai puțin odată cu creșterea presiunii și puțin mai naftenice și aromatice. Vâscozitatea produselor petroliere cu vâscozitate ridicată crește odată cu creșterea presiunii mai mult decât vâscozitatea celor cu vâscozitate scăzută. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât vâscozitatea se modifică mai puțin odată cu creșterea presiunii.

La presiuni de ordinul 500 - 1000 MPa, vâscozitatea uleiurilor crește atât de mult încât își pierd proprietățile lichide și se transformă într-o masă plastică.

Pentru a determina vâscozitatea produselor petroliere la presiune înaltă, D.E. Mapston a propus formula:

Pe baza acestei ecuații, D.E. Mapston a dezvoltat o nomogramă, folosind, de exemplu, cantitățile cunoscute ν 0 Și R, sunt legate printr-o linie dreaptă și citirea se obține pe scara a treia.

Vâscozitatea amestecurilor

La combinarea uleiurilor, este adesea necesar să se determine vâscozitatea amestecurilor. După cum au arătat experimentele, aditivitatea proprietăților se manifestă numai în amestecuri de două componente care sunt foarte asemănătoare ca vâscozitate. Cu o diferență mare în vâscozitățile produselor petroliere amestecate, de regulă, vâscozitatea este mai mică decât cea calculată conform regulii de amestecare. Aproximativ, vâscozitatea unui amestec de uleiuri poate fi calculată dacă înlocuim vâscozitățile componentelor cu reciproca - mobilitate (fluiditate) ψ cm:

Pentru a determina vâscozitatea amestecurilor pot fi folosite și diverse nomograme. Nomograma ASTM și viscozigrama Molin-Gurvich au găsit cea mai mare aplicație. Nomograma ASTM se bazează pe formula Walther. Nomograma Molin-Gurevich a fost realizată pe baza vâscozităților găsite experimental ale unui amestec de uleiuri A și B, dintre care A are o vâscozitate de °VU 20 = 1,5, iar B are o vâscozitate de °VU 20 = 60. Ambele uleiurile au fost amestecate rapoarte diferite de la 0 la 100% (vol.), iar vâscozitatea amestecurilor a fost stabilită experimental. Nomograma arată valorile vâscozității în unități. unitati și în mm 2 / s.

Vâscozitatea gazelor și vaporilor de ulei

Vâscozitatea gazelor de hidrocarburi și a vaporilor de ulei este supusă altor legi decât pentru lichide. Pe măsură ce temperatura crește, vâscozitatea gazelor crește. Acest model este descris satisfăcător de formula Sutherland:

Volatilitate (fugacitate) Proprietati optice Proprietăți electrice

DEFINIȚIE

Viscozitate numit unul dintre tipurile de fenomene de transfer. Este asociat cu proprietatea substanțelor fluide (gaze și lichide) de a rezista mișcării unui strat față de altul. Acest fenomen este cauzat de mișcarea particulelor care alcătuiesc materia.

Alocați vâscozitatea dinamică și cinematica.

Considerați mișcarea unui gaz cu vâscozitate ca mișcarea unor straturi paralele plate. Presupunem că modificarea vitezei substanței are loc în direcția axei X, care este perpendiculară pe direcția vitezei gazului (Fig. 1).

În direcția axei Y, viteza de mișcare în toate punctele este aceeași. Deci viteza este o funcție de . Într-un astfel de caz, modulul forței de frecare dintre straturile de gaz (F), care acționează pe unitatea de suprafață a suprafeței care separă două straturi adiacente, este descris de ecuația:

unde este gradientul de viteză () de-a lungul axei X. Axa X este perpendiculară pe direcția de mișcare a straturilor de substanță (Fig. 1).

Definiție

Coeficientul () inclus în ecuația (1) se numește coeficient de vâscozitate dinamică (coeficient de frecare internă). Depinde de proprietățile gazului (lichid). este numeric egal cu cantitatea de mișcare care este transferată pe unitatea de timp printr-o platformă de unitate de suprafață cu un gradient de viteză egal cu unu, în direcția perpendiculară pe platformă. Sau numeric egală cu forța care acționează asupra unei unități de suprafață cu un gradient de viteză egal cu unu.

Frecarea internă este motivul pentru care este necesară o diferență de presiune pentru ca un gaz (lichid) să curgă printr-o țeavă. În acest caz, cu cât vâscozitatea substanței este mai mare, cu atât diferența de presiune trebuie să fie mai mare pentru a conferi o anumită viteză a curgerii.

Coeficientul de vâscozitate cinematică este de obicei notat. Este egal cu:

unde este densitatea gazului (lichid).

Coeficientul de frecare internă a gazului

În conformitate cu teoria cinetică a gazelor, coeficientul de vâscozitate poate fi calculat folosind formula:

unde este viteza medie a mișcării termice a moleculelor de gaz, lungime medie calea liberă a moleculei. Expresia (3) arată că la presiune joasă (gaz rarefiat), vâscozitatea este aproape independentă de presiune, deoarece Dar o astfel de concluzie este valabilă până când raportul dintre calea liberă a moleculei și dimensiunile liniare ale vasului devine aproximativ egal cu unu. Pe măsură ce temperatura crește, vâscozitatea gazelor crește de obicei, deoarece

Coeficientul de vâscozitate al lichidelor

Presupunând că coeficientul de vâscozitate este determinat de forțele de interacțiune ale moleculelor de substanță, care depind de distanța medie dintre ele, coeficientul de vâscozitate este determinat de formula experimentală a lui Bachinsky:

unde este volumul molar al lichidului, A și B sunt constante.

Vâscozitatea lichidelor scade odată cu creșterea temperaturii și crește odată cu creșterea presiunii.

Formula Poiseuille

Coeficientul de vâscozitate este inclus în formula care stabilește relația dintre volumul (V) de gaz care curge pe unitatea de timp prin secțiunea conductei și diferența de presiune necesară pentru aceasta ():

unde este lungimea conductei, este raza conductei.

numărul Reynolds

Natura mișcării unui gaz (lichid) este determinată de numărul Reynolds adimensional ():

- o valoare care caracterizează dimensiunile liniare ale unui corp zburat de un lichid (gaz).

Unități de vâscozitate

Unitatea de măsură de bază pentru coeficientul de vâscozitate dinamică în sistemul SI este:

1Pa c=10 poise

Unitatea de măsură de bază pentru coeficientul de vâscozitate cinematică în sistemul SI este:

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Exercițiu Dinamic, vâscozitatea apei este Pa s. Ce valoare a diametrului limitator al conductei va permite ca fluxul de apa sa ramana laminar, daca in 1 s un volum de apa curge prin sectiunea transversala egal cu ?
Soluţie Condiția pentru curgerea laminară a unui fluid are forma:

Unde găsim numărul Reynolds cu formula:

Găsim viteza curgerii apei ca:

În expresia (1.3) - înălțimea unui cilindru de apă având un volum:

După condiție \u003d 1 s.

Inlocuim viteza (1.4) in expresia numarului Reynolds, avem:

Densitatea apei la n.o. kg/m3.

Hai să facem calculele, obținem:

Răspuns m

EXEMPLUL 2

Exercițiu O minge cu o densitate și un diametru d plutește în sus într-un lichid de densitate cu o viteză de . Care este vâscozitatea cinematică a fluidului?
Soluţie Să facem un desen.

Înainte de a vorbi despre proprietățile apei, merită să înțelegeți însuși conceptul de „apă”. Este un lichid limpede, care în cele mai multe cazuri nu are nici o culoare caracteristică, nici un miros. Când apa trece în alta, formează derivați, care se numesc gheață, zăpadă (stări solide) sau abur (stare gazoasă). Se crede că acoperă mai mult de 70% din suprafața planetei Pământ - acestea sunt tot felul de mări și oceane, râuri, lacuri, ghețari și alte obiecte hidrologice.

Apa este un solvent puternic care conditii naturale contine multe saruri minerale si diverse gaze. Dacă vorbim despre ea proprietăți fizice, apoi acordăm imediat atenție faptului că atunci când gheața se topește, densitatea acesteia crește, în timp ce în alte substanțe un proces similar are loc exact invers.

Vâscozitatea este principala proprietate a apei. Vâscozitatea în sine este capacitatea unei substanțe (fie lichidă, gazoasă sau solid) să reziste la particulele unei substanțe unele față de altele. Această caracteristică poate fi de două tipuri - volumetrică și tangențială. Vâscozitatea în vrac este capacitatea unei substanțe de a accepta o forță de tracțiune. Se manifestă atunci când sunet sau unde ultrasonice. Vâscozitatea tangenţială este caracterizată prin capacitatea unui fluid de a rezista forţelor de forfecare.

Când oamenii de știință au studiat vâscozitatea apei, s-a constatat că rezistența unei substanțe în timpul întinderii și forfecarea depinde de viteza particulelor din diferite straturi de lichid. Dacă un strat care se mișcă mai rapid acționează asupra unui strat care se mișcă mai lent, atunci o forță de accelerare este pusă în mișcare. Dacă totul se întâmplă exact invers, atunci forța de frânare începe să acționeze. Forțele de mai sus sunt direcționate tangențial la suprafețele straturilor.

Viscozitate numită capacitatea lichidelor de a rezista forțelor tangențiale la suprafața volumului selectat, adică forțe tăietoare.

Lăsați fluidul să curgă de-a lungul unui perete plat (Figura 1) în straturi. Datorită decelerației din partea laterală a peretelui, straturile de fluid se vor deplasa cu viteze diferite, ale căror valori cresc cu distanța de la perete.

Luați în considerare două straturi care se mișcă la distanță
unul de altul. Datorită diferenței de viteză, stratul B este deplasat față de stratul A cu
pe unitatea de timp. Valoare
deplasarea absolută a stratului B de-a lungul stratului A și este gradientul de viteză (forfecare relativă sau viteza de deformare). Stresul tangenţial, po

Poza 1

care apar în timpul acestei mișcări (forța de frecare pe unitatea de suprafață) denotă . Relația dintre efortul de forfecare și viteza de deformare este scrisă prin analogie cu fenomenul de forfecare în solide sub forma

(10)

sau dacă straturile sunt infinit aproape unul de celălalt, atunci se obține legea frecării vâscoase a lui Newton

(11)

Valoare , care caracterizează rezistența fluidului la forfecare tangențială, se numește coeficient dinamic de vâscozitate. În funcție de alegerea direcției de numărare a distanțelor de-a lungul normalului (de la peretele conductei considerate Ilie până la axa acesteia), gradientul de viteză poate fi pozitiv sau negativ. Semn în formula (11) se ia astfel încât efortul de forfecare să fie pozitiv.

Forța de frecare internă într-un lichid

(12)

adică este direct proporțional cu coeficientul dinamic de vâscozitate, aria straturilor de frecare
și gradient de viteză.

În sistemul SI, coeficientul de vâscozitate dinamică are dimensiunea . În sistemul CGS, unitatea de măsură a coeficientului de vâscozitate dinamică este luată ca echilibru (Pz). Dimensiune echilibru
Prin urmare,
sau

Când calculezi cel mai des aplica cinematic coeficient de vâscozitate,

. (13)

Acest coeficient a primit denumirea de „cinematic” datorită faptului că dimensiunea sa include unități de măsură doar ale parametrilor cinematici și nu include unități de forță.

În sistemul SI, coeficientul de vâscozitate cinematică este măsurat în (m 2 / s), în sistemul CGS - cm 2 / s sau stokes(Sf). O valoare de 100 de ori mai mică stokes, numit centistokes.

În practică, împreună cu unitățile menționate pentru măsurarea vâscozității unui lichid, se folosesc condiţionalgradul Engler(0 E), determinată de unul dintre instrumentele de măsurare a vâscozității - viscozimetrul Engler.

Sub gradul condiționat Englerînțelegeți relația dintre timpul de expirare
m 3 (200 cm 3) de lichid de testare, la o temperatură dată dintr-un vas cilindric de alamă cu fund conic printr-un orificiu calibrat cu diametrul de 2,8 mm, până la momentul expirării din același vas
m 3 de apă distilată la o temperatură de 20 0 C.

După valoarea cunoscută a vâscozității în grade conventionale Engler, coeficientul de vâscozitate cinematică, , determinat de formula

. (14)

Vâscozitatea lichidelor depinde foarte mult de temperatură. În acest caz, vâscozitatea lichidelor care picătură scade odată cu creșterea temperaturii (Tabelul 2), în timp ce vâscozitatea gazelor crește. Acest lucru se explică prin faptul că natura vâscozității picăturilor de lichide și gaze este diferită. În gaze, viteza medie a mișcării termice și calea liberă medie a moleculelor cresc odată cu creșterea temperaturii, ceea ce duce la o creștere a vâscozității. În picurarea lichidelor, moleculele pot oscila doar în jurul poziției lor medii. Odată cu creșterea temperaturii, ratele mișcărilor vibraționale ale moleculelor cresc. Acest lucru face mai ușor depășirea legăturilor care le țin, iar lichidul devine mai mobil și mai puțin vâscos.

Tabelul 2 - Coeficientul de vâscozitate cinematică a apei la diferite temperaturi

ν , cm 2 /s

ν , cm 2 /s

ν , cm 2 /s

ν , cm 2 /s

ν , cm 2 /s

ν , cm 2 /s

Coeficientul cinematic de vâscozitate al lichidelor în picături la presiuni
slab dependent de presiune. Tabelul 3 prezintă valorile vâscozității cinematice pentru unele fluide.

Tabelul 3 - Coeficientul de vâscozitate cinematică pentru unele lichide

Lichid

ν , cm 2 /s

Lichid

ν , cm 2 /s

Tot laptele

Anhidru

glicerol

ulei uşor

ulei greu

Ulei AMG-10

Coeficientul cinematic de vâscozitate al gazelor scade odată cu creșterea presiunii.