Koeficient dynamickej viskozity vody pa s. Chémia ropy. Dynamická a kinematická viskozita vody pri rôznych teplotách

Viskozita kvapalín

Dynamický viskozita, alebo koeficient dynamickej viskozity ƞ (Newtonov), je určený vzorcom:

η = r / (dv/dr),

kde r je viskózna odporová sila (na jednotku plochy) medzi dvoma susednými vrstvami tekutiny, nasmerovaná pozdĺž ich povrchu, a dv/dr je gradient ich relatívnej rýchlosti, braný v smere kolmom na smer pohybu. Jednotkou dynamickej viskozity je ML -1 T -1, jej jednotkou v systéme CGS je poise (pz) \u003d 1g / cm * s \u003d 1dyn * s / cm 2 \u003d 100 centipoise (cps)

Kinematická viskozita je určená pomerom dynamickej viskozity ƞ k hustote tekutiny p. Rozmer kinematickej viskozity je L 2 T -1, jeho jednotka v systéme CGS je stokes (st) \u003d 1 cm 2 / s \u003d 100 centistoke (cst).

Tekutosť φ je prevrátená hodnota dynamickej viskozity. Ten pre kvapaliny klesá s klesajúcou teplotou približne podľa zákona φ \u003d A + B / T, kde A a B sú charakteristické konštanty a T označuje absolútnu teplotu. Hodnoty A a B pre Vysoké číslo tekutiny podával Barrer.

Tabuľka viskozity vody

Údaje Binghama a Jacksona, zosúladené s národným štandardom v USA a Veľkej Británii 1. júla 1953, ƞ pri 20 0 С=1,0019 centipoise.

Teplota, 0 C

Teplota, 0 C

Tabuľková viskozita rôznych kvapalín Ƞ, cps

Kvapalina

brómbenzén

Kyselina mravčia

Kyselina sírová

Octová kyselina

Ricínový olej

Provensálsky olej

sírouhlík

Metylalkohol

Etanol

Kyselina uhličitá (tekutá)

Tetrachlorid uhličitý

chloroform

etylacetát

Etylformiát

Etyléter

Relatívna viskozita niektorých vodných roztokov (tabuľka)

Koncentrácia roztokov sa považuje za normálnu, ktorá obsahuje jeden gram ekvivalent rozpustenej látky na 1 liter. Viskozita sú uvedené vo vzťahu k viskozite vody pri rovnakej teplote.

Látka

Teplota, °C

Relatívna viskozita

Látka

Teplota, °C

Relatívna viskozita

Chlorid vápenatý

Chlorid amónny

Kyselina sírová

Jodid draselný

kyselina chlorovodíková

Chlorid draselný

hydroxid sodný

Tabuľková viskozita vodných roztokov glycerínu

Špecifická hmotnosť 25°/25°С

Hmotnostné percento glycerínu


Viskozita je najdôležitejšou fyzikálnou konštantou, ktorá charakterizuje prevádzkové vlastnosti kotlov a motorovej nafty, ropných olejov a mnohých ďalších ropných produktov. Hodnota viskozity sa používa na posúdenie možnosti atomizácie a čerpateľnosti ropy a ropných produktov.

Existuje dynamická, kinematická, podmienená a efektívna (štrukturálna) viskozita.

Dynamická (absolútna) viskozita [μ ] alebo vnútorné trenie je vlastnosťou skutočných tekutín odolávať šmykovým silám. Je zrejmé, že táto vlastnosť sa prejavuje pri pohybe tekutiny. Dynamická viskozita v systéme SI sa meria v [N·s/m 2 ]. Ide o odpor, ktorý kvapalina vyvíja pri relatívnom pohybe svojich dvoch vrstiev s povrchom 1 m 2, umiestnených vo vzdialenosti 1 m od seba a pohybujúcich sa pôsobením vonkajšej sily 1 N rýchlosťou 1 m/s. Vzhľadom na to, že 1 N/m 2 = 1 Pa, dynamická viskozita sa často vyjadruje v [Pa s] alebo [mPa s]. V systéme CGS (CGS) je rozmer dynamickej viskozity [dyn·s/m 2 ]. Táto jednotka sa nazýva poise (1 P = 0,1 Pa s).

Konverzné faktory na výpočet dynamického [ μ ] viskozita.

Jednotky Mikropoise (µP) Centipoise (cP) Poise ([g/cm s]) Pa s ([kg/m s]) kg/(m h) kg s/m2
Mikropoise (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
Poise ([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

Kinematická viskozita [ν ] je hodnota rovnajúca sa pomeru dynamickej viskozity kvapaliny [ μ ] na svoju hustotu [ ρ ] pri rovnakej teplote: ν = μ/ρ. Jednotka kinematickej viskozity je [m 2 / s] - kinematická viskozita takejto kvapaliny, ktorej dynamická viskozita je 1 N s / m 2 a hustota je 1 kg / m 3 (N \u003d kg m / s 2). V systéme CGS sa kinematická viskozita vyjadruje v [cm 2 /s]. Táto jednotka sa nazýva stokes (1 St = 10 -4 m 2 / s; 1 cSt = 1 mm 2 / s).

Konverzné faktory na výpočet kinematiky [ ν ] viskozita.

Jednotky 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

Často sú charakterizované oleje a ropné produkty podmienená viskozita, čo sa berie ako pomer doby výtoku cez kalibrovaný otvor štandardného viskozimetra 200 ml oleja pri určitej teplote [ t] do doby expirácie 200 ml destilovanej vody s teplotou 20°C. Nominálna viskozita pri teplote [ t] je označený Znak WU a vyjadruje sa ako počet ľubovoľných stupňov.

Relatívna viskozita sa meria v stupňoch VU (°VU) (ak sa test vykonáva v štandardnom viskozimetri podľa GOST 6258-85), Sayboltových sekundách a Redwoodových sekundách (ak sa test vykonáva na viskozimetroch Saybolt a Redwood).

Pomocou nomogramu môžete preniesť viskozitu z jedného systému do druhého.

V systémoch dispergovaných v rope je za určitých podmienok viskozita na rozdiel od newtonovských kvapalín premenlivý v závislosti od gradientu šmykovej rýchlosti. V týchto prípadoch sa oleje a ropné produkty vyznačujú efektívnou alebo štruktúrnou viskozitou:

Pre uhľovodíky viskozita výrazne závisí od ich chemické zloženie: zvyšuje sa s rastúcim molekulovej hmotnosti a bod varu. Prítomnosť bočných vetiev v molekulách alkánov a nafténov a zvýšenie počtu cyklov tiež zvyšujú viskozitu. Pre rôzne skupiny viskozita uhľovodíkov sa zvyšuje v rade alkány - arény - cyklány.

Na stanovenie viskozity sa používajú špeciálne štandardné prístroje - viskozimetre, ktoré sa líšia princípom činnosti.

Kinematická viskozita sa určuje pre relatívne nízkoviskózne ľahké ropné produkty a oleje pomocou kapilárnych viskozimetrov, ktorých činnosť je založená na tekutosti kvapaliny cez kapiláru podľa GOST 33-2000 a GOST 1929-87 (viskometer typu VPZh, Pinkevich , atď.).

V prípade viskóznych ropných produktov sa relatívna viskozita meria vo viskozimetroch ako VU, Engler atď. Výtok kvapaliny v týchto viskozimetroch prebieha cez kalibrovaný otvor v súlade s GOST 6258-85.

Medzi hodnotami konvenčného °VU a kinematickou viskozitou existuje empirický vzťah:

Viskozita najviskóznejších štruktúrovaných ropných produktov sa určuje na rotačnom viskozimetri podľa GOST 1929-87. Metóda je založená na meraní sily potrebnej na otáčanie vnútorného valca vzhľadom na vonkajší pri vypĺňaní priestoru medzi nimi testovacou kvapalinou pri teplote t.

Okrem štandardných metód na stanovenie viskozity sa niekedy v výskumná práca používajú sa neštandardné metódy založené na meraní viskozity časom pádu kalibračnej guľôčky medzi značky alebo časom doznievania vibrácií tuhého telesa v testovanej kvapaline (Geppler, Gurvich viskozimetre a pod.).

Vo všetkých opísaných štandardných metódach sa viskozita stanovuje pri prísne konštantnej teplote, pretože viskozita sa s jej zmenou výrazne mení.

Viskozita verzus teplota

Závislosť viskozity ropných produktov na teplote je veľmi dôležitou charakteristikou tak v technológii rafinácie ropy (čerpanie, výmena tepla, usadzovanie atď.), ako aj pri použití komerčných ropných produktov (vypúšťanie, čerpanie, filtrovanie, mazanie trecích plôch , atď.).

S klesajúcou teplotou sa zvyšuje ich viskozita. Obrázok ukazuje krivky závislosti viskozity od teploty pre rôzne mazacie oleje.

Spoločná pre všetky vzorky oleja je prítomnosť teplotných oblastí, v ktorých dochádza k prudkému zvýšeniu viskozity.

Je ich veľa rôzne vzorce na výpočet viskozity ako funkcie teploty, ale najčastejšie sa používa empirický Walterov vzorec:

Ak vezmeme logaritmus tohto výrazu dvakrát, dostaneme:



Podľa tejto rovnice E. G. Semenido zostavil nomogram na vodorovnej osi, na ktorej je pre jednoduchosť použitia vynesená teplota a na zvislú os viskozita.

Pomocou nomogramu môžete nájsť viskozitu ropného produktu pri akejkoľvek danej teplote, ak je známa jeho viskozita pri dvoch ďalších teplotách. V tomto prípade je hodnota známych viskozít spojená priamkou a pokračuje, kým sa nepretne s teplotnou čiarou. Priesečník s ním zodpovedá požadovanej viskozite. Nomogram je vhodný na stanovenie viskozity všetkých druhov tekutých ropných produktov.



Pri ropných mazacích olejoch je počas prevádzky veľmi dôležité, aby viskozita bola čo najmenej závislá od teploty, pretože to zaisťuje dobré mazacie vlastnosti oleja v širokom rozsahu teplôt, t.j. podľa vzorca Walter, to znamená, že pri mazacích olejoch platí, že čím nižší koeficient B, tým vyššia kvalita oleja. Táto vlastnosť olejov je tzv index viskozity, ktorá je funkciou chemického zloženia oleja. Pre rôzne uhľovodíky sa viskozita mení s teplotou rôznymi spôsobmi. Najstrmšia závislosť (veľká hodnota B) pre aromatické uhľovodíky a najmenšia - pre alkány. Nafténové uhľovodíky sú v tomto ohľade blízke alkánom.

Existujú rôzne metódy na stanovenie indexu viskozity (VI).

V Rusku je VI určená dvoma hodnotami kinematickej viskozity pri 50 a 100 ° C (alebo pri 40 a 100 ° C - podľa špeciálnej tabuľky Štátneho výboru pre normy).

Pri certifikácii olejov sa IV vypočítava podľa GOST 25371-97, ktorý stanovuje túto hodnotu na základe viskozity pri 40 a 100 °C. Podľa tejto metódy sa podľa GOST (pre oleje s VI menším ako 100) index viskozity určuje podľa vzorca:

Pre všetky oleje s v 100 ν, v 1 A v 3) sa určuje podľa tabuľky GOST 25371-97 na základe v 40 A v 100 tento olej. Ak je olej viskóznejší ( v 100> 70 mm 2 /s), potom sú množstvá zahrnuté do vzorca určené špeciálnymi vzorcami uvedenými v norme.

Oveľa jednoduchšie je určiť index viskozity z nomogramov.

Ešte pohodlnejší nomogram na zistenie indexu viskozity vyvinul G. V. Vinogradov. Definícia VI je redukovaná na spojenie známych hodnôt viskozity pri dvoch teplotách priamymi čiarami. Priesečník týchto čiar zodpovedá požadovanému indexu viskozity.

Index viskozity je všeobecne akceptovaná hodnota, ktorá je zahrnutá v ropných normách vo všetkých krajinách sveta. Nevýhodou viskozitného indexu je, že charakterizuje správanie sa oleja len v teplotnom rozsahu od 37,8 do 98,8°C.


Mnohí výskumníci si všimli, že hustota a viskozita mazacích olejov do určitej miery odráža ich uhľovodíkové zloženie. Bol navrhnutý zodpovedajúci indikátor, ktorý spája hustotu a viskozitu olejov a nazýva sa viskozitno-hmotnostná konštanta (VMC). Viskozita-hmotnostná konštanta sa dá vypočítať podľa vzorca Yu.A. Pinkevicha:

V závislosti od chemického zloženia oleja VMK môže byť od 0,75 do 0,90 a čím vyšší je olej VMK, tým nižší je jeho index viskozity.


V oblasti nízke teploty mazacie oleje nadobúdajú štruktúru, ktorá sa vyznačuje medzou klzu, plasticitou, tixotropiou alebo anomáliou viskozity, ktorá je vlastná disperzným systémom. Výsledky stanovenia viskozity takýchto olejov závisia od ich predbežného mechanického premiešania, ako aj od prietoku, prípadne od oboch faktorov súčasne. Štruktúrované oleje, podobne ako iné štruktúrované ropné systémy, sa neriadia Newtonovým zákonom prúdenia tekutín, podľa ktorého by zmena viskozity mala závisieť iba od teploty.

Olej s neporušenou štruktúrou má výrazne vyššiu viskozitu ako po jeho zničení. Ak sa viskozita takéhoto oleja zníži zničením štruktúry, potom sa v pokojnom stave táto štruktúra obnoví a viskozita sa vráti na pôvodnú hodnotu. Schopnosť systému spontánne obnoviť svoju štruktúru sa nazýva tixotropia. So zvyšovaním rýchlosti prúdenia, presnejšie rýchlostného gradientu (1. úsek krivky), dochádza k deštrukcii štruktúry, a preto viskozita látky klesá a dosahuje určité minimum. Táto minimálna viskozita zostáva na rovnakej úrovni aj s následným zvýšením rýchlostného gradientu (časť 2), kým sa neobjaví turbulentné prúdenie, po ktorom sa viskozita opäť zvýši (časť 3).

Viskozita verzus tlak

Viskozita kvapalín, vrátane ropných produktov, závisí od vonkajšieho tlaku. Zmena viskozity olejov so zvyšujúcim sa tlakom má veľkú praktickú hodnotu, pretože v niektorých trecích jednotkách sa môžu vyskytnúť vysoké tlaky.

Závislosť viskozity od tlaku u niektorých olejov je znázornená krivkami, viskozita olejov s rastúcim tlakom sa mení pozdĺž paraboly. Pod tlakom R dá sa to vyjadriť vzorcom:

V ropných olejoch sa viskozita parafínových uhľovodíkov so stúpajúcim tlakom mení najmenej a o niečo viac nafténovejšia a aromatickejšia. Viskozita ropných produktov s vysokou viskozitou stúpa so zvyšujúcim sa tlakom viac ako viskozita produktov s nízkou viskozitou. Čím vyššia je teplota, tým menej sa mení viskozita so zvyšujúcim sa tlakom.

Pri tlakoch rádovo 500 - 1000 MPa sa viskozita olejov zvyšuje natoľko, že strácajú svoje tekuté vlastnosti a menia sa na plastickú hmotu.

Na určenie viskozity ropných produktov pri vysokom tlaku navrhol D.E. Mapston vzorec:

Na základe tejto rovnice vyvinul D.E.Mapston nomogram, pomocou ktorého známe veličiny napr ν 0 A R, sú spojené priamkou a údaj sa získa na tretej stupnici.

Viskozita zmesí

Pri miešaní olejov je často potrebné určiť viskozitu zmesí. Ako ukázali experimenty, aditívnosť vlastností sa prejavuje len pri zmesiach dvoch zložiek, ktoré sú veľmi podobné viskozitou. Pri veľkom rozdiele vo viskozitách zmiešaných ropných produktov je spravidla viskozita nižšia ako viskozita vypočítaná podľa pravidla miešania. Približne viskozitu zmesi olejov možno vypočítať, ak nahradíme viskozity zložiek ich recipročnými - pohyblivosť (tekutosť) ψ cm:

Na stanovenie viskozity zmesí možno použiť aj rôzne nomogramy. Najväčšie uplatnenie našli ASTM nomogram a Molin-Gurvichov viskozigram. ASTM nomogram je založený na Waltherovom vzorci. Molin-Gurevichov nomogram bol zostavený na základe experimentálne zistených viskozít zmesi olejov A a B, z ktorých A má viskozitu °VU 20 = 1,5 a B má viskozitu °VU 20 = 60. Obidva boli primiešané oleje rôzne pomery od 0 do 100 % (obj.) a viskozita zmesí bola stanovená experimentálne. Nomogram ukazuje hodnoty viskozity v jednotkách. Jednotky a v mm2/s.

Viskozita plynov a olejových pár

Viskozita uhľovodíkových plynov a olejových pár podlieha iným zákonom ako pre kvapaliny. So stúpajúcou teplotou sa zvyšuje viskozita plynov. Tento vzor je uspokojivo opísaný Sutherlandovým vzorcom:

Volatilita (prchavosť) Optické vlastnosti Elektrické vlastnosti

DEFINÍCIA

Viskozita nazývaný jeden z typov prenosových javov. Je spojená s vlastnosťou tekutých látok (plynov a kvapalín) odolávať pohybu jednej vrstvy voči druhej. Tento jav je spôsobený pohybom častíc, ktoré tvoria hmotu.

Prideľte dynamickú viskozitu a kinematiku.

Uvažujme pohyb plynu s viskozitou ako pohyb plochých paralelných vrstiev. Predpokladáme, že zmena rýchlosti látky nastáva v smere osi X, ktorá je kolmá na smer rýchlosti plynu (obr. 1).

V smere osi Y je rýchlosť pohybu vo všetkých bodoch rovnaká. Rýchlosť je teda funkciou . V takom prípade je modul trecej sily medzi vrstvami plynu (F), ktorý pôsobí na jednotku plochy povrchu, ktorý oddeľuje dve susedné vrstvy, opísaný rovnicou:

kde je gradient rýchlosti () pozdĺž osi X. Os X je kolmá na smer pohybu vrstiev látky (obr. 1).

Definícia

Koeficient () zahrnutý v rovnici (1) sa nazýva koeficient dynamickej viskozity (koeficient vnútorného trenia). Závisí to od vlastností plynu (kvapaliny). sa číselne rovná množstvu pohybu, ktorý sa prenesie za jednotku času cez plošinu s jednotkovou plochou s gradientom rýchlosti rovným jednej v smere kolmom na plošinu. Alebo sa číselne rovná sile, ktorá pôsobí na jednotkovú plochu s gradientom rýchlosti rovným jednej.

Vnútorné trenie je dôvodom, prečo je potrebný tlakový rozdiel, aby plyn (kvapalina) prúdil potrubím. V tomto prípade platí, že čím väčšia je viskozita látky, tým väčší musí byť tlakový rozdiel na udelenie danej rýchlosti prúdenia.

Zvyčajne sa označuje koeficient kinematickej viskozity. Rovná sa:

kde je hustota plynu (kvapaliny).

Koeficient vnútorného trenia plynu

V súlade s kinetickou teóriou plynov možno koeficient viskozity vypočítať pomocou vzorca:

kde je priemerná rýchlosť tepelného pohybu molekúl plynu, priemerná dĺžka voľná dráha molekuly. Výraz (3) ukazuje, že pri nízkom tlaku (zriedený plyn) je viskozita takmer nezávislá od tlaku, pretože Takýto záver však platí dovtedy, kým pomer voľnej dráhy molekuly k lineárnym rozmerom nádoby nebude približne rovný jednej. So zvyšujúcou sa teplotou sa zvyčajne zvyšuje viskozita plynov, pretože

Viskozitný koeficient kvapalín

Za predpokladu, že koeficient viskozity je určený interakčnými silami molekúl látky, ktoré závisia od priemernej vzdialenosti medzi nimi, je koeficient viskozity určený experimentálnym vzorcom Bachinského:

kde je molárny objem kvapaliny, A a B sú konštanty.

Viskozita kvapalín klesá so zvyšujúcou sa teplotou a zvyšuje sa so zvyšujúcim sa tlakom.

Poiseuilleho vzorec

Koeficient viskozity je zahrnutý vo vzorci, ktorý určuje vzťah medzi objemom (V) plynu, ktorý pretečie za jednotku času cez časť potrubia, a tlakovým rozdielom potrebným na to ():

kde je dĺžka potrubia, je polomer potrubia.

Reynoldsovo číslo

Povaha pohybu plynu (kvapaliny) je určená bezrozmerným Reynoldsovým číslom ():

- hodnota, ktorá charakterizuje lineárne rozmery telesa prúdiaceho kvapalinou (plynom).

Jednotky viskozity

Základnou mernou jednotkou pre koeficient dynamickej viskozity v systéme SI je:

1 Pa c = 10 poise

Základnou mernou jednotkou pre koeficient kinematickej viskozity v sústave SI je:

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

Cvičenie Dynamicky je viskozita vody Pa s. Aká hodnota medzného priemeru potrubia umožní, aby prúdenie vody zostalo laminárne, ak za 1 s pretečie prierezom objem vody rovný ?
Riešenie Podmienka pre laminárne prúdenie tekutiny má tvar:

Kde nájdeme Reynoldsovo číslo podľa vzorca:

Rýchlosť prúdenia vody zistíme ako:

Vo výraze (1.3) - výška vodného valca s objemom:

Podľa stavu \u003d 1 s.

Do výrazu pre Reynoldsovo číslo dosadíme rýchlosť (1.4), máme:

Hustota vody pri n.o. kg/m3.

Urobme výpočty, dostaneme:

Odpoveď m

PRÍKLAD 2

Cvičenie Guľa s hustotou a priemerom d sa vznáša v kvapaline s hustotou rýchlosťou . Aká je kinematická viskozita kvapaliny?
Riešenie Urobme si kresbu.

Predtým, ako hovoríme o vlastnostiach vody, stojí za to pochopiť samotný pojem "voda". Je to číra tekutina, ktorá vo väčšine prípadov nemá charakteristickú farbu ani vôňu. Keď voda prechádza do inej, vytvára deriváty, ktoré sa nazývajú ľad, sneh (pevné skupenstvo) alebo para (plynné skupenstvo). Predpokladá sa, že pokrýva viac ako 70% povrchu planéty Zem - to sú všetky druhy morí a oceánov, riek, jazier, ľadovcov a iných hydrologických objektov.

Voda je silné rozpúšťadlo, ktoré prírodné podmienky obsahuje veľa minerálnych solí a rôznych plynov. Ak hovoríme o nej fyzikálne vlastnosti, potom hneď dáme pozor na to, že pri topení ľadu sa jeho hustota zvyšuje, kým v iných látkach prebieha podobný proces presne naopak.

Viskozita je hlavnou vlastnosťou vody. Samotná viskozita je schopnosť látky (či už kvapaliny, plynu alebo pevný) odolávať časticiam látky voči sebe navzájom. Táto charakteristika môže byť dvoch typov - objemová a tangenciálna. Objemová viskozita je schopnosť látky prijať ťahovú silu. Prejavuje sa pri zvukovej resp ultrazvukové vlny. Tangenciálna viskozita je charakterizovaná schopnosťou kvapaliny odolávať šmykovým silám.

Keď vedci študovali viskozitu vody, zistilo sa, že odolnosť látky počas napínania a strihu závisí od rýchlosti častíc rôznych vrstiev kvapaliny. Ak rýchlejšie sa pohybujúca vrstva pôsobí na pomalšie sa pohybujúcu vrstvu, potom sa do pohybu uvedie zrýchľujúca sila. Ak sa všetko stane presne naopak, potom začne pôsobiť brzdná sila. Vyššie uvedené sily smerujú tangenciálne k povrchom vrstiev.

Viskozita nazývaná schopnosť kvapalín odolávať silám tangenciálnym k povrchu zvoleného objemu, t.j. šmykovým silám.

Nechajte kvapalinu prúdiť pozdĺž rovnej steny (obrázok 1) vo vrstvách. V dôsledku spomalenia zo strany steny sa vrstvy tekutiny budú pohybovať rôznymi rýchlosťami, ktorých hodnoty sa zvyšujú so vzdialenosťou od steny.

Zvážte dve vrstvy pohybujúce sa vo vzdialenosti
jeden od druhého. V dôsledku rozdielu v rýchlostiach je vrstva B posunutá oproti vrstve A o
za jednotku času. Hodnota
absolútny posun vrstvy B pozdĺž vrstvy A, a je gradient rýchlosti (relatívna rýchlosť šmyku alebo deformácie). Tangenciálne napätie, po

Obrázok 1

vyskytujúce sa pri tomto pohybe (trecia sila na jednotku plochy) označ . Vzťah medzi šmykovým napätím a rýchlosťou deformácie je napísaný analogicky s javom šmyku v pevných látkach vo forme

(10)

alebo ak sú vrstvy nekonečne blízko seba, získa sa Newtonov zákon viskózneho trenia

(11)

Hodnota , ktorý charakterizuje odolnosť kvapaliny voči tangenciálnemu šmyku, sa nazýva dynamický koeficient viskozity. V závislosti od voľby smeru počítania vzdialeností pozdĺž normály (od steny uvažovanej Eliášovej rúry k jej osi) môže byť gradient rýchlosti kladný alebo záporný. Podpísať vo vzorci (11) sa berie tak, že šmykové napätie je kladné.

Sila vnútorného trenia v kvapaline

(12)

t.j. je priamo úmerná dynamickému koeficientu viskozity, ploche trecích vrstiev
a rýchlostný gradient.

V systéme SI má dynamický viskozitný koeficient rozmer . V systéme CGS sa jednotka dynamického viskozitného koeficientu berie ako rovnováha (Pz). Rozmer rovnováha
teda
alebo

Pri výpočte najčastejšie uplatniť kinematické viskozitný koeficient,

. (13)

Tento koeficient dostal názov "kinematický" kvôli tomu, že jeho rozmer zahŕňa jednotky merania iba kinematických parametrov a nezahŕňa jednotky sily.

V systéme SI sa kinematický viskozitný koeficient meria v (m 2 / s), v systéme CGS - cm 2 / s resp. stokes(Sv. Hodnota 100-krát menšia stokes, volal centistoke.

V praxi sa spolu so spomínanými jednotkami na meranie viskozity kvapaliny používajú podmienenéstupňa Engler(0 E), stanovená jedným z prístrojov na meranie viskozity - Englerovým viskozimetrom.

Pod podmienečný stupeň Engler pochopiť vzťah doby expirácie
m 3 (200 cm 3) skúšobnej kvapaliny, pri danej teplote z mosadznej valcovej nádoby s kónickým dnom cez kalibrovaný otvor s priemerom 2,8 mm, do doby výdychu z tej istej nádoby.
m 3 destilovanej vody s teplotou 20 0 C.

Podľa známej hodnoty viskozity v konvenčné stupne Engler, kinematický viskozitný koeficient, , určený vzorcom

. (14)

Viskozita kvapalín do značnej miery závisí od teploty. V tomto prípade viskozita kvapkajúcich kvapalín so zvyšujúcou sa teplotou klesá (tabuľka 2), kým viskozita plynov stúpa. Vysvetľuje to skutočnosť, že povaha viskozity kvapkajúcich kvapalín a plynov je odlišná. V plynoch sa s rastúcou teplotou zvyšuje priemerná rýchlosť tepelného pohybu a stredná voľná dráha molekúl, čo vedie k zvýšeniu viskozity. V kvapkajúcich kvapalinách môžu molekuly oscilovať iba okolo svojej strednej polohy. So zvyšujúcou sa teplotou sa zvyšuje rýchlosť vibračných pohybov molekúl. To uľahčuje prekonanie väzieb, ktoré ich držia, a kvapalina sa stáva mobilnejšou a menej viskóznou.

Tabuľka 2 - Koeficient kinematickej viskozity vody pri rôznych teplotách

ν , cm2/s

ν , cm2/s

ν , cm2/s

ν , cm2/s

ν , cm2/s

ν , cm2/s

Kinematický koeficient viskozity kvapkajúcich kvapalín pri tlakoch
slabo závislé od tlaku. Tabuľka 3 ukazuje hodnoty kinematickej viskozity pre niektoré kvapaliny.

Tabuľka 3 - Kinematický viskozitný koeficient pre niektoré kvapaliny

Kvapalina

ν , cm2/s

Kvapalina

ν , cm2/s

Plnotučné mlieko

Bezvodý

glycerol

ľahký olej

ťažký olej

Olej AMG-10

Kinematický koeficient viskozity plynov klesá so zvyšujúcim sa tlakom.