Вязкость жидкостей и газов
Вязкость — способность жидкостей (газов) оказывать сопротивление сдвигу при сравнительно малых скоростях сдвига. Вязкость проявляется в виде сил внутреннего трения.
Остановимся на двух базовых законах трения — Ньютона (5.16) и Бингама (5.17).
<1<й
|
т = ц |
(5.16)
|
(5.17) |
|
(1г |
т = т0 + ц
где т — касательное напряжение, Па; ц — динамическая (абсолютная) вязкость, Па*с, или в (5.17) — пластическая (структурная) вязкость;
— производная от местной скорости жидкости (газа) ю по перпен-
аг
дикулярному вектору скорости направлению I, с-1; часто называют градиентом скорости; т0 — начальное напряжение сдвига, Па.
ц = др, (5.18)
где $ — кинематическая вязкость, м2/с.
Абсолютная и кинематическая вязкости жидкостей почти не зависят от давлений, если последние не превышают 20 МПа. Абсолютная вязкость газов мало зависит от давления, кинематическая — вследствие их сжимаемости зависит от давления. И абсолютная, и кинематическая вязкости жидкостей и газов существенно зависят от тем-
|
Температура Г, °С |
Абсолютная вязкость ц, Па ■ с |
Кинематическая вязкость в, м2/с |
|
0 |
1,75 — 10 3 |
1,75 — 10-6 |
|
4 |
1,57- 10-3 |
1,57 — Ю“6 |
|
7 |
1,42 • 10~3 |
1,43 — 10-6 |
|
20 |
ю-3 |
ю-* |
|
Таб |
лица 5.2. Вязкость воздуха при Р=Р, |
|
|
Температура /, °С |
Абсолютная вязкость ц, Па • с |
Кинематическая вязкость в, м2/с |
|
-23 |
16 • 10“6 |
1ДЗ-10-5 |
|
0 |
17,1 • 10-6 |
1,33 — 10-5 |
|
27 |
18,5- 10-6 |
1,57- 10’5 |
|
50 |
19,4 — 10-6 |
1,78 — 10 5 |
|
127 |
23 • 10-« |
2,6 • 10-5 |
|
227 |
27 • 10~6 |
3.05- 10"5 |
|
327 |
30,6 ■ 10-* |
5,2- 10-5 |
пературы: чем температура выше, тем вязкости жидкостей меньше, у газов, наоборот (табл. 5.1 и 5.2).
Жидкости (газы), подчиняющиеся при сравнительно малых скоростях сдвига закону трения Ньютона, называют ньютоновскими жидкостями (НЖ).
К НЖ (жидкостям в широком смысле слова) относят воду, газы и их смеси, в том числе воздух, нефть, эмульсии, аэрозоли, масла в гидросистемах, некоторые пены и аэрированные жидкости, расплавленные металлы, спирты, ртуть и др.
Жидкости, подчиняющиеся при сравнительно малых скоростях сдвига закону трения Бингама, называют бингамовскими жидкостями (БЖ). К БЖ относят глинистые растворы (суспензии), некоторые пены и аэрированные жидкости, цементные растворы, масляные краски, грязи, некоторые пасты. Закон трения Бингама является более общим по отношению к закону трения Ньютона (для НЖ т0 = 0). Для глинистых и цементных растворов в качестве начального напряжения сдвига выступает динамическое напряжение сдвига данного раствора.