Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ - Генералов М.Б.
ISBN 5-94628-130-5
Скачать (прямая ссылка):
Наряду с динамической часто рассматривают так называемую кинематическую вязкость V = р/р, измеряемую в метрах в квадрате, деленных на секунду.
Вязкость р в значительной мере зависит от температуры и в меньшей - от давления. В условиях ламинарного течения, когда число Рей-нольдса Re < ReKpHT, вязкость является физической постоянной, определяемой молекулярной природой жидкости и ее состоянием (ее температурой и давлением). Вязкие жидкости, подчиняющиеся закону течения по формуле (2.4), в реологии — науке о деформациях и текучести вещества получили название ньютоновских жидкостей.
В отличие от ньютоновских жидкостей у неньютоновских (структурно-вязких) жидкостей вязкость зависит от режима течения даже при малых числах Re. В зависимости от вида функциональной связи вязкости с напряжением сдвига или градиентом скорости сдвига неньютоновские жидкости можно условно разделить на следующие группы: вязкопластичные системы (бингамовские жидкости или тело Шведова-Бингама)1, псевдопластичные жидкости (псевдопластики), дилатантные, реопектические, тиксотропные и вязкоупругие жидкости.
К вязкопластичным системам относятся жидкости, имеющие начальный предел текучести T0, ниже которого они не текут, и представляющие из себя твердое деформируемое тело. Изменение их вязкости подчиняется закону течения по формуле (2.4) при напряжении сдвига т> V
1 Часто типовым реологическим моделям присваиваются имена выдающихся ученых, внесших большой вклад в науку о деформациях и течении веществ.
55 dv
T = To+Hn-T"
dx'
(2.5)
где цп — пластическая вязкость.
Реологические свойства многих концентрированных суспензий соответствуют уравнению течения (2.5).
Для описания реологических свойств течения псевдопластичных жидкостей наиболее часто используют так называемый «степенной закон течения»:
где т — коэффициент консистенции; п — индекс течения.
Показатели т и п являются реологическими константами жидкости, которые определяются экспериментально. Вязкость псевдопластиков имеет смысл отношения Hicax = —--. С учетом уравнения
• Вязкость Jiicajic называют кажущейся вязкостью. При увеличении скорости сдвига псевдопластичных жидкостей Hicax уменьшается, поэтому им в уравнениях (2.6) и (2.7) соответствует п < 1.
К псевдопластикам относятся многие полимерные материалы и некоторые концентрированные эмульсии.
Дилатантные жидкости подчиняются закону (2.6), но для них п > 1; их кажущаяся вязкость возрастает при увеличении скорости сдвига.
Не трудно видеть, что при я=1и/и = ц уравнение (2.6) трансформируется в выражение (2.4), отражающее реологический закон течения ньютоновской жидкости.
Входящие в уравнения (2.4)-(2.6) реологические параметры (н, т0, Hn, т, п) определяются из опытных данных изменения напряжения сдвига в зависимости от градиента скорости сдвига, которые получили название реологические кривые течения (рис. 2.5). Для экспериментального определения реологических кривых течения используются специальные приборы — вискозиметры (реометры), например, ротационного или капиллярного типа [14].
(2.6)
dv/dx
(2.6) его можно записать в виде
(2.7)
56 Реологические свойства рассмотренных жидкостей не зависят от времени. Однако есть группа тиксотропних и реопектических жидкостей, у которых кажущаяся вязкость изменяется со временем при действии постоянного напряжения сдвига. Кажущаяся вязкость реопектических жидкостей увеличивается со временем, а тик-сотропных — уменьшается при условии постоянства напряжения или скорости сдвига. Подобные свойства этих жидкостей связаны с разрушением их первоначальной структуры и ее восстановлением.
В начальный момент сдвига в тиксотропных жидкостях происходит разрушение их структуры (структуры построения частиц или молекул), что вызывает уменьшение Picax. Затем скорость процесса разрушения структуры становится равной скорости процесса структу-рообразования. С этого момента кажущаяся вязкость не изменяется. Для реопектических жидкостей повышение вязкости в начальный момент сдвига является следствием процесса структурообразования, который затем уравновешивается процессом разрушения образующейся структуры, что также приводит к постоянству значений кажущейся вязкости.
Реологические кривые реопектических и тиксотропных жидкостей в начальные моменты сдвига получают на вискозиметрах специальной конструкции. В остальные периоды реологические свойства описываются соответствующими уравнениями для псевдопластиков и вязкопластичных сред.
Вязкоупругие жидкости проявляют упругие свойства, присущие твердым телам, и свойства необратимого течения, характерные для жидкостей. Реологическое уравнение вязкоупругих сред содержит, как минимум, два параметра, один из которых характеризует их упругое поведение, а другой — вязкое.
Реологическое уравнение максвемовской жидкости выводится в предположении, что при простом сдвиге общая деформация у в некоторой точке среды, где действует напряжение х, представляет собой сумму упругой деформации ууп и деформации течения уг Следовательно,
