double arrow

Структурная вязкость

Структурированные системы не подчиняются закону Ньютона, это может быть обусловлено либо наличием в жидкости не связанных друг с другом обрывков структуры, либо малопрочной сплошной структурной сеткой, способной разрушаться при действии на систему сравнительно малых усилий.

В первом случае система ведет себя при течении как жидкость, в которой взвешены частицы, способные ориентироваться или деформироваться. Обрывки структурной сетки разрушаются из-за различной скорости слоев в потоке, и отдельные элементы разрушенной сетки ориентируются по направлению течения.

Второй случай более сложен. Сначала Ф. Н. Шведов, затем Бингам предположили, что течение системы с малопрочной пространственной структурой начинается лишь тогда, когда напряжение сдвига Р превысит какое-то определенное критическое значение q, необходимое для разрушения структуры, т. е. когда начнет соблюдаться условие Р - q > 0. Такое течение Бенгам назвал пластически, а критическое (предельное) напряжение сдвига q – пределом текучести.

Для систем с пластическим течением уравнение Ньютона заменяется уравнением Бингама:

Р - q = hэ (dU / dx) или P = h(dU / dx) + q, (10.10)

где h– вязкость, отвечающая пластическому течению (пластическая вязкость).

При отсутствии структурной сетки значение q равно нулю и уравнение Бингама переходит в уравнение Ньютона, а пластическая вязкость h – в истинную вязкость жидкости. Как только Р превысит q и начнется течение, вязкость системы принимает постоянное значение. При таких условиях зависимость dU / dx от Р выражается прямой линией.

Рис. 10.3. Зависимость dU / dx от Р для пластической системы

по Бингаму

Согласно этому рисунку, пластическую вязкость можно выразить так:

h6 = = сtg b. (10.11)

Примером системы, хорошо подчиняющейся уравнению Бингама, являются глинистые пасты и консистентные смазки. Однако для большинства структурированных коллоидных систем зависимость dU/dx от Р выражается не прямой, а кривой.

Показано, что при любой скорости течения в коагуляционной структуре протекают два коагуляционных процесса – разрушение и восстановление. Равновесное состояние между этими процессами в установившемся потоке характеризуется эффективной вязкостью h*.

При малых скоростях течения системе наносятся незначительные повреждения, так как разрушения, неразрывно связанные с течением, успевают тиксотропно восстановиться и течение системы происходит практически без разрушения структуры, т. е. наблюдается явление ползучести.

При больших скоростях течения структура системы значительно разрушается, при этом разрушенная система из-за быстроты процесса восстанавливается незначительно.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: