По дисциплине: Гидравлика _______________
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
Тема: Определение вязкости жидкости
Выполнил: студент гр.НГ-10-2 ______________ / Хамидов О.Ф./
(подпись) (Ф.И.О.)
ПРОВЕРИЛА: __________________ / Герасименко А.А./
(подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
Цель работы: Определение кинематического коэффициента вязкости.
Краткие теоретические сведения:
Вязкостью называется свойство флюида (жидкости или газа) обладать внутренним трением. Вязкость характеризуется динамическим коэффициентом вязкости , входящим в качестве физической константы в формулу закона Ньютона – основного закона внутреннего трения в жидкостях и газах:
. (1.1)
где - касательное напряжение внутреннего трения; - скорость движения жидкости; - нормаль к вектору скорости.
Динамический коэффициент вязкости измеряется в Паскаль - секундах (Па*с), т.е. в ньютон - секундах на квадратный метр () в единицах СИ, или в пуазах () в физической системе единиц. Кинематический коэффициент вязкости определяется по следующей формуле:
|
|
.(1.2)
и измеряется в квадратных метрах на секунду () в единицах СИ, или в Стоксах () в физической системе единиц; здесь - плотность жидкости.
Вязкость флюидов зависит от температуры: с ее увеличением динамический коэффициент у жидкостей уменьшается, а у газов возрастает.
Вязкость жидкостей измеряется вискозиметрами. В работе используется вискозиметр Энглера (ГОСТ 1532-54). С его помощью косвенным путем определяют кинематический коэффициент вязкости жидкостей, вязкость которых выше, чем у воды. Для этого вводится специальная единица, именуемая градусом ВУ (или градусом Энглера).
. (1.3)
где t – время истечения из вискозиметра Энглера 200 исследуемой жидкости при заданной температуре; - водное число (время истечения из данного вискозиметра 200 дистиллированной воды при температуре ).
Для перевода градуса ВУ в квадратный метр на секунду применяют эмпирическую формулу:
Описание и схема установки:
Вискозиметр Энглера (рис.1) состоит из двух помещённых один в другой сосудов 4 и 6, установленных на подставке 8. В днищах обоих сосудов просверлены отверстия, в которые вставлена и закреплена трубка 10 с калиброванным диаметром; её отверстие перед опытом закрыто стержнем 2. Эта трубка выполняет роль насадка для внутреннего сосуда 4, из которого вытекает исследуемая жидкость.
Пространство между сосудами заполняют водой, подогрев которой позволяет установить температуру исследуемой жидкости, контролируемую термометром 3, вставленным в отверстие крышки внутри сосуда. Температура воды в наружном сосуде контролируется термометром 1. Равномерность подогрева сосуда 4 обеспечивается помешиванием воды мешалкой 5. Под отверстие устанавливается мерная колба 9.
|
|
При подготовке прибора к опыту с внутреннего сосуда снимают крышку и при закрытом отверстии в него наливают исследуемую жидкость так, чтобы её свободная поверхность касалась трех штырей 7, припаянных к стенкам сосуда, при этом обеспечивается вертикальное положение оси прибора. Регулировочные винты расположены на подставке 8.
Порядок выполнения работы
1. Собрать и установить прибор вертикально.
2. Вставить запорный стержень 2 в отверстие трубки 10
3. Налить в сосуд 4 около 0.4 л исследуемой жидкости.
4. Налить около 0.5 л воды в сосуд 6.
5. Подогреть исследуемую жидкость до заданных значений температуры.
6. Поднять -запорный стержень, одновременно запустив секундомер.
7. Наблюдать за стекающей струйкой, направляя её по стенке расширенной части мерной колбы во избежание ценообразования.
8. Остановить секундомер в момент достижения уровнем жидкости отметки 200 см мерной колбы и записать время истечения. Чтобы исключить случайные ошибки в процессе измерений, для каждой температуры опыт следует повторить три раза, а затем по полученным значениям времени истечения определить его среднюю арифметическую величину.
Таблица измерений и расчетов:
Nопыта | ϴºС | t, с | ВУ | , | |