Понятие о неньютоновских жидкостях, свойства и классификация. Вязко-пластичные жидкости. Напряжение сдвига. Закон внутреннего трения

Для неньютоновских жидкостей вводится понятие «кажущейся» вязкости. Под ней предполагают вязкость неньютоновской воды, у которой скорость деформации под действием данного напряжения сдвига равна скорости деформации рассматриваемой неньютоновской воды. Связь кажущейся вязкости μэ с реологическими качествами неньютоновской воды быть может представлена выражением: Неньютоновские воды подразделяют на три главные группы.

К первой группе относятся вязкие (либо стационарные) неньютоновские воды, для которых функция не зависит от времени. По виду кривых течения различают последующие воды данной группы: бингамовские, псевдопластичные и дилатантные.

Бингамовские воды начинают течь лишь опосля приложения напряжения τ0 (τ0 - изначальное напряжение сдвига, либо предел текучести), превосходящего предел текучести. При всем этом структура пластичной воды разрушается, и она ведет себя как ньютоновская, т.е. зависимость τт от du/dy для их также прямо пропорциональна. При понижении напряжения (τт < τ0) структура бингамовских жидкостей восстанавливается. К бингамовским жидкостям относятся густые суспензии (разные пасты и шламы, масляные краски и т.п.).μ- пластическая вязкость.

Псевдопластичные воды получили наибольшее распространение в рассматриваемой группе неньютоновских жидкостей. К ним относятся растворы полимеров, целлюлозы и суспензии с асимметричной структурой частиц, и т.п. Псевдопластичные воды, как и Ньютоновские, начинают течь при самых малых значениях τт. Для этих жидкостей зависимость напряжения сдвига от скорости деформации быть может представлена степенной функцией где k и n - константы, при этом значение k зависит от смеси воды и возрастает с повышением вязкости; n отражает меру неньютоновского поведения воды Для псевдопластичных жидкостей n < 1 (для ньютоновских n = 1 и соответственно k = n), т. е. кажущаяся вязкость миниатюризируется с ускорением деформации. Кривая течения равномерно перебегает в прямую при нескончаемо большом градиенте du/dy.

Дилатантные воды содержат водянистую фазу в количестве, позволяющем заполнить в состоянии покоя либо при чрезвычайно медленном течении пустоты меж частичками жесткой фазы. При увеличении скорости частички жесткой фазы передвигаются друг относительно друга скорее, силы трения меж частичками растут, при всем этом возрастает кажущаяся вязкость. Для дилатантных жидкостей показатель степени в уравнении (1.4) k > 1. К дилатантным жидкостям относятся суспензии крахмала, силиката калия, разные клеи и др.

Ко 2-ой группе относят неньютоновские воды, свойства которых зависят от времени. Для таковых жидкостей величина τт зависит не только лишь от градиента деформации, да и от ее длительности, что усложняет анализ процесса течения этих жидкостей, так как для определения вязкости необходимо знать предысторию воды. Эти воды подразделяют на тиксотропные (кажущаяся вязкость которых во времени миниатюризируется) и реопектические (кажущаяся вязкость которых во времени возрастает).

1- реостабильные воды; 3- тиксотропные; 2- реопектические.

К тиксотропным жидкостям относятся почти все красители, некие пищевые продукты (простокваша, кефир и т. п.), вязкость которых понижается при взбалтывании.

К реопектическим жидкостям можно отнести суспензии бентонитовых глин и некие коллоидные растворы. К третьей группе относятся вязкоупругие, либо максвелдонские воды. Кажущаяся вязкость этих жидкостей миниатюризируется под действием напряжений, опосля снятия которых воды отчасти восстанавливают свою форму. К этому типу жидкостей относятся некие смолы и пасты тестообразной смеси.

Для того, чтобы вязкопластичная жидкость начала перемещаться необходимо соз­дать между начальным и конечным сечениями участка трубы длиной / некотурую раз­ность напоров, при которой будет преодолена величина начального статического напря­жения сдвига . При этом жидкость отрывается от стенок трубы и первоначально дви­жется на подвижном ламинарном слое, сохраняя свою прежнюю пространственную структуру, т.е. с одинаковыми скоростями по всему отсеку потока. Разрушение этой структуры происходит позже и при некотором превышении напора.

Поскольку в начальный момент времени силы трения будут возникать только у сте­нок трубы, то уравнения равновесия можно запмсать в следующем виде:

Необходимая разность напоров между началом и концом участка трубы определится следующим образом:

Таким образом, при превышении разности напоров расчётную величину жидкость начнёт двигаться по трубе, причём характер (режим) её движения будет зависеть от вели­чины . При движении вязкопластичной жидкости возможны три режима течения её: структурный, ламинарный и тутбулентный.

Условие является необходимым для начала движения жидкости

в структурном режиме, при этом под величиной статического напряжения сдвига следует понимать величину соответствующую длительному покою жидкости, т.е. с учётом прояв­ления тиксотропных свойств жидкости

Движение вязко-пластичных жидкостей по трубам. Режимы движения: структурный, турбулентный. Изменение скоростей. Обобщенное число Рейнольдса. Определение напора и расхода. Расчетные формулы.

Поиск по сайту: