Вискозност флуида Методе за одређивање вискозитета течности

У индустрији, истраживачке активности често морају израчунати вискозност флуида. Рад са обичним или дисперзованим медијима у облику аеросола, гасне емулзије захтевају познавање физичких својстава ових супстанци.

Шта је вискозност флуида?

Чак је и Њутн поставио темеље за такву науку као реологију. Ова индустрија се бави проучавањем отпора супстанце у покрету, тј. Вискозности.

У течностима и гасовима долази до континуалне интеракције молекула. Ударају се, одбијају или једноставно пролазе. Као резултат, слојеви материје ступају у међусобну интеракцију, дајући брзину сваком од њих. Феномен такве интеракције молекула течности / гасова назива се вискозност, или унутрашње трење.

Да би се овај процес боље размотрио, потребно је показати искуство са двије плоче између којих се налази течни медиј. Ако померите горњу плочу, онда ће се слој течности "заглављен" на њега такође кретати са одређеном брзином в1. После кратког временског периода, примећујемо да се основни слојеви флуида такође крећу дуж исте путање брзином в2, в3 ... вн, итд., Са в1> в2, в3 ... вн. Стопа најнижег од ових остаје нула.

Примјеном гаса као примјер, готово је немогуће извести такав експеримент, будући да су силе интеракције молекула међусобно врло мале, те се не може визуално регистрирати. Овде, такође, говоре о слојевима, о брзини кретања ових слојева, дакле, у гасовитим медијима, постоји и вискозност.

Невтонови и не-Невтонски медији

Њутновска течност је флуид чија се вискозност може израчунати помоћу Невтонове формуле.

Таква окружења укључују воду и рјешења. Вискозност течности у таквим срединама може зависити од фактора као што су температура, притисак или атомска структура твари, али градијент брзине ће увијек остати исти.

Не-Невтонске течности су медији у којима се горе наведена вредност може променити, што значи да овде Невтонова формула неће деловати. Такве супстанце укључују све дисперговане подлоге (емулзије, аеросоле, суспензије). Ово укључује и крв. О томе ћемо детаљније разговарати у наставку.

Крв као унутрашње окружење тела

Као што знате, 80% крви је плазма, која има течно агрегатно стање, а преосталих 20% су црвена крвна зрнца, тромбоцити, леукоцити и различите инклузије. Хумани еритроцити имају пречник од 8 нм. У стационарном стању, они формирају агрегате у облику колона за новац, док значајно повећавају вискозност течности. Ако је проток крви активан, те “конструкције” се распадају, а унутрашње трење се смањује.

Омјери средње вискозности

Интеракција слојева медија међусобно утиче на карактеристике читавог система течности или гаса. Вискозност је један пример физичког феномена као што је трење. Захваљујући томе, горњи и доњи слојеви медијума постепено изједначавају брзине своје струје, и на крају је једнака нули. Вискозност се такође може окарактерисати као отпорност једног слоја медија на други.

Да би се описали такви феномени, постоје две квалитативне карактеристике унутрашњег трења:

• динамички коефицијент вискозности (динамички вискозитет флуида);
• кинетички коефицијент вискозности (кинетичка вискозност).

Обе величине су повезане једнаџбом υ = η / ρ, при чему је ρ густина медија, υ кинетичка вискозност, а η динамичка вискозност.

Методе одређивања вискозност течности

Вискозиметрија је мерење вискозитета. На садашњем ступњу развоја науке, могуће је на практичан начин пронаћи вриједност вискозности текућине на четири начина:

1. Метода капилара. У ту сврху потребно је имати двије посуде повезане стакленим каналом малог промјера познате дужине. Такође морате знати вредности притиска у једној посуди иу другој. Течност се ставља у стаклени канал и током одређеног временског периода она тече из једне боце у другу.

Даљњи прорачуни се изводе помоћу Поисеуиллеове формуле да би се пронашла вриједност коефицијента вискозности флуида.

У пракси, течни медији могу бити смеше које се загревају на 200-300 степени. Обична стаклена цев у таквим условима би се једноставно деформисала или чак распрснула, што је неприхватљиво. Модерни капиларни вискозиметри су састављени од висококвалитетног и отпорног материјала који лако подноси таква оптерећења.

2. Медицински метод према Хессе-у. Да би се израчунао вискозитет течности на овај начин, неопходно је имати не једну, већ две идентичне капиларне инсталације. У једном од њих се околина ставља у претходно познату вредност унутрашњег трења, ау другу - у тестну течност. Затим измерите две временске вредности и саставите пропорцију до које дођу до жељеног броја.

3. Ротациони метод. За његову имплементацију потребно је имати конструкцију од два коаксијална цилиндра. То значи да један од њих мора бити унутар другог. У интервалу између њих сипати течност, а затим дати брзину унутрашњем цилиндру. Ово ангулар велоцити и течност. Разлика у снази тренутка нам омогућава да израчунамо вискозност медијума.

4 Одређивање вискозности флуида методом Стокес. Да би се ово искуство остварило, неопходно је имати Гепплер вискозиметар, који је цилиндар напуњен течношћу. Пре почетка експеримента направите две ознаке на цилиндру и измерите дужину између њих. Затим узмите куглу одређеног радијуса Р и спустите је у течни медиј. Да бисте одредили брзину његовог пада, пронађите време кретања објекта из једне етикете у другу. Знајући брзину лопте, могуће је израчунати вискозност течности.

Практична употреба вискозиметара

Одређивање вискозности флуида је од великог практичног значаја у индустрији прераде нафте. Приликом рада са вишефазним дисперзованим медијима, важно је знати њихове физичке особине, посебно унутрашње трење. Модерни вискозиметри су направљени од издржљивих материјала, ау њиховој производњи користе напредну технологију. Све то заједно омогућава рад са високом температуром и притиском без оштећења саме опреме.

Вискозитет флуида игра велику улогу у индустрији, јер транспорт, обрада и екстракција, на пример, уља зависи од вредности унутрашњег трења течности.

Коју улогу игра вискозност у медицинској опреми?

Проток гасне смеше кроз ендотрахеалну цев зависи од унутрашњег трења овог гаса. Промена вискозности медијума овде има различит ефекат на продирање ваздуха кроз апаратуру и зависи од састава гасне смеше.

Увођење лекова, вакцина кроз шприц је такође јасан пример дејства вискозности подлоге. Говоримо о падовима притиска на крају игле приликом убризгавања течности, иако се у почетку сматрало да се овај физички феномен може занемарити. Појава високог притиска на врху је резултат унутрашњег трења.

Закључак

Вискозност медија је једна од физичких величина, која има велику практичну примену. У лабораторији, индустрији, медицини - у свим овим областима концепт унутрашњег трења се појављује веома често. Рад најједноставније лабораторијске опреме може зависити од степена вискозности медија који се користи за истраживање. Чак и прерађивачка индустрија не може без знања из области физике.