Вязкость жидкостей — одна из важнейших характеристик, которую необходимо знать при проектировании и эксплуатации различного оборудования и технологических процессов. От вязкости зависит выбор типа насосов, расчет гидравлических систем, режимы перемешивания и перекачки. Давайте разберемся с основными понятиями.
1. Понятие вязкости жидкости и ее виды
Вязкость - это свойство жидкости оказывать сопротивление при сдвиговых деформациях. Физически вязкость объясняется наличием межмолекулярного взаимодействия в жидкости.
Кинематическая вязкость — мера потока, имеющей сопротивление жидкости под влиянием силы тяжести. Когда две жидкости равного объема помещены в идентичные капиллярные вискозиметры и двигаются самотеком, вязкой жидкости требуется больше времени для протекания через капилляр.
Различают динамическую (абсолютную) и кинематическую вязкость.
- Динамическая вязкость характеризует внутреннее трение в жидкости непосредственно.
- Кинематическая вязкость показывает, как быстро жидкость течет под действием силы тяжести.
На вязкость влияют:
- Температура - при нагревании вязкость падает
- Давление - повышение давления немного увеличивает вязкость
- Плотность и химический состав жидкости
Единицы измерения вязкости
Динамическая вязкость измеряется в Па·с (паскаль-секунда) или сП (сантипуаз).
Кинематическая вязкость измеряется в м2/с или сСт (сантистокс).
Связь между динамической μ и кинематической ν вязкостью:
μ = ν · ρ
где ρ - плотность жидкости, кг/м3
Условная вязкость по шкале ВУ
При использовании простых вискозиметров часто используют условные единицы вязкости в градусах ВУ (вискозиметрические условные).
1 °ВУ = 3,78 мм2/с = 37,8 сСт
2. Методы измерения вязкости
Для определения вязкости жидкостей используют различные типы вискозиметров.
Капиллярные вискозиметры
В капиллярных вискозиметрах измеряют время истечения фиксированного объема жидкости через калиброванное отверстие под действием силы тяжести. По времени истечения рассчитывают кинематическую вязкость.
Ротационные вискозиметры
В ротационных или роторных вискозиметрах вращают со скоростью ω цилиндр погруженный в исследуемую жидкость. По крутящему моменту М, необходимому для поддержания постоянной угловой скорости вращения, определяют динамическую вязкость:
μ = М/(2πωL)
где L - длина цилиндра, погруженного в жидкость.
Преимуществом является возможность проводить измерения в широком диапазоне вязкостей и температур.
Вибрационные вискозиметры
Основаны на зависимости логарифмического декремента затухания колебаний тела от вязкости окружающей жидкости. Позволяют определить вязкость за несколько секунд.
Есть и другие методы - шариковый вискозиметр Höppler, падающий шарик, падающая пластина.
Выбор метода зависит от диапазона вязкости, точности измерений, условий и т.д.
3. Таблицы вязкости различных жидкостей
Далее приведены наиболее распространенные таблицы вязкости воды, неорганических и органических жидкостей, углеводородов, масел, полимеров и других материалов.
"таблица вязкости жидкостей" в природе и технике
Знание вязкости жидкостей важно во многих областях - химической технологии, добыче и переработке нефти, пищевой промышленности, медицине, биологии.
| Вода | 1,0019 сП |
| Ртуть | 1,55 сП |
Вязкость нефти колеблется от десятых долей до сотен и тысяч сП в зависимости от состава и температуры. Например, при 20°С вязкость:
- бензина АИ-95 - 0,4-0,5 сП
- дизельного топлива - 3-4 сП
- мазута - 300-500 сП
