Течение жидкости. Вязкость

Течение реальной жидкости по трубе постоянного сечения сопровождается падением статистического давления. Это явление объясняется наличием у жидкости внутреннего трения (вязкости) и сопровождается переходом части её механической энергии во внутреннюю.

Ламинарное течение - течение жидкости, при котором слои скользят друг относительно друга, не перемешиваясь.

Турбулентное течение - течение, сопровождающееся образованием вихрей и перемешиванием слоев.

Установившееся течение может быть только ламинарным. При ламинарном течении жидкости по трубе скорость слоев непрерывно изменяется от максимальной (по оси трубы) до нуля (у стенок).

Любой слой тормозит движение соседнего слоя, расположенного ближе к оси трубы, и оказывает ускоряющее действие на слой, расположенный дальше от оси. Между соприкасающимися слоями жидкости действуют тангенциальные силы внутреннего трения. Модуль этих сил

зависит от площади S слоев и градиента скорости — (изменение скоро-

dx

сти на единицу длины в направлении, перпендикулярном скорости) и определяется формулой Ньютона:

где г| - динамическая вязкость, численно равная силе трения, возникающей между параллельно движущимися слоями жидкости единичной площади при единичном градиенте скорости.

Единицы измерения вязкости - паскаль-секунда (1 Па • с = 1 кг/(с • м)).

Коэффициент вязкости различен для разных сред и зависит от температуры. С ростом температуры вязкость жидкости уменьшается, а вязкость газов увеличивается.

Вязкость некоторых жидкостей (эмульсии, суспензии, растворы полимеров) зависит от давления, 1радиенга скорости. Это объясняется гем, что структурные элементы жидкости (белковые молекулы, дисперсные частицы) располагаются в потоке по-разному при разной скорости. Такую жидкость называют неньютоновской. Кровь (суспензия клеток крови в белковом растворе - плазма) также относится к нсныотоновским жидкостям.

Число Рейнольдса

С увеличением скорости потока ламинарное течение может перейти в турбулентное, а скорость, при которой происходит этот переход, называется критической.

Экспериментально английским ученым О. Рейнольдсом38 в 1883 г. установлено, что важнейшей характеристикой течения является безразмерная величина, названная числом Рейнольдса (Re):

где р - плотность жидкости (газа); <о> - средняя (по сечению трубы) скорость потока; / - линейный размер, характерный для поперечного сечения трубы; г| - динамическая вязкость.

При малых значениях числа Рейнольдса наблюдается ламинарное течение; при Re > ReKp (критическое значение) ламинарное течение переходит в турбулентное. Для гладких круглых труб ReKp * 2300.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >