Определяне на коефициента на динамичен вискозитет на въздуха
Лаборатория № 13
КРАТКО теория. При движение на течни или газови слоеве с различни скорости, сили между слоевете на вътрешно триене или вискозитета сили. Цифровата стойност на силата на вискозитет се определя чрез формула Нютон:
,
където # 951; - коефициент на вътрешно триене или динамичен коефициент на вискозитет; S - площ на съседни слоеве; - градиент на скоростта.
Динамичният вискозитет може да се изрази с формулата:
,
т. е. е числено равно на вътрешния сила на триене, генерирана между двата слоя на течност или газ, с контактна площ, равна на една, в градиент ниво, равно на единица.
В системата CGS динамичен вискозитет се измерва в поаза, и в системата SI - в Pa х а.
Коефициентът на динамичен вискозитет е числено равно на пулса на поръчаната движение, носена от единица време през единица площ на съседни слоеве градиент скорост равна на единица.
Заедно с динамичния вискозитет често използват кинематичен вискозитет коефициент, определя, както следва:
,
където # 961; - плътност на течност или газ. Коефициентът на динамичен вискозитет на газове е значително по-малък от течности.
Ако вентилът се затваря с фуния отворен вентил В, изтичащата вода под налягане резервоар ще намалее и въздухът се всмуква в него, което ще премине през сушилнята и капиляра.
Скорост безкрайно тънки цилиндрични въздушни слоеве, разположени на различни разстояния от оста на капиляра, ще бъдат различни. Ако постоянен поток е ламинарен, скоростта над напречното сечение на капилярната тръбичка се разпределят в съответствие с параболичен закон. Ако се приеме, че слоят близост до стените на капилярите, явлението адхезия случи, скоростта на слоя е нула. Максимална скорост ще бъде на осовата линия на капилярната тръбичка. Поради разликата между скоростите на слоеве от вътрешни сили на триене възникват. В постоянен вискозитет движение сила, действаща на цилиндричния обем и се нанася върху страничната повърхност на цилиндъра, разликата в налягането балансира силите, които действат на базата цилиндър.
В краищата на капиляра време на въздушния поток през нея ще бъде разлика в налягането (налягане на входа ще бъде по-голямо от налягането на изхода). В стационарно движение на разликата в налягането на въздуха ще бъде постоянна, т.е.. К. В този случай, параметрите, характеризиращи потока (скорост, налягането в различни точки в потока) не се променят с течение на времето и са само функция на координатите.
За случая на постоянен ламинарен поток от вискозна но несвиваем флуид по дължината на капилярите с радиус R, формулата на Hagen-Поазьой:
където V - обем на флуида, протичащ през сечение на капиляра за единица време; (Р1 - Р2) - разлика в налягането в началото и в края на капиляра; L - дължина на капилярите.
Тъй като за разлика от течности, несвиваемите, законът на Хаген - Поазьой в тази бройна система, строго погледнато, не е приложима за газове. Само при разлика ниско налягане, когато (p1 - p2)< При високо налягане капки поради големия свиваемостта на газове разликата в налягането на единица дължина на капилярите, ще има постоянна, т.е.. E. по оста на градиента на капилярна налягане ще варира. Следователно, в тези условия формула (1) може да се прилага само за безкрайно част от дължината на капилярите. В тази работа промените се правят на малки разлики в налягането в краищата на капилярната тръбичка. Следователно, с формула (1) може да се използва за изчисления. Обемът на въздуха, преминаващ през секцията капилярна време # 964;. Тя ще бъде: Познаването на стойностите на R. p1 -p2. # 964;. И V л. възможно да се определи коефициентът на динамичен вискозитет на въздуха. Когато точно изчисляване на коефициента на динамичен вискозитет необходимо да се въведе корекция на плъзгането на молекулите на газа върху вътрешната повърхност на капиляра (в поток от газ не може да се говори за адхезия към стените на слой капилярна газова съседен на него). В тази книга, тези изменения могат да бъдат пренебрегвани. ИЗМЕРВАНЕ. С цилиндър клапан отвори фуния когато клапанът е затворен в балона се пълни с вода до 2/3 обем, след това припокриването клапан С Чрез капилярна внимателно се отстранява, и въвеждане на наличната рейка се определя чрез измерване на диаметъра на микроскопа. Измерване на диаметъра и дължината на капилярната тръбичка, засили го в работно положение. Вентилът се отваря и регулира изтичането на скоростта на водата, така че нивата на алкохол в коленете габарит разлика на налягането не надвишава 2-2,5 см. Уверете се, че потокът на въздуха през капилярна определен (остава непроменена в този случай, з), и Н се измерва с хронометър времето се определя # 964;. за която тече от цилиндъра в бехерова чаша V = 500 см3 вода (обем на въздух заема). Ако същите разлики на ниво измерват два пъти повече време, през който водата тече от обем на резервоара V на = 500 cm3 Изчисли разлика в налягането , където # 961; 1 = 0,79 х март 10 кг / м 3 (плътност на алкохол) и средното време стойност на три измервания. След това, от формулата (3) изчисляване на вискозитета на въздух. За да се установи дали се изчислява броят на Рейнолдс съгласно формула ламинарен поток на въздуха: , където ЮЕсАр - средна скорост на въздушния поток през капиляра; R - радиусът на капиляра; # 961; - плътност на въздуха при стайна температура и атмосферно налягане. Средна скорост: , където S - напречното сечение на капиляра (S = πr 2). Плътността на въздуха се изчислява по уравнението Менделеев-Clapeyron, като стойността му в таблиците при нормални условия. Ако Re <1000, то течение ламинарно. Ако времето за протичане на същия обем вода се определя при няколко различни разлики в налягането, средното време е невъзможно. В този случай, на динамичния вискозитет се изчислява три пъти, а след това се осреднява. 1. Използване на техниката, описана по-горе, определя коефициента на динамичен вискозитет на въздуха # 951; при стайна температура. Определяне с помощта на термометъра при стайна температура. 2. Определяне чрез барометричното атмосферно налягане. Изчислете плътността на въздуха при стайна температура и атмосферно налягане. познаване # 951; и # 961;. определяне на коефициента на кинематичен вискозитет на въздух при стайна температура. 3. Изчисли ограничаване, относителна и абсолютна грешка при измерване на динамичен коефициент на вискозитет.