вискозитетът на въздуха
Федералната агенция за образование
Държавната образователна институция на висшето образование
Нижни Новгород държавен технически университет
Министерството на образованието и професионалните дисциплини
Lab FPT1-1. Определяне на вискозитетен метод въздух капиляр.
Те са, както следва: V.P.Maslov, I.I.Rozhkov, O.D.Chestnova, R.V.Scherbakov.
Dana техника за определяне на коефициент на вискозитет метод въздух капиляр използва експерименталната FPT1-1 настройка. Когато се използва за описване на писането на лабораторна работа NSTU, MAI, MEPHI, SFTI и др. Университети.
Физически основи на транспортните явления.
транспортни явления, причинени случайно движение на молекулите на газа, които преминават от един до други точки на пространството, присъща прехвърля импулс, енергия и маса. Тези явления са: вискозитета или вътрешното триене (поради прехвърляне на инерция), топлопроводимост (поради енергиен трансфер) и разпространението (масов транспорт, причинен от веществото).
транспортни явления се случват, когато липсата на равновесие в системата са необратими и се стремят да въвеждат системата за равновесие. Те са причинени от неравни стойности, които - или размера на пространството. По този начин, триенето, дължащо се разликата в скоростта на потока на газ слоеве, топлопроводимост на температурата - разликата между слоевете, дифузия - променлива концентрация на прахови частици.
Хетерогенността в стойностите на космически величина може да се настрои чрез своя наклон - вектора характеризира промяната в тази стойност, докато се движи на единица дължина и насочена към най-бърз растеж. При запис уравнение транспорт ще се приеме, че промяна на тази величина се появява само по един на координатите, като по оста х.
Вътрешният триенето (вискозитет). Ако скоростта на потока варира от слой на слой, след това, както е показано на фиг. 1, на граничната повърхност между съседни слоеве на вътрешните актове триене сила, големината на който се определя от емпирична формула Нютон:
където
Тъй като силата на триене е насочено по повърхността отделяне на газ слой, посоката на силата на триене и градиента на скоростта е винаги перпендикулярни една на друга (фиг. 1). Следователно, уравнението (1) определя само величината (модул) на сила на триене.
и
Явленията транспортни играят решаваща роля в процеса на сблъсък на молекули на хаотично движение, при което всички транспортни явления възникнат при скорост значително по-ниска топлинна скорост на движение.
За проучване на движението на газови молекули полезен модел за движението на твърди еластични сфери, които в интервалите между сблъсъци се преместват по инерция равномерно праволинейно. В момента на сблъсъка има промяна скоростта им по сила, така и посока.
Представяме някои количествени характеристики.
Минималното разстояние, на което се събират в лицето центрове на молекулите, наречена ефективни диаметър де молекули. Тази стойност не е постоянна за даден вид на газ, но зависи от първоначалното количество от кинетичната енергия на молекули, т.е.. Е. температура. Чрез увеличаване на ефективната молекулярен диаметър намалена температура.
Друга характеристика е средната свободен пътя на молекули, т.е., средното разстояние между две молекули тече последователни сблъсъци ..:
В един газ от втора молекула варира разстояние, равно на средната скорост. Следователно, средният брой на молекулни сблъсъци в секунда е:
където
Тук ц - моларна маса на газ; к- Болцман постоянен; R- универсалната газова константа.
Известно е, че к = 1,38 · 10 -23 J / K, R = 8,31 J / (мол · К).
Зависимост на вискозитет на количествата, характеризиращи топлинна движение на молекулите на газа:
където ρ = nm0 - плътност газ.
Основният уравнението на молекулно - кинетичната теория на газовете:
Така, че е възможно да се намери коефициенти на вискозитет, топлопроводимост и дифузия на газ под налягане и температура. Освен това, емпирично определяне всеки трансфер фактор, може да се изчисли средната дължина на свободния път, броят на сблъсъци в секунда и ефективния диаметър на молекулите на газа.
Определяне на вискозитетен метод въздух капиляр.
Целта на работата. проучване на вътрешно триене на въздух като един от транспортни явления в газове.
За да се определи коефициент вискозитет въздух се вдухва през дълъг тънък канал (капилярен) при ниска скорост. При ниски скорости на потока в канала е ламинарен, т.е.. Е. въздушния поток се движи отделните слоеве, и скоростта му при всяка точка е насочено по оста на канала. Такъв поток е установено на разстояние от входа на капилярната тръбичка, така че да се постигне достатъчна точност експеримент необходимо условие R< Считаме подробно газовия поток в кръгла тръба с диаметър D = 2Rpri режим ламинарен поток. Изолират въображаема цилиндрична обем radiusomri dlinoyl както е показано на Фигура 2, както и. Означаваме налягането в краищата на цилиндъра чрез Р1 IP2. Когато постоянен вектор скоростта на потока във всяка точка на канала не се променя с времето. Тогава наляга сила
Силата на вътрешното триене се определя от формула Нютон (1):
S-, където страничната повърхност на цилиндъра, S = 2πrl.
Благодарение на триенето на скорост на газа намалява с увеличаване на разстоянието от оста на канала. Следователно, количеството
Експресия (7) с (8) може да се запише, както следва:
.
Разделянето на променливите, получаваме:
.. Интегриране на това уравнение за границите намерени с условието, че триене сила на вътрешната стена на канала забавя съседен на него слой от газ, т.е. за R = Ru = 0:
Ние се получи параболичен право на промяна на скоростта на газ в радиуса на канала:
Ние изчисли дебита (обем на газ, протичащ за единица време през напречното сечение на канала). Ние се разделят на напречното сечение на канала в ширина пръстен р (Фиг. 2Ь). обемен дебит на газ през пръстена radiusomrmozhno представени като:
.
Интегриране, ние получаваме формулата Puayzelya:
Уравнение (9) се използва за експериментално определяне на коефициента на вискозитет на газа. Измерване на р на дебита и разликата в краищата на капилярна davleniyΔPvozduha dlinoyLi diametromd на вискозитета може да бъде изчислена по формулата:
За определяне на коефициент на вискозитет на въздух, предназначен експериментална настройка FPT1-1, общата форма на който е показан на фиг. 3.
Въздухът се изпомпва в капилярната 2 microcompressor, вграден блок за управление. Величината на скоростта на потока обем се определя от контролер 5 и се измерва с реометър 1. Трябва да се отбележи, че в целия диапазон на обемния дебит на движение на въздуха в капилярата е относително малък (до 40 м / сек), така че не нарушен режим ламинарен поток.
За да се определи разликата в налягането на въздуха в краищата на капилярата е предназначен V-образна вода манометър 4, колена, които са свързани с камери за налягане 3 подбор.
Геометричните размери на г диаметър капилярна и dlinaL- изброени в предната част на устройството.
Редът на изпълнение.
1. Поставете инсталирането на превключвател "мрежа".
2. Използване на регулатора на дебита 5 до определен показанията реометър 1, избрано обемен въздух Р. дебит
3. Измерете разлика Ар в коленете на манометъра 4. Стойностите п р и доведе до масата?:
4. Повторете измерването на PPT 2.3-5.3 обем на стойности на въздушния поток.
5. За всеки режим за определяне на коефициент на вискозитет на въздух с формула (10). Намерете средната стойност на коефициента на вискозитет
6. Изчислява се средноаритметичната скорост на въздушните молекули съгласно формула (4), при положение, че моларната маса на въздуха е 29 μ · 10 -3 кг / мол.
7. определя средната безплатно дължината на пътя
8. Виж концентрацията на въздушните молекули nfrom уравнения (6) и изчисляване на ефективния диаметър molekulde с формула (2).
9. процент грешка на резултатите от измерванията.
10. Изключете главния настройката на превключвателя "Мрежа".
1. Това е метод за определяне на коефициент на вискозитет капилярна?
2. Общувайте никакви параметри, определени по формулата Puayzelya? Какви са условията за неговото прилагане?
3. Скоростта на газа варира в зависимост от радиуса на канала в режим ламинарен поток?
4. Как да правите измервания на въздушния поток, разликата в налягането в края на капилярната, налягането и температурата, ние можем да оценяват стойностите на
5. да обясни защо в изграждането на магистрални тръбопроводи на големите тръби с диаметър се използват вместо увеличаване на налягането на газа, транспортиран.