Формулы и данные для вычисления

По дисциплине: Гидромеханика

^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}

Выполнил: студент гр. ТПР-10/Колчин Н.М./

^{(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)}

Проверил: доцент _______ /Воронов В.А./

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

Цель работы

Определить условную вязкость, кинематический коэффициент вязкости масла, при помощи вискозиметра Энглера.

Краткие теоретические сведения

Вязкостью называется свойство флюида (жидкости или газа) обладать внутренним трением. Вязкость характеризуется динамическим коэффициентом вязкости µ, входящим в качестве физической константы в формулу закона Ньютона – основного закона внутреннего трения в жидкостях и газах:

(1.1)

Где – касательное напряжение внутреннего трения; - скорость движения жидкости; n – нормаль к вектору скорости.

Динамический коэффициент вязкости измеряется в паскаль-секундах (Па с), т.е. ньютон – секундах на квадратный метр (Н с/м²) в единицах СИ, или в пуазах (дин с/см²) в физической системе единиц. Кинематический коэффициент вязкости определяется по следующей формуле:

(1.2)

и измеряется в квадратных метрах на секунду (м²/с) в единицах СИ, или в Стоксах (см²/с) в физической системе единиц; здесь ρ – плотность жидкости.

Вязкость флюидов зависит от температуры: с её увеличение динамический коэффициент вязкости у жидкостей уменьшается, а у газов возрастает.

Вязкость жидкостей измеряется вискозиметрами. В работе используется вискозиметр Энглера. С его помощью косвенным путем определяют кинематический коэффициент вязкости жидкостей, вязкость которых выше чем у воды. Для того вводится специальная единица, именуемая градусом ВУ (или градусом Энглера).

(1.3)

где t – время истечения из вискозиметра Энглера 200 см³ исследуемой жидкости при заданной температуре; t₀ – водное число (время истечения из данного вискозиметра 200 см³ дистиллированной воды при температуре 20 ºС).

Для перевода градуса ВУ в квадратный метр на секунду применяют эмпирическую формулу:

. (1.4)

Описание установки

Вискозиметр Энглера (рис. 1) состоит из двух помещенных один в другой сосудов 3 и 2, установленных на подставке. В днищах обоих сосудов просверлены отверстия, в которые вставлена и закреплена трубка 4 с калиброванным диаметром; её отверстие перед опытом закрыто стержнем 5. Эта трубка выполняет роль насадка для внутреннего сосуда 3, из которого вытекает исследуемая жидкость.

Рис. 1

Пространство между сосудами заполняют водой, подогрев которой позволяет установить температуру исследуемой жидкости, контролирую термометром 1, вставленным в отверстие крышки внутри сосуда.

При подготовке прибора к опыту с внутреннего сосуда снимают крышку и при закрытом отверстии в него наливают исследуемую жидкость.

Формулы и данные для вычисления

Среднее арифметическое время истечения исследуемой жидкости из вискозиметра:

где: t_i – время истечения жидкости при i – м замере; n – число замеров, (n = 3).

Условная вязкость ВУ жидкости при заданной температуре вычисляется по формуле (1.3), где t₀ = 52 с.

Кинематический коэффициент вязкости исследуемой жидкости рассчитывается по эмпирической формуле (1.4).