Відмінності між версіями «Неньютонівські рідини і їх класифікація»
| Рядок 9: | Рядок 9: | ||
| − | Для | + | Для ньютонівських рідин закон в’язкого тертя Ньютона матиме вигляд |
| − | <math> | + | <math>\tau\ = \mu\(\frac{du}{dn})</math>, |
| − | де <math>\tau\</math>— напруження зсуву, що виникають між двома паралельними шарами,що лежать у напрямку потоку | + | де <math>\tau\</math>— напруження зсуву, що виникають між двома паралельними шарами, що лежать у напрямку потоку; |
| − | <math>du/dn</math> — градієнт швидкості, тобто зміна швидкості на одиницю довжини у перпендикулярному до потоку напрямку (швидкісить зсуву) | + | <math>du/dn</math> — градієнт швидкості, тобто зміна швидкості на одиницю довжини у перпендикулярному до потоку напрямку (швидкісить зсуву); |
μ — коефіцієнт пропорційності, який є фізичним параметром і називається динамічною в'язкістю | μ — коефіцієнт пропорційності, який є фізичним параметром і називається динамічною в'язкістю | ||
| − | (як показують дослідження μ залежить від природи рідини або газу, а також від температури) | + | (як показують дослідження μ залежить від природи рідини або газу, а також від температури). |
| + | |||
| + | Для неньютонівських рідин вищенаведений закон не підходить, тобто крива течії не є лінійною. Тому в більш загальному вигляді рівняння слід записати так: | ||
| + | |||
| + | <math>f(\tau\) = \frac{du}{dn}</math> | ||
Очевидно, що для ньютонівських рідин <math>f(\tau\) = \frac{ \tau\ }{ \mu\ } </math>, а для неньютонівських — функція <math>f(\tau\)</math> може мати різний вигляд залежно від роду рідини. | Очевидно, що для ньютонівських рідин <math>f(\tau\) = \frac{ \tau\ }{ \mu\ } </math>, а для неньютонівських — функція <math>f(\tau\)</math> може мати різний вигляд залежно від роду рідини. | ||
| Рядок 28: | Рядок 32: | ||
== Класифікація неньютонівських рідин == | == Класифікація неньютонівських рідин == | ||
| − | + | Якщо <math>f(\tau\)= \frac{\tau\ - (\tau_0\)}{\eta\ }</math>, де <math>\tau_0\</math>— граничне напруження зсуву, а <math>\eta\</math>—пластична в’язкість, то рідина являє собою '''''бінгамовський пластик'''''. | |
| − | Коли ж <math>f(\tau\)= \tau^ (\frac{ \1\ }{ \ n \ } )\ / k </math> , де ''n'' і ''k'' — сталі для даної рідини,то при n<1 маємо так | + | Коли ж <math>f(\tau\)= \tau^ (\frac{ \1\ }{ \ n \ } )\ / k </math> , де ''n'' і ''k'' — сталі для даної рідини, то при n<1 маємо так звану '''''псевдопластичну рідину''''', а при n>1 — '''''дилатантну рідину'''''. |
| − | Стала ''n'' характеризує ступінь неньютонівської поведінки матеріалу,а k — міру консистенції рідини. | + | Стала ''n'' характеризує ступінь неньютонівської поведінки матеріалу, а k — міру консистенції рідини. |
== Бінгамовська рідина == | == Бінгамовська рідина == | ||
| − | + | В статичних умовах бінгамовська рідина веде себе як твердий матеріал, а при силовому впливі починає текти. | |
| − | + | Прикладом бінгамовської рідини можуть бути: | |
<li> шлами | <li> шлами | ||
<li> бурові розчини | <li> бурові розчини | ||
| Рядок 51: | Рядок 55: | ||
Псевдопластичні рідини не виявляють меж текучості, і крива течії в них показує, що відношення напруження зсуву і градієнта швидкості, яке в даному випадку характеризує'' уявну'', або ''ефективну'', ''в’язкість'', поступово знижується зі зростанням градієнта швидкості. | Псевдопластичні рідини не виявляють меж текучості, і крива течії в них показує, що відношення напруження зсуву і градієнта швидкості, яке в даному випадку характеризує'' уявну'', або ''ефективну'', ''в’язкість'', поступово знижується зі зростанням градієнта швидкості. | ||
| − | + | Приклади псевдопластичних рідин: | |
<li> розчини каучука | <li> розчини каучука | ||
<li> розчини мастила | <li> розчини мастила | ||
| Рядок 65: | Рядок 69: | ||
| − | + | Прикладом дилатантних рідин є: | |
<li> висококонцентровані водні суспензії порошків двоокису титану, заліза, слюди | <li> висококонцентровані водні суспензії порошків двоокису титану, заліза, слюди | ||
<li> системи пісок/вода | <li> системи пісок/вода | ||
Версія за 14:13, 20 травня 2012
Неньютонівська рідина– модель рідини, що являє собою суцільне рідке тіло, для якого дотичні напруження внутрішнього тертя, спричиненого відносним проковзуванням (зсувом) шарів рідини описуються нелінійною залежністю від градієнта швидкості у напрямі, перпендикулярному до напрямку проковзування. На відміну від ньютонівських рідин, коли динамічний коефіцієнт в'язкості є константою при заданій температурі і тиску, особливість неньютонівських рідин полягає у залежності параметра в'язкості від градієнту швидкості.
Як синонім до терміну «неньютонівська рідина» вживається, також, термін «аномальна рідина».
Зміст
[сховати]Закон в'язкого тертя Ньютона
Для ньютонівських рідин закон в’язкого тертя Ньютона матиме вигляд
[math]\tau\ = \mu\(\frac{du}{dn})[/math],
де [math]\tau\[/math]— напруження зсуву, що виникають між двома паралельними шарами, що лежать у напрямку потоку;
[math]du/dn[/math] — градієнт швидкості, тобто зміна швидкості на одиницю довжини у перпендикулярному до потоку напрямку (швидкісить зсуву);
μ — коефіцієнт пропорційності, який є фізичним параметром і називається динамічною в'язкістю (як показують дослідження μ залежить від природи рідини або газу, а також від температури).
Для неньютонівських рідин вищенаведений закон не підходить, тобто крива течії не є лінійною. Тому в більш загальному вигляді рівняння слід записати так:
[math]f(\tau\) = \frac{du}{dn}[/math]
Очевидно, що для ньютонівських рідин [math]f(\tau\) = \frac{ \tau\ }{ \mu\ }[/math], а для неньютонівських — функція [math]f(\tau\)[/math] може мати різний вигляд залежно від роду рідини.
Класифікація неньютонівських рідин
Якщо [math]f(\tau\)= \frac{\tau\ - (\tau_0\)}{\eta\ }[/math], де [math]\tau_0\[/math]— граничне напруження зсуву, а [math]\eta\[/math]—пластична в’язкість, то рідина являє собою бінгамовський пластик.
Коли ж [math]f(\tau\)= \tau^ (\frac{ \1\ }{ \ n \ } )\ / k[/math] , де n і k — сталі для даної рідини, то при n<1 маємо так звану псевдопластичну рідину, а при n>1 — дилатантну рідину.
Стала n характеризує ступінь неньютонівської поведінки матеріалу, а k — міру консистенції рідини.
Бінгамовська рідина
В статичних умовах бінгамовська рідина веде себе як твердий матеріал, а при силовому впливі починає текти.
Прикладом бінгамовської рідини можуть бути:
Псевдопластичні рідини
Псевдопластичні рідини не виявляють меж текучості, і крива течії в них показує, що відношення напруження зсуву і градієнта швидкості, яке в даному випадку характеризує уявну, або ефективну, в’язкість, поступово знижується зі зростанням градієнта швидкості.
Приклади псевдопластичних рідин:
Дилатантні рідини
Стаціонарно реологічно аномальна рідина, в'язкість якої із зростанням градієнту швидкості зростає.
Прикладом дилатантних рідин є:
Крім перелічених вище існують й інші типи неньютонівськнх рідин (в’язко- і пружнопластичні, еластичні тощо). Для багатьох з них зв’язок між напруженням і градієнтом швидкості залежить також від часу дії напруження і передісторії рідини. Значення їх ефективної в’язкості залежить не лише від швидкості зсуву, але й його тривалості.
