Определение вязкости жидкости вискозиметром Энглера

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Самарский государственный технический университет»

(ФГБОУ ВО «СамГТУ»)

К а ф е д р а «Теоретические основы теплотехники и гидромеханика»

Лабораторная работа

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ ВИСКОЗИМЕТРОМ ЭНГЛЕРА

Выполнил: студент Клемешев В.П.

Самара 2016

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Цель работы: определение кинематического коэффициента вязкости н масла при различной температуре t; построение по опытным данным графика зависимости н=f (t).

При движении отдельных слоев жидкости относительно друг друга между ними возникают силы сопротивления (вязкости, внутреннего трения). Механизм возникновения силы сопротивления можно представить следующим образом (рис.1). Слой жидкости, прилегающий к пластине, прилипает к ней и движется вместе с пластиной со скоростью u_о. Вследствие молекулярных связей прилипший слой жидкости увлекает за собой следующий слой и т.д.

Поскольку всякое трение сопровождается потерей энергии, то и при движении вязкой жидкости неизбежно теряется часть ее механической энергии.

Особенно сильно влияние сил внутреннего трения проявляется вблизи обтекаемых твердых поверхностей, где градиент скорости, а следовательно, и касательное напряжение имеют наибольшую величину.

Динамический коэффициент вязкости м является основной количественной характеристикой вязкости среды. Единицами измерения м служат: в системе СИ - Н•с/м² (Па•с); в системе СГС - г/(см•с) или пуаз (П); в технической системе - кгс•с/м².

Наряду с динамическим коэффициентом вязкости в практических расчетах широко используют кинематический коэффициент вязкости , определяемый соотношением

,

где - плотность жидкости.

Коэффициенты вязкости определяются опытным путем при помощи приборов, называемых вискозиметрами. Существует большое число вискозиметров, различных по принципу действия, устройству и точности. Для определения вязкости капельных жидкостей широкое распространение получил вискозиметр Энглера.

ОПИСАНИЕ ОПЫТНОЙ УСТАНОВКИ

Вискозиметр Энглера (рис.2) состоит из металлического сосуда 2, помещенного в водяную ванну 1. Сосуд 2 имеет сферическое дно с припаянной к нему латунной цилиндрической трубкой.

Рис. 2 Схема лабораторной установки

В отверстие латунной цилиндрической трубки вставляется платиновый насадок 5 диаметром 2,8 мм, служащий для выпуска исследуемой жидкости из сосуда 2. Отверстие насадка 5 закрывается специальным стерженьком 3.

Вискозиметр Энглера укомплектован специальным треножником, на котором смонтирован электронагреватель 6 для подогрева воды и исследуемой жидкости.

В сосуд 2 наливают испытуемую жидкость, подогревают ее до заданной температуры, а затем выпускают через насадок. Отношение времени истечения 200 см³ испытуемой жидкости ко времени истечения 200 см³ дистиллированной воды при температуре 20 ^оС называется градусом Энглера .

.

Для перехода от условной вязкости, выраженной в градусах Энглера, к кинематическому коэффициенту вязкости (см²/с) можно пользоваться эмпирической формулой Убеллоде

.

ОБРАБОТКА ОПЫТНЫХ ДАННЫХ

1. Исходные данные: для варианта 64 (из табл.1)

2. Определим коэффициенты кинематической и динамической вязкости. Для этого:

· определим время истечения трансформаторного масла, применяя интерполяцию.

При t=24 ^оС:

При t=34 ^оС:

При t=44 ^оС:

· вычислим градус Энглера для каждого проделанного опыта по формуле , принимая

· определим плотность и табличное значение коэффициента кинематической вязкости трансформаторного масла в зависимости от температуры, применяя интерполяцию.

При t=24 ^оС:

При t=34 ^оС:

При t=44 ^оС:

Таблица 2

Далее по эмпирической формуле Убеллоде рассчитаем кинематический коэффициент вязкости для каждой температуры:

при t=24 ^оС

.

при t=34 ^оС

.

при t=44 ^оС

.

Для расчета динамической вязкости воспользуемся формулой

при t=24 ^оС

при t=34 ^оС

при t=44 ^оС

Далее определим относительную погрешность измерения з коэффициента кинематической вязкости , сравнивая полученные значения по эмпирической формуле для разных температур с табличными данными.

при t=24 ^оС

;

при t=34 ^оС

;

при t=44 ^оС

Таблица 3

Результаты расчета

Построим график зависимости кинематической вязкости трансформаторного масла от температуры.

вязкость кинематический динамический масло

ОТВЕТЫ НА КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое вязкость? Что называют динамическим и кинематическим коэффициентами вязкости?

Вязкостью называется способность жидкости оказывать сопротивление сдвигающим усилиям. Это свойство жидкости проявляется лишь при ее движении.

Коэффициент пропорциональности в законе Ньютона для внутреннего трения в жидкости характеризует физические свойства жидкости и называется динамическим коэффициентом вязкости. В гидродинамике вводят в рассмотрение величину [м²/с], называемую кинематическим коэффициентом вязкости.

2. Назовите единицы измерения динамического и кинематического коэффициентов вязкости.

Динамический коэффициент вязкости м является основной количественной характеристикой вязкости среды. Единицами измерения м служат: в системе СИ - Н•с/м² (Па•с); в системе СГС - г/(см•с) или пуаз (П); в технической системе - кгс•с/м².

Наряду с динамическим коэффициентом вязкости в практических расчетах широко используют кинематический коэффициент вязкости , определяемый соотношением

,

где - плотность жидкости. Единицами измерения кинематического коэффициента вязкости являются м²/с и см²/c (стокс).

3. Что такое градус Энглера? Для чего применяется вискозиметр Энглера?

Отношение времени истечения 200 см³ испытуемой жидкости ко времени истечения 200 см³ дистиллированной воды при температуре 20 ^оС называется градусом Энглера .

.

Для перехода от условной вязкости, выраженной в градусах Энглера, к кинематическому коэффициенту вязкости (см²/с) можно пользоваться эмпирической формулой Убеллоде

.

Коэффициенты вязкости определяются опытным путем при помощи приборов, называемых вискозиметрами. Существует большое число вискозиметров, различных по принципу действия, устройству и точности. Для определения вязкости капельных жидкостей широкое распространение получил вискозиметр Энглера.

4. В чем состоит закон Ньютона для внутреннего трения?

Ньютон указал на те параметры, от которых зависит величина силы внутреннего трения. Для рассматриваемого слоистого движения

где - динамический коэффициент вязкости; - площадь поперечного сечения слоев;

- градиент скорости (показатель интенсивности изменения скорости по нормали к ее направлению).

Особенно сильно влияние сил внутреннего трения проявляется вблизи обтекаемых твердых поверхностей, где градиент скорости, а, следовательно, и касательное напряжение имеют наибольшую величину.

Поскольку всякое трение сопровождается потерей энергии, то и при движении вязкой жидкости неизбежно теряется часть ее механической энергии.

5. Как вязкость жидкости зависит от температуры и давления?

Вязкость жидкостей сильно зависит от температуры. Вязкость капельных жидкостей с возрастанием температуры уменьшается, а газов - возрастает; объясняется это их различным молекулярным строением. Вязкость капельных жидкостей с увеличением давления изменяется незначительно, поэтому в гидравлических расчетах эта зависимость не учитывается.

ВЫВОДЫ

1. В данной работе определены значения кинематической и динамической вязкостей трансформаторного масла при температурах 24, 34 и 44 ^оС.

2. Построен график зависимости кинематической вязкости трансформаторного масла от температуры Откуда видно, что зависимость обратная, т.е. при увеличении температуры трансформаторного масла его кинематическая вязкость снижается.

Размещено на Allbest.ru