Записать полученные экспериментальные данные по индикатору вискозиметра в таблицу 2. Скорость сдвига Dr для каждого режима известна и являются постоянной величиной от скорости вращения внутреннего цилиндра. Напряжение сдвига tr, рассчитывается по формуле:
tr (мПа)= 3a.
Динамическая вязкость жидкости m рассчитывается по формуле с использованием коэффициента f:
m(мПас) =trf.
Таблица 2. Экспериментальные и расчетные данные по динамической вязкости и напряжению сдвига для воды и смеси воды и глицерина
| Режим | ||||||
| № п/п | Реологические коэффициенты | |||||
| Дистиллированная вода | ||||||
| Показания индикатора a, ед. | ||||||
| Скорость сдвига Dr, с-1 | 437,4 | 364,5 | ||||
| Коэффициент f, с | 0,0762 | 0,1372 | 0,1524 | 0,2286 | 0,2743 | |
| Напряжение сдвига tr, мПа | ||||||
| Динамическая вязкость m, мПас | ||||||
| Смесь воды с глицерином | ||||||
| Показания индикатора a, ед. | ||||||
| Скорость сдвига Dr, с-1 | 437,4 | 364,5 | ||||
| Коэффициент f, с | 0,0762 | 0,1372 | 0,1524 | 0,2286 | 0,2743 | |
| Напряжение сдвига tr, мПа | ||||||
| Динамическая вязкость m, мПас |
Провести анализ полученных графических зависимостей.
Вопросы к зачету.
1. Принцип работы ротационного вискозиметра?
2. Конструкция ротационного вискозиметра Rheotest RV2.1.?
3. Что такое напряжение сдвига и скорость сдвига (деформации)?
4. Реологические свойства и типы неньютоновских жидкостей?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
Исследование вязкости жидкости капиллярным вискозиметром ВПЖ при различной температуре
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Для выполнения работы необходимы:
Вискозиметр ВПЖ (постоянная прибора 1,121 сСт/с)
Секундомер стрелочный с малым делением равным 0,02 с
Мерный стакан
Устройство термостатирования (водяная баня)
Дистиллированная вода
Глицерин (трехатомный спирт С3Н3(ОН)3 , молекулярная масса 92,1 г/моль, плотность- 1,261 г/см3, динамическая вязкость 1450 мПас, поверхностное натяжение 63 мН/м, температура кипения 290 град.)
Фильтровальная бумага
Цель работы- научиться пользоваться капиллярным вискозиметром и определить изменение вязкости смеси воды и глицерина от температуры.
Прежде всего, необходимо ознакомиться с инструкцией по работе с вискозиметром.
Затем необходимо приготовить рабочую смесь глицерина в дистиллированной воде так, чтобы время протекания смеси в вискозиметре составляло 12 - 50 сек. Для этого берется мерный стакан, в который наливается 0,7 объема воды и затем 0,3 объема глицерина. Смесь тщательно перемешивается не менее 20-30 сек и затем тестируется в вискозиметре при комнатной температуре. Если время протекания составит менее 12 сек – необходимо добавить в смесь 3-4 см3 глицерина, тщательно перемешать, и снова измерить время протекания. С полученной рабочей жидкостью необходимо провести 3 последовательных эксперимента при комнатной температуре (не извлекая жидкость из вискозиметра) и записать полученные данные в таблицу.
Далее необходимо снять крышку термостатирующего устройства, установить в него вискозиметр с жидкостью так, чтобы уровень жидкости в капилляре находился ниже уровня воды в термостате. Затем включить термостат, внести в электронную память первое значение температуры 25 оС и дождаться установления заданной температуры. Провести 3 последовательных эксперимента измерения вязкости при заданной температуре и записать полученные данные в таблицу. После этого устанавливают новую температуру термостата на 5 градусов выше предыдущей. Таким образом, необходимо последовательно протестировать вязкость жидкостной смеси при температурах 25, 30, 35 и 40 оС и комнатной.
Расчетная часть включает в себя определение кинематической вязкости по формуле:
,
где С- постоянная прибора, t – время протекания жидкости, с.
По данным кинематической вязкости рассчитать динамическую вязкость с учетом текущей плотности r(Т) жидкости при заданной температуре Т:
.
Плотность жидкости при заданной температуре рассчитывается по формуле:
,
где r(20) - плотность смеси при температуре 20 оС;, DТ – разность между начальной и текущей температурой; постоянную температурного расширения a для смеси считать равной 0,0003 град-1.
Расчет исходной плотности смеси r20 провести по формуле:
,
где rвода, rглиц. – табличные плотности для воды и глицерина; yi –объемные доли воды и глицерина.
Все промежуточные расчеты обязательно привести в отчете. Полученные конечные данные оформить в виде приведенной ниже таблицы. По данным таблицы построить на миллиметровой бумаге график m=F(T) изменения динамической вязкости от температуры и приложить его к отчету.
Таблица
Экспериментальные данные измерения вязкости водного раствора глицерина на вискозиметре типа ВПЖ
| Номер по порядку (n) | Темпе-ратура опыта, о С | Плот-ность смеси, кг/м3 | Время протека-ния, с | Кинемати-ческая вязкость, м2/с | Динами-ческая вязкость, мПас |
| комна-тная | |||||
| То же | |||||
| То же | |||||
| Средняя вязкость | |||||
| Средняя вязкость | |||||
| Средняя вязкость | |||||
| Средняя вязкость | |||||
| Средняя вязкость |
Вопросы к отчету:
1. Что такое вязкость? Закон Ньютона для вязкости.
2. Закон Эйнштейна для вязкости дисперсных систем?
3. Зависимость вязкости от температуры и давления?
4. Вязкость неньютоновских жидкостей.
5. Методы регулирования вязкости воды при вытеснении нефти водой?
