Таким образом, модуль силы внутреннего трения

, (6.8)

где коэффициент пропорциональности h, зависящий от природы жид­кости, называется динамической вязкостью (или просто вязкостью).

Единица вязкости – Паскаль-секунда (Па×с): 1 Па×с равен динамической вязкости среды, в которой при ламинарном течении в гра­диенте скорости с модулем, равным 1 м/с на 1 м, возникает сила внут­реннего трения в 1 Н на 1 м² поверхности касания слоев (1 Па×с =1 Н×с /м²).

Чем больше вязкость, тем сильнее жидкость отличается от идеаль­ной, тем большие силы внутреннего трения в ней возникают. Вязкость зависит от температуры, причем характер этой зависимости для жид­костей и газов различен (для жидкостей hс увеличением температуры уменьшается, у газов, наоборот, увеличивается), что указывает на раз­личие вних механизмов внутреннего трения. Особенно сильно от темпе­ратуры зависит вязкость масел. Например, вязкость касторового масла в интервале 18-40°С падает в четыре раза.

Существует два режима течения жидкостей. Течение называется ламинарным (слоистым), если вдоль потока каждый выде­ленный тонкий слой скользит относительно соседних, не перемешиваясь с ними, и турбулентным (вихревым),если вдоль потока происходит интенсивное вихреобразование и перемешивание жидкости (газа).

Ламинарное течение жидкости наблюдается при небольших ско­ростях ее движения. Внешний слой жидкости, примыкающий к повер­хности трубы, в которой она течет, из-за сил молекулярного сцепления прилипает к ней и остается неподвижным. Скорости последующих сло­ев тем больше, чем большеих расстояние до поверхности трубы, и наи­большей скоростью обладает слой, движущийся вдоль оси трубы.

При турбулентном течении частицы жидкости приобретают со­ставляющие скоростей, перпендикулярные течению, поэтому они могут переходить из одного слоя в другой. Скорость частиц жидкости быстро возрастает по мере удаления от поверхности трубы, затем изменяется довольно незначительно. Так как частицы жидкости переходят из од­ного слоя в другой, тоих скорости в различных слоях мало отли­чаются. Из-за большого градиента скоростей у поверхности трубы обычно происходит образование вихрей.

Профиль усредненной скорости при турбулентном течении в трубах отличается от параболического профиля при ламинарном течении более быстрым возрастанием скорости у стенок трубы и меньшей кривизной в центральной части течения.

Английский ученый О. Рейнольдс (1842-1912) в 1883 г. установил, что характер течения зависит от безразмерной величины, названной впоследствии числом Рейнольдса.

, (6.9)

где r - плотность жидкости; < > - средняя по сечению трубы ско­рость жидкости; - кинематическая вязкость; d - характерный линейный размер, например, диаметр трубы.

При малых значениях числа Рейнольдса (Re < 1000) наблюдается ламинарное течение, переход от ламинарного течения к турбулентному происходит в области 1000 < Re < 2000, а при Re=2300 (для гладких труб) течение - турбулентное. Если число Рейнольдса одинаково, то режим течения различных жидкостей (газов) в трубах разныхсеченийодинаков.

Дата добавления: 2014-11-16