Зуурамтгай байдлын коэффициент нь ажлын шингэн эсвэл хийн гол үзүүлэлт юм. Физикийн хувьд зуурамтгай чанарыг шингэн (хийн) орчны массыг бүрдүүлдэг хэсгүүдийн хөдөлгөөнөөс үүдэлтэй дотоод үрэлт, эсвэл илүү энгийнээр хэлбэл хөдөлгөөнд тэсвэртэй байдал гэж тодорхойлж болно.

Зуурамтгай чанар гэж юу вэ

Зуурамтгай чанарыг тодорхойлох хамгийн энгийн арга бол гөлгөр налуу гадаргуу дээр ижил хэмжээний ус, тосыг нэгэн зэрэг асгах явдал юм. Ус тосноос хурдан урсдаг. Энэ нь илүү шингэн юм. Хөдөлгөөнт тос нь молекулуудын хооронд илүү их үрэлтийн улмаас (дотоод эсэргүүцэл - зуурамтгай чанар) хурдан урсахаас сэргийлдэг. Тиймээс шингэний зуурамтгай чанар нь түүний шингэнтэй урвуу хамааралтай байдаг.

Зуурамтгай байдлын коэффициент: томъёо

Хялбаршуулсан хэлбэрээр дамжуулах хоолой дахь наалдамхай шингэний хөдөлгөөний үйл явцыг ижил гадаргуугийн талбайтай A ба B хавтгай зэрэгцээ давхарга хэлбэрээр авч үзэж болно, тэдгээрийн хоорондох зай нь h.

Эдгээр хоёр давхарга (A ба B) өөр өөр хурдтайгаар (V ба V+ΔV) хөдөлдөг. Хамгийн өндөр хурдтай (V+ΔV) А давхарга нь бага хурдтай (V) хөдөлдөг В давхаргад багтдаг. Үүний зэрэгцээ B давхарга нь А давхаргын хурдыг удаашруулах хандлагатай байдаг. Зуурамтгай байдлын коэффициентийн физик утга нь урсгалын давхаргын эсэргүүцлийг илэрхийлдэг молекулуудын үрэлт нь хүчийг үүсгэдэг бөгөөд үүнийг дараах томъёо:

F = µ × S × (ΔV/h)

• ΔV нь шингэний урсгалын давхаргын хөдөлгөөний хурдны зөрүү;
• h - шингэний урсгалын давхаргын хоорондох зай;
• S - шингэний урсгалын давхаргын гадаргуугийн талбай;
• μ (mu) - үүнээс хамаарах коэффициентийг үнэмлэхүй динамик зуурамтгай чанар гэж нэрлэдэг.

SI нэгжийн хувьд томъёо нь дараах байдалтай байна.

μ = (F × h) / (S × ΔV) = [Па × s] (Паскал × секунд)

Энд F нь ажлын шингэний эзэлхүүний хүндийн хүч юм.

Зуурамтгай чанар

Ихэнх тохиолдолд коэффициентийг CGS нэгжийн систем (сантиметр, грамм, секунд) -ийн дагуу центипоиз (cP) -ээр хэмждэг. Практикт зуурамтгай чанар нь шингэний массын эзлэхүүнтэй харьцуулсан харьцаа, өөрөөр хэлбэл шингэний нягттай холбоотой байдаг.

• ρ - шингэний нягт;
• m нь шингэний масс;
• V нь шингэний эзэлхүүн юм.

Динамик зуурамтгай чанар (μ) ба нягт (ρ) хоорондын хамаарлыг кинематик зуурамтгай чанар ν (ν - Грекээр - nu) гэж нэрлэдэг.

ν = μ / ρ = [м 2 /с]

Дашрамд хэлэхэд зуурамтгай байдлын коэффициентийг тодорхойлох аргууд нь өөр өөр байдаг. Жишээлбэл, кинематик зуурамтгай чанарыг CGS системийн дагуу центисток (cSt) ба бутархай утгууд - stokes (St) -ээр хэмждэг.

• 1st = 10 -4 м 2 / с = 1 см 2 / с;
• 1cSt = 10 -6 м 2 / с = 1 мм 2 / с.

Усны зуурамтгай чанарыг тодорхойлох

Усны зуурамтгай байдлын коэффициентийг тохируулсан хялгасан хоолойгоор дамжуулан шингэний урсгалын хугацааг хэмжих замаар тодорхойлно. Энэ төхөөрөмж нь мэдэгдэж буй зуурамтгай чанар бүхий стандарт шингэнийг ашиглан тохируулга хийдэг. мм 2 / с-ээр хэмжсэн кинематик зуурамтгай чанарыг тодорхойлохын тулд секундээр хэмжсэн шингэний урсгалын хугацааг тогтмол утгаар үржүүлнэ.

Нэрмэл усны зуурамтгай чанарыг харьцуулах нэгж болгон ашигладаг бөгөөд түүний үнэ цэнэ нь температурын өөрчлөлттэй байсан ч бараг тогтмол байдаг. Зуурамтгай байдлын коэффициент гэдэг нь тохируулсан нүхнээс тодорхой эзэлхүүнтэй нэрмэл ус урсахад зарцуулсан хугацааг сорилтын шингэний ижил утгатай харьцуулсан харьцаа юм.

Вискозиметр

Зуурамтгай чанарыг ашигласан вискозиметрийн төрлөөс хамааран өнцгийн градус (°E), Сайболтын универсал секунд ("SUS"), эсвэл Улаан модны градусаар (°RJ) хэмждэг.Гурван төрлийн вискозиметр нь зөвхөн гадагш урсах шингэний хэмжээгээр ялгаатай.

Наалдамхай чанарыг Европын нэгжийн Энглер (°E) хэмээр хэмждэг вискозиметр нь 200 см 3 гадагш урсах шингэнд зориулагдсан. АНУ-д хэрэглэдэг Saybolt Universal секундээр ("SUS" эсвэл "SSU") зуурамтгай чанарыг хэмждэг вискозиметр нь туршилтын шингэний 60 см 3 хэмжээтэй байна. Улаан модны градусыг (°RJ) ашигладаг Англид вискозиметр нь 50 см 3 шингэний зуурамтгай чанарыг хэмждэг. Жишээлбэл, хэрэв тодорхой газрын тосны 200 см 3 нь ижил хэмжээний уснаас арав дахин удаан урсдаг бол Энглер зуурамтгай чанар нь 10 ° E байна.

Температур нь зуурамтгай байдлын коэффициентийг өөрчлөх гол хүчин зүйл учраас хэмжилтийг ихэвчлэн 20 ° C-ийн тогтмол температурт, дараа нь илүү өндөр утгуудад хийдэг. Үүний үр дүнд тохирох температурыг нэмэх замаар илэрхийлнэ, жишээлбэл: 10°E/50°C эсвэл 2.8°E/90°C. Шингэний зуурамтгай чанар нь 20 ° C температурт өндөр температурт түүний зуурамтгай чанараас өндөр байдаг. Гидравлик тос нь зохих температурт дараахь зуурамтгай чанартай байдаг.

20 ° C-д 190 cSt = 50 ° C-д 45.4 cSt = 100 ° C-д 11.3 cSt.

Үнэт зүйлийн орчуулга

Зуурамтгай байдлын коэффициентийг тодорхойлох нь янз бүрийн системд (Америк, Англи, GHS) явагддаг тул өгөгдлийг нэг хэмжих системээс нөгөөд хөрвүүлэх шаардлагатай болдог. Энглерийн градусаар илэрхийлсэн шингэний зуурамтгай чанарыг центисток (мм 2/с) болгон хувиргахын тулд дараах эмпирик томъёог ашиглана уу.

ν(cSt) = 7.6 × °E × (1-1/°E3)

Жишээлбэл:

• 2 ° E = 7.6 × 2 × (1-1 / 23) = 15.2 × (0.875) = 13.3 cSt;
• 9 ° E = 7.6 × 9 × (1-1 / 93) = 68.4 × (0.9986) = 68.3 cSt.

Гидравлик тосны стандарт зуурамтгай чанарыг хурдан тодорхойлохын тулд томъёог дараах байдлаар хялбарчилж болно.

ν(cSt) = 7.6 × °E(мм 2 /с)

Кинематик зуурамтгай чанар ν мм 2 / с эсвэл cSt-тэй бол та үүнийг дараах хамаарлыг ашиглан динамик зуурамтгай байдлын μ коэффициент болгон хувиргаж болно.

Жишээ. Энглер градус (°E), центистокс (cSt) болон центипоиз (cP)-ийг хувиргах янз бүрийн томъёог нэгтгэн дүгнэж үзвэл ρ = 910 кг/м 3 нягттай гидравлик тос нь 12°E-ийн кинематик зуурамтгай чанар гэж үздэг бөгөөд энэ нь cSt-д байдаг. нэгж нь:

ν = 7.6 × 12 × (1-1/123) = 91.2 × (0.99) = 90.3 мм 2 / с.

1cSt = 10 -6 м 2 / с ба 1cP = 10 -3 N×s/m 2 тул динамик зуурамтгай чанар нь дараах байдалтай тэнцүү байна.

μ =ν × ρ = 90.3 × 10 -6 910 = 0.082 N×s/m 2 = 82 cP.

Хийн зуурамтгай байдлын коэффициент

Энэ нь хийн найрлага (химийн, механик), ажлын температур, даралтаар тодорхойлогддог бөгөөд хийн хөдөлгөөнтэй холбоотой хийн динамик тооцоонд ашиглагддаг. Практикт хийн зуурамтгай чанарыг хийн талбайн бүтээн байгуулалтыг төлөвлөхдөө харгалзан үздэг бөгөөд хийн найрлага дахь өөрчлөлт (ялангуяа хийн конденсат талбайн хувьд хамааралтай), температур, даралт зэргээс хамаарч коэффициентийн өөрчлөлтийг тооцдог.

Агаарын зуурамтгай байдлын коэффициентийг тооцоолъё. Уг процесс нь дээр дурдсан хоёр усны урсгалтай төстэй байх болно. U1 ба U2 хоёр хийн урсгал зэрэгцээ, гэхдээ өөр өөр хурдтай хөдөлж байна гэж үзье. Давхаргын хооронд молекулуудын конвекц (харилцан нэвтрэх) явагдана. Үүний үр дүнд илүү хурдан хөдөлж буй агаарын урсгалын импульс буурч, анх удаагаа хөдөлж буй агаар хурдасна.

Ньютоны хуулийн дагуу агаарын зуурамтгай байдлын коэффициентийг дараах томъёогоор илэрхийлнэ.

F =-h × (dU/dZ) × S

• dU/dZ нь хурдны градиент;
• S - хүчний нөлөөллийн талбай;
• Коэффицент h - динамик зуурамтгай чанар.

Зуурамтгай байдлын индекс

Зуурамтгай байдлын индекс (VI) нь зуурамтгай чанар ба температурын өөрчлөлтийг холбодог параметр юм. Корреляцийн хамаарал нь энэ тохиолдолд температурын өөрчлөлт нь зуурамтгай байдлын системчилсэн өөрчлөлт дагалддаг хоёр хэмжигдэхүүнтэй статистик хамаарал юм. Зуурамтгай байдлын индекс өндөр байх тусам хоёр утгын хоорондох өөрчлөлт бага байх болно, өөрөөр хэлбэл ажлын шингэний зуурамтгай чанар нь температурын өөрчлөлтөд илүү тогтвортой байдаг.

Газрын тосны зуурамтгай чанар

Орчин үеийн тосны суурь нь 95-100 нэгжээс доош зуурамтгай байдлын индекстэй байдаг. Тиймээс машин, тоног төхөөрөмжийн гидравлик системүүд нь эгзэгтэй температурын нөхцөлд зуурамтгай чанарт өргөн өөрчлөлтийг хязгаарладаг нэлээн тогтвортой ажлын шингэнийг ашиглаж чаддаг.

"Таатай" зуурамтгай байдлын индексийг тосонд тусгай нэмэлтүүд (полимерууд) оруулснаар хадгалж болно. Тэд энэ шинж чанарын өөрчлөлтийг зөвшөөрөгдөх хязгаарт хязгаарлах замаар тосны наалдамхай байдлын индексийг нэмэгдүүлдэг. Практикт шаардлагатай хэмжээний нэмэлтийг нэвтрүүлснээр суурь тосны зуурамтгай чанар багатай индексийг 100-105 нэгж хүртэл нэмэгдүүлэх боломжтой. Үүний зэрэгцээ, ийм аргаар олж авсан хольц нь өндөр даралт, дулааны ачаалалд түүний шинж чанар муудаж, улмаар нэмэлтийн үр нөлөөг бууруулдаг.

Хүчирхэг гидравлик системийн цахилгаан хэлхээнд 100 нэгж зуурамтгай чанар бүхий ажлын шингэнийг ашиглах ёстой. Зуурамтгай байдлын индексийг нэмэгдүүлдэг нэмэлт бодис бүхий ажлын шингэнийг бага/дунд даралтын мужид, хязгаарлагдмал температурын мужид, бага зэргийн алдагдалтай, завсарлагатай горимд ажилладаг гидравлик хяналтын хэлхээ болон бусад системд ашигладаг. Даралт нэмэгдэхийн хэрээр зуурамтгай чанар нь нэмэгддэг боловч энэ процесс 30.0 МПа (300 бар) -аас дээш даралттай үед тохиолддог. Практикт энэ хүчин зүйлийг ихэвчлэн үл тоомсорлодог.

Хэмжилт ба индексжүүлэх

Олон улсын ISO стандартын дагуу усны зуурамтгай чанар (болон бусад шингэн орчин) нь центистокоор илэрхийлэгддэг: cSt (мм 2 / с). Технологийн тосны зуурамтгай чанарыг хэмжилтийг 0 ° C, 40 ° C, 100 ° C температурт гүйцэтгэнэ. Ямар ч тохиолдолд газрын тосны брэндийн кодонд зуурамтгай чанарыг 40 ° C-ийн температурт тоогоор зааж өгөх ёстой. ГОСТ-д зуурамтгай чанар нь 50 ° C-д өгөгдсөн. Механик инженерийн гидравликуудад хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг зэрэглэл нь ISO VG 22-оос ISO VG 68 хүртэл байдаг.

40 ° C-ийн температурт VG 22, VG ​​32, VG ​​46, VG 68, VG 100 гидравлик тос нь тэдгээрийн тэмдэглэгээнд тохирсон зуурамтгай чанар нь 22, 32, 46, 68 ба 100 cSt байна. Гидравлик систем дэх ажлын шингэний оновчтой кинематик зуурамтгай чанар нь 16-36 cSt хооронд хэлбэлздэг.

Америкийн Автомашины Инженерүүдийн Нийгэмлэг (SAE) нь тодорхой температурт зуурамтгай байдлын хязгаарыг тогтоож, тэдгээрт тохирох кодуудыг өгсөн. W үсгийн дараах тоо нь 0°F (-17.7°C) температурт үнэмлэхүй динамик зуурамтгай байдлын μ коэффициент бөгөөд ν кинематик зуурамтгай чанарыг 212°F (100°C) температурт тодорхойлсон. Энэхүү индексжүүлэлт нь автомашины үйлдвэрлэлд (дамжуулах, мотор гэх мэт) ашигладаг бүх улирлын тосонд хамаарна.

Гидравликийн гүйцэтгэлд зуурамтгай чанар үзүүлэх нөлөө

Шингэний зуурамтгай байдлын коэффициентийг тодорхойлох нь шинжлэх ухаан, боловсролын ач холбогдолтой төдийгүй чухал практик ач холбогдолтой юм. Гидравлик системд ажлын шингэн нь зөвхөн насосоос гидравлик хөдөлгүүрт энергийг шилжүүлэхээс гадна эд ангиудын бүх хэсгийг тослохоос гадна үрэлтийн хосоос үүссэн дулааныг зайлуулдаг. Ажлын шингэний зуурамтгай чанар нь ажлын горимд тохирохгүй байх нь бүх гидравлик системийн үр ашгийг ноцтойгоор бууруулдаг.

Ажлын шингэний өндөр зуурамтгай чанар (маш өндөр нягтралтай тос) нь дараахь сөрөг үзэгдлүүдэд хүргэдэг.

• Гидравлик шингэний урсгалын эсэргүүцэл нэмэгдэж байгаа нь гидравлик системд хэт их даралтын уналт үүсгэдэг.
• Хяналтын хурд ба идэвхжүүлэгчийн механик хөдөлгөөнийг удаашруулах.
• Шахуурга дахь кавитацийн хөгжил.
• Гидравлик савны тосноос агаар ялгарах нь тэг буюу хэт бага.
• Шингэний дотоод үрэлтийг даван туулахын тулд эрчим хүчний өндөр зардлаас болж гидравликийн эрчим хүчний мэдэгдэхүйц алдагдал (үр ашгийн бууралт).
• Насосны ачаалал нэмэгдэж байгаатай холбоотойгоор машины үндсэн хөдөлгөгчийн эргэлтийн хүч нэмэгддэг.
• Үрэлтийн өсөлтөөс үүдэлтэй гидравлик шингэний температурын өсөлт.

Тиймээс зуурамтгай чанарын коэффициентийн физик утга нь тээврийн хэрэгсэл, машин, тоног төхөөрөмжийн эд анги, механизмд үзүүлэх нөлөөнд (эерэг эсвэл сөрөг) оршдог.

Гидравлик эрчим хүчний алдагдал

Ажлын шингэний бага зуурамтгай чанар (бага нягтралтай тос) нь дараахь сөрөг үзэгдлүүдэд хүргэдэг.

• Дотоод алдагдал ихэссэний үр дүнд насосны эзэлхүүний үр ашгийн бууралт.
• Бүхэл бүтэн гидравлик системийн гидравлик бүрэлдэхүүн хэсгүүд - насос, хавхлага, гидравлик хавхлага, гидравлик мотор зэрэгт дотоод алдагдал ихсэж байна.
• Үрэлтийн хэсгүүдийг тослоход шаардлагатай ажлын шингэний зуурамтгай чанар хангалтгүйгээс шахуургын нэгжийн элэгдэл нэмэгдэж, шахуурга гацах.

Шахах чадвар

Аливаа шингэнийг даралтын дор шахдаг. Механик инженерийн гидравликт ашигладаг тос, хөргөлтийн бодисын хувьд шахалтын процесс нь түүний эзэлхүүн дэх шингэний масстай урвуу хамааралтай болохыг эмпирик байдлаар тогтоосон. Шахалтын харьцаа нь ашигт малтмалын тосны хувьд өндөр, усны хувьд хамаагүй бага, синтетик шингэнд хамаагүй бага байдаг.

Энгийн нам даралтын гидравлик системд шингэний шахалт нь анхны эзэлхүүнийг багасгахад үл тоомсорлодог. Гэхдээ өндөр даралтын гидравлик хөтөч, том гидравлик цилиндр бүхий хүчирхэг машинуудад энэ үйл явц мэдэгдэхүйц илэрдэг. Гидравликийн хувьд 10.0 МПа (100 бар) даралттай үед эзлэхүүн нь 0.7% -иар буурдаг. Үүний зэрэгцээ шахалтын эзэлхүүний өөрчлөлт нь кинематик зуурамтгай чанар, тосны төрлөөс бага хэмжээгээр нөлөөлдөг.

Дүгнэлт

Зуурамтгай байдлын коэффициентийг тодорхойлох нь шингэн эсвэл хийн найрлага, даралт, температурын өөрчлөлтийг харгалзан янз бүрийн нөхцөлд тоног төхөөрөмж, механизмын ажиллагааг урьдчилан таамаглах боломжийг олгодог. Түүнчлэн эдгээр үзүүлэлтүүдийг хянах нь газрын тос, байгалийн хийн салбар, нийтийн аж ахуй болон бусад салбарт хамааралтай.

Усны зуурамтгай чанар нь бидний өдөр бүр харьцдаг манай гаригийн хувьд усны маш чухал шинж чанар юм.

Бид материалдаа "усны зуурамтгай чанар" гэсэн товч тодорхойлолтыг аль хэдийн өгсөн. Энэ материалд бид энэ нэр томъёоны илүү нарийвчилсан тодорхойлолтыг өгөх болно.

Шингэний зуурамтгай чанар гэж юу вэ

Зуурамтгай чанар нь шингэн шинж чанартай бүх бодист байдаг. Шингэн чанар гэдэг нь тухайн бодисын бусад хэсгүүдтэй харьцуулахад тухайн бодисын зарим хэсгүүдийн хөдөлгөөн/шилжилт юм. Бөөмийн хооронд үүсдэг дотоод үрэлтийн хүчнээс болж зуурамтгай чанар нь шингэн үүсэх процессыг эсэргүүцдэг. Энэ найрлага нь хийн болон шингэн бодисын хувьд үнэн юм. Хатуу бодисын зуурамтгай чанар нь арай өөр шинж чанартай бөгөөд тусад нь тайлбарласан болно.

Шингэний зуурамтгай чанар нь кинематик зуурамтгай чанар ба динамик гэсэн хоёр төрөлд хуваагддаг бөгөөд үүнийг үнэмлэхүй эсвэл энгийн гэж нэрлэдэг.

Усны зуурамтгай чанар нь уусмалын концентраци, даралт, температураас хамаарна.

Усны зуурамтгай чанар дахь гажиг нь температур эсвэл даралт нэмэгдэх тусам буурдагт илэрдэг.

Усны динамик ба кинематик зуурамтгай чанар (шингэн)

Динамик зуурамтгай чанар- 1 см 2 талбайтай давхарга 1 см / сек хурдтайгаар 1 см зайд шилжих үед усны урсгалын эсэргүүцлийг тодорхойлдог утга.

Динамик зуурамтгай чанарыг дараах нэгжээр хэмждэг.

• Олон улсын нэгжийн систем (SI) - хэмжих нэгж Па s (паскал секунд);
• GHS систем нь "тодорхой" хэмжилтийн нэгж юм.

Кинематик зуурамтгай чанар нь өөрийн таталцлын хүчээр усны "шингэн чанар" -ын эсэргүүцлийн хэмжээг тодорхойлдог утга юм. Кинематик зуурамтгай чанарыг Стоксоор тооцдог бөгөөд Динамик зуурамтгай чанарыг түүний нягтын харьцаагаар тодорхойлно.

Жишээлбэл, 0 ° C-ийн температурт усны кинематик зуурамтгай чанар нь 1.789 10 6, м 2 / с-тэй тэнцүү байна.

Усны зуурамтгай чанар

Манай гариг ​​дээр болж буй үйл явцын хувьд зуурамтгай чанар нь маш их ач холбогдолтой юм. Нэг материалын дотор түүний бүх илрэлийг дүрслэх нь ердөө л боломжгүй юм.

Тиймээс бид хүмүүсийн хувьд хамгийн чухал нь:

• Усны зуурамтгай чанар нь бүх амьд амьтан, түүний дотор хүн төрөлхтний цусны зуурамтгай чанарыг тодорхойлдог;
• Хэрэв усны зуурамтгай чанар бага байсан бол хүний ​​хялгасан судасны нарийн бүтэц нурах болно;
• Усны нягтралын хэвийн бус байдлаас шалтгаалан газрын доорхи ус, түүний дотор дэлхийн гадаргуу руу шилжиж болно;
• Харьцангуй бага зуурамтгай чанараас шалтгаалан ус нь маш шингэн бөгөөд их хэмжээний ууссан болон түдгэлзүүлсэн тоосонцорыг тээвэрлэх чадвартай;

Усны бусад шинж чанаруудын нэгэн адил зуурамтгай чанар нь манай гаригийн хувьд зайлшгүй чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Хүснэгт 15.5

Зарим шингэний кинематик зуурамтгай чанар 20° (Хадгман C.D., 1965)

Ус нь усанд сэлэгчдийн ахиц дэвшилд саад болдог. Шингэний динамикийн хувьд Рейнольдсын тоог шингэний хөдөлгөөнийг тооцоолоход ашигладаг. Рейнольдсын тоо нь хэмжээсгүй хэмжигдэхүүн бөгөөд шингэний нягт ба зуурамтгай чанар юм. Тэгээд- биетэй харьцуулахад түүний хөдөлгөөний хурд ба a - тодорхой урт.

Рэйнолдсын тоо ижил байвал ижил хэлбэртэй биетүүдийн эргэн тойрон дахь урсгалын бүтэц ижил байх дүрмийг бид түүний чөлөөт гадаргуугийн ойролцоох шингэний үйл ажиллагааны талаар ярьж байгаа тохиолдолд хэрэглэхгүй.

Рейнольдсын тоог кинематик зуурамтгай чанар гэж нэрлэдэг хэмжигдэхүүнээр илэрхийлэхэд тохиромжтой.

Ихэнх тохиолдолд шингэн дотор хөдөлж буй биед үзүүлэх хүчийг хэмжихэд хэцүү байдаг. Үүнтэй холбогдуулан салхины хонгил, гидродинамик хоолойг туршилтанд ашигладаг.

Чирэх. AtБие шингэн дотор хөдөлж байх үед түүний хөдөлгөөнийг удаашруулах хүч үйлчилдэг. Энэ хүчийг татах гэж нэрлэдэг. Түүний хэмжээ нь шингэний шинж чанар, хөдөлгөөнт биеийн хэмжээ, хэлбэр, хурд зэргээс хамаарна.

Салхины хонгилд хийсэн туршилтаас харахад ижил хэлбэрийн бие эсвэл өөр өөр биетүүдийн таталцлыг D нь таталцал гэсэн томъёогоор тодорхойлж болно. Р- шингэний нягт, Тэгээд- биетэй харьцуулахад шингэний хөдөлгөөний хурд, A - шинж чанар ба C d - биеийн хэлбэр, Рейнольдсын тооноос хамаардаг чирэх коэффициент гэж нэрлэгддэг утга.

Харамсалтай нь ямар ч биеийн галбирт тохирсон А-гийн нэг тодорхойлолт байдаггүй. Дараахь газруудыг ашигладаг.

1) урд талын талбай, өөрөөр хэлбэл урсгалын чиглэлтэй перпендикуляр биеийг хавтгай дээрх проекцын талбай. Өндөртэй цилиндрийн хувьд hба радиус Г,урд талын талбай нь тэнцүү байх болно πr 2,цилиндрийн тэнхлэг нь урсгалтай параллель байвал ба 2 цаг,хэрэв перпендикуляр байвал;

2) хамгийн том төсөөллийн талбай, өөрөөр хэлбэл түүний талбай хамгийн их байх чиглэлийн проекц; энэ хэмжигдэхүүнийг далавчны профайлын эргэн тойрон дахь урсгалтай ажиллахад ашигладаг; урд талын хэсэгтэй харьцуулахад профиль хазайсан үед өөрчлөгддөггүй давуу талтай;

3) биеийн нийт гадаргуу. Нимгэн хавтангийн хувьд энэ нь түүний хоёр талын нийт талбай байх болно гэдгийг санах нь зүйтэй.

Хэрэв эргэлзэж байвал үүнийг зааж өгөх нь чухал юм альэдгээр хэсгүүдээс C коэффициентийг тооцоолоход ашигласан

Зураг дээр. Зураг 15.34-т янз бүрийн хэлбэрийн биетүүдийн эсэргүүцлийн коэффициент C d-ийн Рейнольдсын тооноос хамаарах муруйг үзүүлэв.

Бүх коэффициентийг урд талын талбайд үндэслэн тооцоолсон.

Дискнээс бусад бүх биеийн Рейнольдсын тоог урсгалын чиглэлд хэмжсэн уртаас ердийн аргаар тодорхойлсон; дискний хувьд энэ нь урсгалд перпендикуляр байрладаг хэдий ч түүний диаметрээр тодорхойлогддог.

Усан сэлэлтийн тамирчдын талаар ажил хийгдээгүй тул бид Т.О. Ланг, К.С. Норрис (1966), Р.Александр (1968) далайн гахайг судлах замаар олж авсан. Богино "шидэлт"-ээр далайн гахай 830 см/с (ойролцоогоор 16 зангилаа), 610 см/с (12 зангилаа) хурдтай бол 1 минут орчим сэлж чаддаг болохыг тогтоожээ. Дельфин (Турбиопсгилли) 191 см урттай байсан тул эдгээр хурдны эхнийх нь Рейнольдсын тоо 830 191 / 0.01 = 1.6 10 7 байв. Дельфиний дүр төрхийг сайтар боловсруулсан. Арьс нь маш гөлгөр, үсгүй байдаг. Бүх зүйл бага хэмжээний чирч байгааг харуулж байна.

Цагаан будаа. 15.34.Хөдөлгөөний чиглэлд перпендикуляр байрласан дискний эсэргүүцлийн коэффициентийн Рейнольдсын тооноос хамаарах хамаарал; тэнхлэгт перпендикуляр хөдөлж буй сунасан цилиндрийн хувьд; Бөмбөлөг болон түүний тэнхлэгийн дагуу хөдөлж буй жигд биетийн хувьд (R. Alexander, 1970)

830 см/с-ийн хурдтай сэлж буй далайн гахайн таталтын хэмжээ, булчингаас нь бий болсон хүчийг тооцоолохыг хичээцгээе. 191 см урт далайн гахайн урд талын талбай нь ойролцоогоор 1100 см2 байх магадлалтай. Ойролцоогоор 1.6-10 7-ийн Рейнольдсын тоогоор хялбаршуулсан биеийн чирэх коэффициент нь 0.055-тай ойролцоо байна. Эдгээр утгыг тэгшитгэлд орлуулах

Манай далайн гахайн татах хүч нь ойролцоогоор 1/2 (830) 2 1100 0.055 = 2.0-10 7 dynes болохыг бид олж мэдэх болно. Хүч нь эсэргүүцлийн хурдыг үржүүлсэнтэй тэнцүү, өөрөөр хэлбэл энэ тохиолдолд 830 2.0 10 7 эрг/с буюу 1660 Вт байна. Гэсэн хэдий ч далайн гахайн усанд сэлэх үед үр ашиг нь 100% хүрч чадахгүй тул булчингаас илүү их хүч шаардагдана; тиймээс энэ нь 2000 Вт-аас бага байх боломжгүй. Дельфин 89 кг жинтэй бөгөөд үүнээс усанд сэлэх булчингууд нь ойролцоогоор 15 кг жинтэй байдаг. Тиймээс булчингийн хүч ойролцоогоор 130 Вт / кг байх ёстой. Энэ нь унадаг дугуйн эргометр дээр ажиллах үед хүний ​​булчин хөгжүүлэх дээд хүчнээс 3 дахин их юм.

Чирэх нь шингэн дотор хөдөлж буй эсвэл урсгалд байгаа биед үйлчилдэг цорын ганц гидродинамик хүч биш юм. Тодорхойлолтоор энэ нь биетэй харьцуулахад шингэний хөдөлгөөний хурдтай ижил чиглэлтэй байдаг. Тэгш хэмтэй бие нь тэгш хэмийн тэнхлэгийн дагуу хөдөлж байх үед түүнд үйлчлэх гидродинамик хүч нь шулуун чиглэж, чирэх хүчийг илэрхийлдэг. Харин тэгш хэмтэй бие нь тэгш хэмийн тэнхлэгт тодорхой өнцгөөр хөдлөхөд гидродинамик хүч нь түүний замд өнцгөөр үйлчилдэг. Үүнийг хоёр бүрэлдэхүүн хэсэг болгон задалж болох бөгөөд тэдгээрийн нэг нь арагшаа чиглүүлж, чирэх хүчийг илэрхийлдэг бол нөгөө нь эхнийхтэй нь зөв өнцгөөр ажилладаг.

Усан сэлэлтийн эрч хүч.Хүн усанд сэлэхдээ түүгээр хөдөлж (сэлж) байхын тулд усанд тодорхой хэмжээний энерги өгдөг. Энэ нь долгион үүсгэж, түүнд өгсөн бүх энергийг дулаан хэлбэрээр алдаж, усны гадаргуу дахин тайван болно. Усанд сэлэх үед ийм байдлаар зарцуулсан энерги нь усанд сэлэгчийн биеийн алдагдсан дулааныг нэмээд хийсэн ажлыг илэрхийлдэг.

Зуурамтгай чанарШингэний сонгосон эзэлхүүний гадаргуутай шүргэгч хүчийг, өөрөөр хэлбэл зүсэх хүчийг эсэргүүцэх чадварыг нэрлэдэг.

Шингэнийг хавтгай хана дагуу урсгана (Зураг 1). Ханан дээрээс тоормослохын улмаас шингэний давхаргууд өөр өөр хурдтайгаар хөдөлдөг бөгөөд тэдгээрийн утга нь хананаас холдох тусам нэмэгддэг.

Алсын зайд хөдөлж буй хоёр давхаргыг авч үзье
бие биенээсээ. Хурдны зөрүүгээс болж В давхарга нь А давхаргатай харьцуулахад тодорхой хэмжээгээр шилждэг
нэгж цаг тутамд. Хэмжээ
B давхаргын А давхарга дээрх үнэмлэхүй шилжилт ба – хурдны градиент (харьцангуй зүсэлт эсвэл суналтын хурд). Шилжилтийн стресс

Зураг 1

энэ хөдөлгөөний үед үүсэх (нэгж талбайд ногдох үрэлтийн хүчийг) гэж тэмдэглэнэ . Шилжилтийн ачаалал ба деформацийн хурд хоорондын хамаарлыг хатуу биет дэх зүсэлтийн үзэгдэлтэй зүйрлэн бичнэ.

(10)

эсвэл давхаргууд хоорондоо хязгааргүй ойрхон байвал бид Ньютоны наалдамхай үрэлтийн хуулийг авна.

(11)

Хэмжээ Шингэний тангенциал шилжилтийн эсэргүүцлийг тодорхойлдог , динамик зуурамтгай чанар гэж нэрлэдэг. Хэвийн дагуу (хоолойн хана эсвэл түүний тэнхлэгээс) зайг тоолох чиглэлийн сонголтоос хамааран хурдны градиент эерэг эсвэл сөрөг байж болно. Гарын үсэг зурах (11) томъёонд зүсэлтийн хүчдэл эерэг байхаар авна.

Шингэн дэх дотоод үрэлтийн хүч

(12)

өөрөөр хэлбэл энэ нь динамик зуурамтгай чанар, үрэлтийн давхаргын талбайтай шууд пропорциональ байна.
болон хурдны градиент.

SI системд динамик зуурамтгай байдлын коэффициент нь хэмжээстэй байдаг . GHS системд динамик зуурамтгай байдлын коэффициентийн нэгжийг авдаг тайван (Pz).Хэмжээ тайван–
Тиймээс,
эсвэл

Ихэнхдээ тооцоололд өргөдөл гаргах кинематикзуурамтгай чанар,

. (13)

Энэ коэффициент нь зөвхөн кинематик параметрийн хэмжлийн нэгжийг багтаасан бөгөөд хүчний нэгжийг оруулаагүй тул "кинематик" гэсэн нэрийг авсан.

SI системд кинематик зуурамтгай байдлын коэффициентийг (м 2 / с), GHS системд - см 2 / с эсвэл хэмждэг. Стокс(Гэгээн). 100 дахин бага утга Стокс, дуудсан центистокс.

Практикт дурдсан шингэний зуурамтгай чанарыг хэмжих нэгжийн хамт тэдгээрийг ашигладаг нөхцөлтЗагасчны зэрэг(0 E), зуурамтгай чанарыг хэмжих хэрэгслийн нэг болох Энглер вискозиметрээр тодорхойлно.

Доод уламжлалт зэрэгтэй Энглердуусах хугацааны хамаарлыг ойлгох
м 3 (200 см 3) туршилтын шингэнийг өгөгдсөн температурт конус ёроолтой гуулин цилиндр савнаас 2.8 мм-ийн диаметртэй тохируулсан нүхээр дамжуулан ижил савнаас урсах хугацаа хүртэл.
м 3 нэрмэл ус 20 0 С-ийн температурт.

Мэдэгдэж буй зуурамтгай чанар дээр үндэслэн Энглерийн уламжлалт зэрэг, кинематик зуурамтгай байдлын коэффициент, , томъёогоор тодорхойлно

. (14)

Шингэний зуурамтгай чанар нь температураас ихээхэн хамаардаг. Энэ тохиолдолд дуслын шингэний зуурамтгай чанар нь температур нэмэгдэх тусам буурч (Хүснэгт 2), хийн зуурамтгай чанар нэмэгддэг. Үүнийг дусал шингэн ба хийн зуурамтгай чанар өөр өөр байдагтай холбон тайлбарлаж байна. Хийн хувьд дулааны хөдөлгөөний дундаж хурд ба молекулуудын чөлөөт зам нь температур нэмэгдэх тусам нэмэгддэг бөгөөд энэ нь зуурамтгай чанарыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Дусал шингэнд молекулууд зөвхөн дундаж байрлалыг тойрон хэлбэлзэж чаддаг. Температур нэмэгдэхийн хэрээр молекулуудын чичиргээний хөдөлгөөний хурд нэмэгддэг. Энэ нь тэдгээрийг барьж буй холбоосыг даван туулахад хялбар болгож, шингэн нь илүү хөдөлгөөнтэй, бага наалдамхай болдог.

Хүснэгт 2 - Өөр өөр температурт усны кинематик зуурамтгай байдлын коэффициент

	ν , см 2 / с		ν , см 2 / с		ν , см 2 / с		ν , см 2 / с		ν , см 2 / с		ν , см 2 / с

Даралт дахь дусал шингэний зуурамтгай байдлын кинематик коэффициент
даралтаас сул хамаардаг. Хүснэгт 3-т зарим шингэний кинематик зуурамтгай байдлын коэффициентийн утгыг харуулав.

Хүснэгт 3 - Зарим шингэний кинематик зуурамтгай байдлын коэффициент

Шингэн		ν , см 2 / с	Шингэн		ν , см 2 / с
Бүхэл бүтэн сүү			Усгүй глицерин
			Хөнгөн тос
			Хүнд тос
AMG-10 тос

Хийн кинематик зуурамтгай чанар нь даралт ихсэх тусам буурдаг.

Асуулт:

Сайн уу? Та надад хэлж чадах уу, би үүнийг хаанаас ч олохгүй байна, бага ба сөрөг температурт 1.15-1.2 г/см3 нягттай давстай усны зуурамтгай чанар хэд вэ? Жишээ нь -20 хэмд? Урьдчилан баярлалаа. Руслан

Хариулт:

Сайн байна уу, эрхэм Руслан!

Усны динамик зуурамтгай чанар нь температураас ихээхэн хамаардаг боловч даралтаас бараг хамаардаггүй. t°С = 0°С, μ = 1.793·10 3 Па·с-ийн хувьд туршилтаар олж авсан цэвэр усны энэ коэффициентийн утга. Динамик зуурамтгай байдлын коэффициентийг тооцоолохдоо Пуазейлийн эмпирик томъёог ашиглана.

μ = 0.000183/(1 + 0.0337т + 0.000221т 2),
t нь усны температур.

Давстай усны динамик зуурамтгай чанар нь цэвэр усныхаас бага зэрэг ялгаатай байдаг. Жишээлбэл, t = 20 ° C ба S = 25‰ үед энэ нь 1.052·10 -3 Па·с, цэвэр усны хувьд - 1.003·10 -3 Па·с, өөрөөр хэлбэл ойролцоогоор 5% -иар их байна.

Тооцооллын олон томьёо нь динамик зуурамтгай чанар μ коэффициентийг шингэний нягтрал ρ ба кинематик зуурамтгай чанар (кинематик зуурамтгай чанар) гэж нэрлэдэг харьцааг агуулдаг болохыг тэмдэглэх нь зүйтэй.
ν = μ/ρ

Зуурамтгай байдлын коэффициентүүдийн утгууд температур нэмэгдэх тусам мэдэгдэхүйц буурдаг.

Шингэний зуурамтгай чанарыг мөн вискозиметрээр тодорхойлж болно. Ийм төхөөрөмжүүдийн хэд хэдэн төрөл байдаг. Урсгалын зарчимд суурилсан хамгийн энгийн талбайн вискозиметрт, жишээлбэл, 500 см 3 эзэлхүүнтэй туршилтын уусмалыг юүлүүрт хийнэ, түүний зуурамтгай чанарыг тодорхойлох шаардлагатай. Туршилтын уусмалын юүлүүрээс гарах температур ба цаг хугацааг хэмжинэ T r; дараа нь нэрмэл усыг ижил температурт (ихэвчлэн 20 ° C) юүлүүрт цутгаж, түүний дуусах хугацааг T тодорхойлно. Хандлага

Харьцангуй зуурамтгай чанар байдаг (наалдамхай шингэний хувьд энэ нь үргэлж 1-ээс их байдаг).

Усны зуурамтгай чанар нь температур нэмэгдэх тусам мэдэгдэхүйц буурдаг: жишээлбэл, усны температур 0-ээс 100 0 С хүртэл нэмэгдэхэд зуурамтгай чанар нь ойролцоогоор 8 дахин буурдаг. Агаар мандлын хэвийн даралтын үед температураас хамаарч усны зуурамтгай чанарын кинематик коэффициентийг тодорхойлох хүснэгтийг эмхэтгэсэн.

Температураас хамаарч усны утга v m 2 /s

t°C	0	2	4	6	8
0	179	167	157	147	138
10	131	124	117	112	106
20	101	96	92	87	84
30	80	75	72	69	67
40	66	62	60	58	56
50	56	52	51	49	48

Үүнээс гадна шингэний зуурамтгай чанар нь даралтаас хамаарна. 2·10 7 Па хүртэлх даралттай үед усны зуурамтгай чанарын өөрчлөлт нь ач холбогдолгүй бөгөөд ихэвчлэн тооцоололд тооцдоггүй.

Усны зуурамтгай чанар нь температураас хамаарах талаархи лавлагаа мэдээллийг дараахь лавлах номонд өгсөн болно.
Ривкин С.Л. Усны термофизик шинж чанарууд www.oglibrary.ru/data/demo/6263/62630003.html
Химич Никольскийн лавлах B.P. lib.mexmat.ru/books/12114

Усны физик шинж чанар

Янз бүрийн температурт усны нягтрал

Температур	Нягт
o C	кг/м 3
0	999,9
5	1000
10	999,7
20	998,2
30	995,7
40	992,2
50	988,1
60	983,2
70	977,8
80	971,8
90	965,3
100	958,4

Өөр өөр температурт усны динамик ба кинематик зуурамтгай чанар

Температур	Динамик зуурамтгай чанар	Кинематик зуурамтгай чанар
o C	(N.c/m2) x 10 -3	(м2/с) x 10 -6
0	1,787	1,787
5	1,519	1,519
10	1,307	1,307
20	1,002	1,004
30	0,798	0,801
40	0,653	0,658
50	0,547	0,658
60	0,467	0,475
70	0,404	0,413
80	0,355	0,365
90	0,315	0,326
100	0,282	0,294

Янз бүрийн температурт усны үндсэн физик шинж чанарууд

Температур	Нягт	Тусгай дулаан багтаамж, C p	Дулааны шугаман тэлэлтийн коэффициент	Прандтл дугаар
o C	кг/м 3	кЖ/(кг.К)	(1/К) x 10 3	-
0	999,9	4,217	-0,07	13,67
20	998,2	4,182	0,207	7,01
40	992,1	4,179	0,385	4,34
60	983,2	4,185	0,523	2,99
80	971,8	4,197	0,643	2,23
100	958,4	4,216	0,752	1,75