ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Классификация и общие свойства неньютоновских жидкостей из "Общий курс процессов и аппаратов химической технологии" Расчетная схема представлена на рис.2.24. Тонкая пленка постоянной толщины 5 стационарно движется под действием собственного веса по плоской вертикальной стенке — вдоль оси г (здесь она направлена вниз). Введем ряд упрощающих допущений. [c.186] Решать задачу можно исходя из уравнения Навье — Стокса как указано в разд.2.2.4, в случае ламинарных течений в силу простоты (линейности) связей это уравнение часто (при наличии упрощений, подобных сформулированным выше) удается проинтегрировать. [c.186] Таким образом, для вертикального ламинарного гравитационного течения пленки без взаимодействия с газовым потоком характерен параболический скоростной профиль жидкости с максимумом на свободной поверхности (см. эпюру скоростей на рис. 2.24). [c.188] Второе из этих выражений записано для удельного расхода жидкости, т.е. приходящегося на единицу ширины пленки величину Куд называют линейной плотностью орошения. Заметим при течении пленки внутри круглой вертикальной трубы Ь = пс1. [c.188] Если рассматривать гравитационное течение пленки по наклонной плоскости (угол к горизонту а), то изменится лишь внешняя массовая сила вместо g в исходном уравнении будет фигурировать составляющая силы тяжести вдоль стенки g 51п1х. [c.189] Опыты показывают, что режим остается ламинарным, а полученные выше выражения — справедливыми при Кспл 20. Однако качественно характер установленных связей сохраняется и при больших значениях Ке л, когда движение пленки становится волновым (его еще именуют псевдоламинарным). Этот режим, наблюдаемый в диапазоне 20 Ке 1500, отличается образованием продольных волн на свободной поверхности пленки. Показано, что такой режим течения оказывается энергетически выгодным при одинаковых расходах V средняя скорость течения повышается, средняя толщина пленки уменьшается — в сравнении с рассчитанными по формулам для ламинарного режима. Для указанного диапазона Ке л установлено чтобы формулы типа (2.43) — (2.43а) сохранили необходимую точность, в них следует заменить множитель 3 на 2,4. [c.189] При КСпл свыше 1500 режим течения становится переходным, а при Ке л 2000 — турбулентным. В этом случае распределение скоростей следует закону стенки (2.26) анализ течения необходимо вести по приведенной выше канве, исходя из этого закона. [c.189] В тех случаях, когда взаимодействием газа со свободной поверхностью пленки пренебречь нельзя (из-за его течения с достаточно высокими скоростями — на уровне нескольких метров в секунду), скоростной профиль ламинарно стекающей пленки деформируется (по-разному — в зависимости от направления и скорости газового потока). Причина — появление напряжения трения тг на свободной поверхности пленки (при восходящем движении газа считается Т5 О, при нисходящем — та 0). Для разных значений безразмерного комплекса выражающего соотнощение сил трения на свободной поверхности и веса пленки, получаются различные профили скоростей. Детально характеристики пленочного течения при взаимодействии с газовым потоком рассмотрены в литературе . [c.190] Последующее определение и , связи И и 5 ведется в изложенной выше последовательности. [c.190] Значения Т5 определяются либо из эксперимента (в литературе приводятся эмпирические формулы), либо на основе анализа закономерностей движения газового потока, омывающего свободную поверхность пленки. [c.190] Строго говоря, при взаимодействии свободной поверхности пленки с газовым потоком из-за гидравлического сопротивления движению последнего уже нельзя считать др/дг = 0 надо учитывать упомянутое взаимодействие не только в граничных условиях, но и в исходных уравнениях. [c.190] Разумеется, вязкость ц, как и ряд других реологических характеристик ЖИДКОСТИ, изменяется с температурой этот вопрос выходит за пределы анализа, поскольку в данной главе рассматриваются изотермические течения. [c.191] Раздел гидравлики, описывающий течение таких — неньютоновских — жидкостей, является частью более общей научной дисциплины, называемой реологией (последняя охватывает изучение механических свойств различных рабочих тел — от газов и ньютоновских жидкостей до твердых тел, следующих и не следующих закону Гука). Течение неньютоновских жидкостей в условиях преобладания сил вязкости (именно такой случай практически интересен) называется пластичным. Для него характерно изменение в поперечном сечении канала. [c.192] Для математического описания поведения неньютоновских жидкостей уравнений (1.9) или (2.45) недостаточно необходимо отразить воздействие основных факторов на либо с помощью конкретных зависимостей выразить связи с дк,Удп. Такие описания (модели они носят феноменологический или эмпирический характер) относительно просты для стационарных жидкостей (отсутствует влияние времени) и более сложны для нестационарных. Ниже будут рассмотрены стационарные жидкости, что позволит в дальнейшем установить закономерности их пластичного течения нестационарные жидкости лишь качественно охарактеризованы. [c.192] Такие жидкости получили название бингамовских. К их числу относятся, например, густые мелкодисперсные суспензии, пасты, некоторые шламы, масляные краски. [c.193] Диаграмма сдвига для бингамовских жидкостей изображена на рис. 2.25, б. (Подчеркнем эта и другие диаграммы на рис.2.25 изображены вне каких-либо масштабов, кривые лишь иллюстрируют ход зависимостей Хт от dw dn.) На диаграмме То — отрезок, отсекаемый на оси Тт при dw /dn = 0 постоянный коэффициент г , выражающий наклон прямой (2.46) к оси абсцисс (г = tgp), называется коэффициентом пластической вязкости (кратко — пластичностью). [c.193] При очень высоких усилиях и дw yдn начинают играть роль силы инерции с их нарастанием пластичный характер течения нарушается, потом и вырождается возникает турбулентное течение со всеми его особенностями и закономерностями. [c.193] Заметим ньютоновские жидкости можно трактовать как частный случай бингамовских (при то = 0) тогда пластичность л приобретает смысл динамической вязкости ц. Это означает, что аналитические выражения, характеризующие пластичное течение бингамовских жидкостей, при то = О (и с заменой л на а) должны переходить в уже известные (разд.2.2.4) закономерности ламинарного течения ньютоновских жидкостей. [c.193] Жидкости, для которых т , носят название псевдопластичных диаграмма сдвига для них изображена на рис.2.25, в. К их числу относятся, например, олигомеры, низкомолекулярные полимеры, растворы высокомолекулярных полимеров, некоторые суспензии с асимметричными частицами. [c.194] Поскольку т 1, то с ростом дК дп величина Цк уменьщается. Физически это объясняется ориентацией молекул или частиц своими большими осями в направлении течения жидкости. [c.194] Вернуться к основной статье