ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Вопросы для самоконтроля из "Процессы и аппараты химической технологии Часть 1" Из анализа закона Ньютона [уравнение (3.6)] следует, что вязкость жидкости ц не зависит от градиента скорости и постоянна при данной температуре. Такие жидкости принято называть ньютоновскими. К ним относятся все газы и чистые жидкости (и их смеси) с низкой молекулярной массой. [c.143] Если жидкости не подчиняются закону Ньютона и касательные напряжения выражаются более сложными зависимостями, чем уравнение (3.6), такие жидкости называют неньютоновскими. К ним относятся растворы полимеров, коллоидные растворы, суспензии и т. п. Структура неньютоновских жидкостей определяется характером взаимодействия их частиц. При отклонении этих жидкостей (систем) от равновесия (покоя) структура таких жидкостей нарушается, а их свойства зависят от прилагаемых усилий и скорости деформации. Законы деформации и движения неньютоновских жидкостей составляют предмет и задачи науки, которую называют реологией. Обычно реологические свойства неньютоновских жидкостей определяют экспериментально. [c.144] Вид уравнений (6.105)-(6.107) зависит от реологических свойств неньютоновских жидкостей. [c.144] Неньютоновские жидкости подразделяют на три основные группы. [c.144] К первой группе относятся вязкие (или стационарные) неньютоновские жидкости, для которых функция (6.105) не зависит от времени (рис. 6-27). По виду кривых течения различают следующие жидкости этой группы бингамовские, псевдопластичные и дилатантные. На рис. 6-27 приведена аналогичная зависимость и для ньютоновской жидкости (кривая 4). [c.144] Бингамовские жидкости (рис. 6-27, кривая 1) начинают течь только после приложения напряжения (т о-начальное напряжение сдвига, или предел текучести), превышающего предел текучести. При этом структура пластичной жидкости разрушается, и она ведет себя как ш ютоновская, т. е. зависимость от ёу/ёт для Ш1х также прямо пропорциональна. При снижении напряжения (т т ) структура бингамовских жидкостей восстанавливается, К бинга-мовским жидкостям относятся густые суспензии (различные пасты и шламы, масляные краски и т.п.). [c.145] Жидкости, реологические свойства которых описываются зависимостью (6.110), иногда называют степенными. [c.145] Для псевдопластичных жидкостей и 1 (для ньютоновских и = 1 и соответственно к = ц), т. е. кажущаяся вязкость уменьшается с увеличением скорости деформации. Кривая течения постепенно переходит в прямую с = оо при бесконечно большом градиенте ёу/ёт. [c.145] Дилатантные жидкости (рис. 6-27, кривая 5) содержат жидкую фазу в количестве, позволяющем заполнить в состоянии покоя или при очень медленном течении пустоты между частицами твердой фазы. При увеличении скорости частицы твердой фазы перемещаются друг относительно друга быстрее, силы трения между частицами возрастают, при этом увеличивается кажущаяся вязкость. Для дилатантных жидкостей показатель степени в уравнении (6,110) н 1. К дилатантным жидкостям относятся суспензии крахмала, силиката калия, различные клеи и др. [c.145] К тиксотропным жидкостям относятся многие красители, некоторые пищевые продукты (простокваша, кефир и т. п.), вязкость которых снижается при взбалтывашти. К реопектическим жидкостям можно отнести суспензии бентонитовых глин и некоторые коллоидные растворы. [c.146] К третьей группе относятся вязкоупругие, или максвелловские жидкости. Кажущаяся вязкость этих жидкостей уменьшается под воздействием напряжений, после снятия которых жидкости частично восстанавливают свою форму. К этому типу жидкостей относятся некоторые смолы и пасты тестообразной консистенции. [c.146] Для описания реологических свойств неньютоновских жидкостей предложено большое количество моделей и эмпирических уравнений, которые приводятся в специальной литературе. [c.146] Гидродинамика неньютоновских жидкостей. Для описания закономерностей движения неньютоновских жидкостей уравнения Навье-Стокса применять нельзя, поскольку кажущаяся вязкость зависит от скорости движения, и, следовательно, по сечению потока будет меняться не только скорость, но и кажущаяся вязкость. Вывод уравнений движения неньютоновских жидкостей приводится в специальной литературе. [c.146] Поскольку неньютоновские жидкости имеют большую кажущуюся вязкость, обычно для них характерно ламинарное движение. Вместе с тем при определенных условиях ламинарное движение неньютоновских жидкостей может переходить в турбулентное. Однако определение условий перехода является очень сложной задачей. Это объясняется тем, что вследствие изменения напряжения сдвига от нуля по оси канала до максимального-у его стенки-изменяется также и вязкость, от которой зависит критерий Ее. [c.146] Очевидно, что и профиль скоростей по сечению потока ненью-тоновских жидкостей вследствие особенностей их структуры должен быть специфичным. На рис. 6-28 представлен профиль скорости для жидкостей, поведение которых характеризуется степенным реологическим законом [уравнение (6.110)] при ламинарном режиме. При этом показатель степени составляет п — /з для псевдопластичной жидкости (кривая /), п = 1-для ньютоновской жидкости (кривая 2) и и = 3-для дилатантной жидкости (кривая ). [c.147] При = 1 и /с = модифицированный Ке трансформируется в обычное выражение критерия Рейнольдса. [c.147] Более подробно вопросы реологии и гидродинамики неньютоновских жидкостей рассмотрены в специальной литературе. [c.147] Вернуться к основной статье