Ньютондық емес сұйықтықтардың ағуы

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

Баяндама

«Ньютондық емес сұйықтықтардың ағуы»

Орындаған:

Қабылдаған:

Қарағанды

2019-2020 оқу жылы

Ньютондық емес сұйықтықтардың ағуы

Егер оның қозғалатын сұйықтықтағы тұтқырлығы тек оның табиғаты мен температурасына байланысты болса және жылдамдық градиентіне тәуелді болмаса (градиент белгілі бір шаманың жылдам өсу бағыты, бұл жағдайда жылдамдық), онда мұндай сұйықтықтар Ньютон деп аталады. Нақты сұйықтықтар Ньютондық және Ньютондық емес болуы мүмкін. Ньютон сұйықтарында бір сұйықтық қабаты екіншісіне қарағанда жылжу кезінде, жылжу кернеуі ығысу жылдамдығына пропорционал болады. Салыстырмалы тынығу кезінде бұл кернеулер нөлге тең болады.

Бұл үлгіні 1686 жылы Ньютон орнатқан, сондықтан бұл сұйықтықтар (су, май, бензин, керосин, глицерин және т. б. ) Ньютон сұйықтары деп аталады. Ньютондық емес сұйықтықтардың үлкен қозғалғыштығы жоқ және Ньютон сұйықтықтарынан тыныштық кернеулерінің (ішкі үйкеліс) болуымен ерекшеленеді.

Ньютондық емес сұйықтықтардың қозғалыс заңдары бірқатар ерекшеліктерге ие. Қарапайым немесе Ньютондық емес сұйықтықтар үшін ығысу кернеуі τ және жылдамдық градиенті $\frac{dw}{dn}$ арасындағы қатынас теңдеу бойынша, тұтқырлық µ-ке тең тангенсі бар шығу арқылы өтетін түзу көрсетілген.

Ньютондық емес сұйықтықтардың берілген температура мен қысымдағы тұтқырлығы тұрақты болмайды, бірақ сұйықтықтың жылжу жылдамдығына, оның ұзақтығына немесе сұйықтықтың «тарихына», сондай-ақ аппараттың құрылысына байланысты өзгереді.

Сондықтан, Ньютондық емес сұйықтықтарға τ-ң $\frac{dw}{dn}$ -ге тәуелділік қисық сызықты болады. Ағынның қисық сызығы деп аталатын осы тәуелділіктің формасы әртүрлі типтегі Ньютондық емес сұйықтықтар үшін ерекшеленеді.

Ньютондық емес сұйықтықтарды үш үлкен топқа бөлуге болады.

Бірінші топқа тұтқыр немесе стационарлы, ньютондық емес сұйықтықтар жатады. Бұл сұйықтықтар үшін $\frac{dw}{dn} = f(\tau)$ функциясы уақытқа тәуелсіз.

Осы функцияның түрі бойынша (ағын қисығы) осы топтағы сұйықтықтардың келесі түрлері бөлінеді.

а. Бингамалық пластикалық сұйықтықтар - төменгі ығысу кезінде 2 аздап қана өзгереді және ағыс шегі деп аталатын τ мәні τ ₀ -ге жеткенде ғана ағыла бастайды. Алдымен ағын бұрын мықты сұйықтық құрылымының бұзылуына сәйкес келеді деп саналады да, τ>τ ₀ кезінде ньютон сұйықтығы секілді бингамов сұйықтығы аға бастайды. Кернеудің τ<τ ₀ кері төмендеуімен бингам сұйықтығының құрылымы қалпына келеді.

б. Ньютондықтар сияқты ағып бастайтын псевдопластикалық сұйықтықтар τ-дің кіші мәндеріне ие, бірақ бұл сұйықтықтар үшін айқын тұтқырлық (µ _k ) деп аталатын ығысу кернеуінің жылдамдық градиентіне қатынасы τ мәніне тәуелді болады.

µ _k мәні $\frac{dw}{dn}$ өскен сайын азаяды және ағынның қисығы біртіндеп түзу сызыққа айналып, тұрақты шегі µ _∞ болады (шексіз үлкен ығысу кезіндегі тұтқырлық) .

Псевдопластикалық сұйықтықтар үшін µ _k өзгерістердің мысалы, көптеген полимерлердің ерітінділері немесе асимметриялық бөлшектері бар суспензиялар көбінесе олардың бөлшектерін (молекулаларын) сұйықтықтың қозғалыс бағытына бағыттаумен байланысты.

Осылайша ұзын полимер молекулалары біршама ығысу жылдамдығымен бір-біріне параллель тізбектерге тартылатын сияқты; нәтижесінде $\frac{dw}{dn}$ және τ мәндері бір-біріне пропорционал болады.

в. Псевдопластикалық сұйықтықтардан айырмашылығы, дилатантты сұйықтықтар τ-дің жоғарылауымен бірге $\frac{dw}{dn}$ де көтеріледі, дилатант сұйықтықтары псевдопластикалық сұйықтықтарға қарағанда азырақ кездеседі және көбінесе қатты құрамы бар суспензиялар болып табылады.

1-сурет. Кернеу мен ығысу жылдамдығы арасындағы тәуелділік (ағынның қисығы) . 1-ньютондық сұйықтық, 2-бингамалық сұйықтық. 3-псевдопластикалық сұйықтық, 4-дилатантты сұйықтықтар

Екінші топқа құрамына $\frac{dw}{dn}$ және τ арасындағы тәуелділік уақыт аралығында өзгеретін ньютондық емес сұйықтықтар кіреді. Осы сұйықтықтар үшін µ _k айқын тұтқырлық тек жылдамдық градиентімен ғана емес, сонымен бірге жылжу ұзақтығымен, яғни сұйықтықтың шығу тарихымен де анықталады.

Ауысу ұзақтығының әсер ету сипатына сәйкес сұйық, тикстроптық және реопексантты сұйықтықтар болып екі топқа бөлінеді.

Тиксотропты сұйықтықтар үшін белгілі бір мөлшердегі ығысу әсеріне әсер ету ұзақтығының артуымен құрылым бұзылып, сұйықтық жоғарылайды. Алайда, кернеуді алып тастағаннан кейін сұйықтықтың құрылымы біртіндеп қалпына келеді және ол ағуды тоқтатады. Мұндай сұйықтықтарға, мысалы, тикстропты қасиеттері оларды қолдануды жеңілдететін және вертикальды бетке қолданылатын бояу ағынын кешіктіретін көптеген бояулар жатады. Тиксотропия құбылысын айран, ашыған сүт және т. б. сияқты сүт өнімдерінің мысалында да байқауға болады