Магниттік тұтқырлық

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Кіріспе

Тұтқырлық - сұйықтар мен газдардың негізгі қасиеттерінің бірі. Мысалы, машиналарды майлау үшін жанармайды алдын ала тұтқырлығына қарап таңдап алады. Сұйық тұтқырлығының температураға байланыстылығын өте күшті болады. Себебі сұйықтың температурасы жоғарылап кризистік температураға жеткенде (мысалы, суды алсақ ол 1000с-та қайнап буға айналады) басқа фазаға өтеді. Әсіресе майлар тұтқырлығының тәуелділігі күшті, мысалы, температурасы 180 С-тан 400 С-қа дейін көтерілгенде кастор майының тұтқырлығы төрт еседей кемиді. Барлық нақты сұйықтардың бір қабаты екінші қабатымен салыстырғанда орын ауыстырса, онда азды-көпті үйкеліс күші пайда болады. Шапшаңырақ қозғалатын қабат тарапынан жай қозғалатын қабатқа үдетуші күш әсер етеді. Керісінше, жай қозғалатын қабат тарапынан шапшаң қозғалатын қабатқа бөгеуші күш әсер етеді. Бұл күштер ішкі үйкеліс күштері деп аталады, олар қабаттардың бетіне жүргізілген жанама бойымен бағытталады. Ішкі үйкеліс күшінің шамасы сұйық ағысының v жылдамдығы бір қабаттан екінші қабатқа көшкенде қаншалықты шапшаң өзгеретіндігіне тәуелді және қарастырылып отырған сұйық қабаты бетінің S ауданы неғұрлым үлкен болса, соғұрлым зор болады. Мысалы, бірінен-бірі Δh қашықтықтағы сұйықтың екі қабаты v1 және v2 жылдамдықпен ақсын (v1- v2=Δv) делік. Қабаттардың Δh арақашықтығын өлшегенде бағыт сол қабаттардың ағыс жылдамдығына перпендикуляр болсын. Сонда Δv/Δh шамасы бір қабаттан екінші қабатқа көшкенде жылдамдықтың қаншалықты шапшаң өзгеретіндігін көрсетеді, оны жылдамдық градиенті деп атайды. Ньютон алғаш рет сұйықтың екі қабатының арасындағы үйкеліс күші жылдамдықтар айырымы мен жанасып тұрған сұйық қабаттары бетінің ауданына тура пропорционал және сол қабаттардың ара қашықтығына кері пропорционал екендігін дәлелдеді. Тұтқырлық коэффициенті неғұрлым үлкен болған сайын сұйықтың идеал сұйықтан айырмашылығы мен үйкеліс күші соғұрлым үлкен болады. Бетінің ауданы 1 м2 сұйық қабаттарының әсерлесу кезіндегі тұтқырлық күші 1 Н болады. Әдетте η коэффициентін тұтқырлықтың абсолюттік коэффициенті деп атайды. Ал осы коэффициенттің берілген сұйықтың тығыздығына (ρ) қатынасы тұтқырлықтың кинетикалық коэффициенті делінеді Бұл тұтқырлық коэффициентіне кері шама, яғни 1/η - аққыштық коэффициенті деп аталады. Тұтқырлықтың СИ системасындағы өлшем бірлігі1 Па*с, СГС системасындағы тұтқырлық өлшем бірлігі пуаз деп аталады.

1. Тұтқырлықтың түрлері

Заттың тұтқырлығы Сұйық немесе газ түріндегі заттың ығыстыру деформациясына қарсылық көрсету қабілеті.

Судың тұтқырлығы Судың қозғалысы барысында оның үйкеліс күшін туындату қабілеті. Осы құбылыс ағыс жылдамдығы жоғарырақ судың аталған жылдамдық мөлшері төменірек суға әсер етуін қамтамасыз етеді. Судың тұтқырлығы температура мен сулы ерітіндінің үйірімділігіне тәуелді, оның мөлшері тұтқырлық коэффициентімен бағаланады.

Газ тұтқырлығы Бір-бірімен жарыса, бірақ әр түрлі жылдамдықтармен жылжыған газ қабаттары аралығында пайда болатын олардың ішкі үйкеліс күші (тұтқырлығы) .

Сұйықтың тұтқырлығы Сұйықтың қозғалысы барысында оның өз өңірінде үйкеліс күшін тудыру қабілеті. Сұйықтың тұтқырлығы қатты жылдамдықпен қозғалған сұйық қабаттарының қозғалысын азырақ жылдамдықпен қозғалған сұйық қабаттарына беруге қабілетті. Сұйықтың тұтқырлығының мөлшері температура көрсеткішіне және ерітіндінің үйірімділігіне тәуелді. Физикалық тұрғыдан сұйықтың тұтқырлығы тұтқырлық коэффицентімен бағаланады.

Динамиқалық тұтқырлық Динамиқалық тұтқырлық - газ немесе сұйықтықтың бір қабаттының екінші қабатына қатысты жылжу кедергісінің сандық сипаттамасы. Сұйықтың динамикалық түтқырлығы. Ауданы 1 см2 сұйық (су) қабатының 1 см/с жылдамдықпен 1 см қашықтыққа қозғалуына қарсылық көрсету күші.

Қойнауқаттық су тұтқырлығы Мөлшері температура мен ерітінді үйірімділігіне тәуелді болып келетін, судың қозғалысы барысында үйкеліс күшін тудыру қабілеті.

Қойнауқаттық мұнай тұтқырлығы Мұнайдың қойнауқаттық жағдайлардағы қозғалмалық дәрежесін анықтайтын, сөйтіп мұнай жатынын игеріп алудың өнімділігі мен тиімділігіне айтарлықтай әсер ететін сол мұнайдың өзіндік қабілеті. Бұл қабілеттің мәнін қысым мөлшерлерінде айырмашылықтар бар аралықтарда қойнауқаттық мұнай тамшыларының қозғалуына жасалатын кедергі деп түсіну керек. Бұл көрсеткіш әдетте динамикалық тұтқырлық бірлігімен өлшенеді.

Сұрыпталған мұнайдың тұтқырлығы Белгілі бір күш әсер еткенде газдан арылған қалыпты жағдайдағы мұнай тамшыларының қозғалыстарына жасалатын кедергі; кинаматикалық (см2/сек) немесе динамикалық тұтқырлықтар түрінде есепке алына отырып, әр түрлі мұнай жатындары үшін МПа. сек бірлігінің ондаған бөлігінен жүздеген, тіпті мыңдаған бөлігіне дейінгі аралықтарда өзгереді. Кинематиқалық тұтқырлық

Кинематиқалық тұтқырлық - газ немесе сұйықтықтын тығыздығына динамиқалық тұткырлықтың қатынасы.

Екпінді тұтқырлық Екпінді тұтқырлық - екпінді жүктеме әсерінен бұзылу үрдісі нәтижесінде қатты денелердің механиқалық энергияны сіңіруі.

2. Магниттік тұтқырлық

Магниттік тұтқырлық -Ферромагнетиктердегі Магниттік тұтқырлық
(магниттік қалдық әсер деп те атайды) - ферромагнетиктердің магниттік сипаттамалары (магниттелушілік, магниттік өтімділік, т. б. ) өзгерісінің сыртқы магнит өрісі кернеулігінің өзгерісінен уақыт бойынша қалуы. Магниттік тұтқырлық салдарынан үлгінің магниттелушілігі өріс кернеулігінің өзгерісінен соң 10-9с-тен ондаған минутке дейін, кейде бір сағат уақыт өткеннен кейін айқындалады. Магниттік тұтқырлық ферромагнетиктің құрылымына, оның магниттелу шартына, температурасына, т. б. себептерге байланысты табиғаты әр түрлі болуы мүмкін; Магниттік гидродинамикада - магнит өрісінде қозғалған электр өткізгіш сұйықтықтар мен газдардың кинематика және динамика қасиеттерін сипаттайтын шама. Бірліктердің СГС жүйесіндегі Магниттік тұтқырлықтың өлшем бірлігі:νm=с2/4πσ, мұндағы σ - ортаның электр өткізгіштігі.

3. Тұтқырлық аномалиясының релаксациялық механизмі

Сыртқы күштердің әсерінен бөлшектерінің орын ауыстыруына қарсы құратын сұйықтардың қасиеті - тұтқырлық немесе іштей үйкелу деп аталады. Мұнай өнімдерінің тұтқырлығы двигательдерді, машиналар мен механизмдерді пайдалану кезінде сұйықтықтар мен газдардың қозғалуын анықтайды, оны тасымалдауда энергия шығынына зор әсер етеді.
Басқа да сипаттамалары тәрізді тұтқырлық химиялық құрамына байланысты және жоғарлаған сайын тұтқырлығы артатын молекула аралық әсерлесу күштерімен анықталады. Жағар майлардың двигательдердің істен шығуын болдырмау қабілеті тұтқырлыққа байланысты. Тұтқырлықты динамикалық (n), кинематикалық (ν) және шартты (шт) деп бөледі.

Көбінесе мұнай жайлайтын майларының негізгі физика-механикалық сипаттамасы болып табылатын кинематикалық тұтқырлық қолданылады.
Кинематикалық тұтқырлық - бір-бірінен 1см қашыұта орналасқан көлемі 1см2 сұйықтықтың екі қабатының күші және сұйықтық тығыздығының бірлігіне қатысты 1дин күштің әсерінен бір-біріне 1см/с жылдамдықпен ауысатын кедергі күші. Басқаша айтқанда, кинематикалық тұтқырлық - мұнай өнімінің динамикалық тұтқырлығының оның тығыздығына қатынасы:
ν=μ/ρ мұндағы, μ-динамикалық тұтқырлық, кг/(м, сек) .
Кинематикалық тұтқырлықтың өлшем бірлігі стокс (Ст) =1 см2/сек немесе сантистокс (сСт) =1 мм2/сек, 10-2 ст сәйкес келеді. Тез жүретін дизель двигательдерінің отынының МЕСТ-да кинематикалық тұтқырлық 200С - да мөлшерленеді және қысқы сұрыптары үшін 2-3 сСт, ал жазғы сұрыптары үшін 3-6 сСт құрайды. Майлайтын материалдар үшін тұтқырлық майдың двигательде қолданылуына болатындығын сипаттайтын маңызды көрсеткіштердің бірі. Бұл өз кезегінде әртүрлі температурада, жылдамдықта, жүктемеде сұйықтықтың үйкелуін қамтамасыз етумен байланысты.
Температураға байланысты тұтқырлықтың өзгеруін сипаттайтын көрсеткіш 500С температурадағы кинематикалық тұтқырлықтың 1000С-дағы кинематикалық тұтқырлығына қатынасы болып табылады. Кинематикалық тұтқырлық шамасы көптеген майлардың индексіне кіреді.
Әртүрлі кен орындарындағы мұнай тұтқырлығы 200С-да 2-ден 300сСт аралығында өзгеріп отырады. Бірақ көптеген мұнайдың тұтқырлығы орташа есеппен 40-60 сСт-дан сирек асады. Температураны жоғарлатқанда фракция тұтқырлығы төмендейді, бірақ бұл өзгеру бір жақты болмайды да, өзіне тән сипатқа ие. Динамикалық және кинематикалық тұтқырлықты анықтаудың калибрлі капиллярлармен жабдықталған арнайы конструкциялы шыны вискозиметрлерде жүргізіледі. Көптеген мұнай өнімдері үшін металдан жасалған вискозиметрлерде анықталатын шартты тұтқырлық белгіленеді. Мұнай өнімдерін практика жүзінде сипаттау үшін шартты тұтқырлық мәнін қолданады. Шартты тұтқырлық - сынау температурасында вискозиметрден 200мл зерттелетін мұнай өнімінің ағуының 200С-да 200мл дистелденген су ағу уақытына қатынасы.

4. Сұйық тұтқырлығының температураға . Тәуелділігін зерттеу

Сұйықтың маңызды физикалық қасиеттерінің бірі - тұтқырлық. Тұтқырлық (немесе ішкі үйкеліс деп те атайды) - бұл нақты сұйықтардың бір қабатының екіншіқабатына қатысты орын ауыстыруына кедергі жасайтын қасиеті. Нақты сұйықтарың бір қабатының екінші қабатына қатысты орын ауыстыруы кезінде қабат бетіне бағытталған ішкі үйкеліс күштері пайда болады. Бұл күштердің әсері жылдам қозғалатын сұйық қабатының тарапынан жәй қозғалатын қабатына үдеткіш күштің әсер етуінен және жәй қозғалатын сұйық қабатының тарапынан жылдам қозғалатын қабатына тежегіш күштің әсер етуінен байқалады.

Сұйықтың тұтқырлығын анықтаудың бірнеше әдістері бар. Олар сұйық ішінде жәймен қозғалатын сфералық пішіндегі кішкентай денелердің жылдамдығын өлшеуге негізделген Стокс әдісі және жіңішке түтіктен (капиллярдан) аққан сұйықтың ламинарлық ағысына негізделген Пуазейль әдісі. Ал, бұл жұмыста сұйық тұткырлығының температураға тәуелділігі зерттеледі. Тәжірибе Ресейдің «Владис» ғылыми-зерттеу орталығында жасалған «Термодинамикадан зертханалық кешен - 1» қондырғысында және Стокс әдісімен сұйықтың тұтқырлығын анықтайтын құрылғыда жүргізіледі. Алғашқы тәжірибенің мәнісі мынада: түтік арқылы қуыстан сұйықтың ағу уакыты сұйықтың тұтқырлығына пропорционал және оның тығыздығына кері пропорционал. Пропорционалдык коэффициент қондырғының параметрлерімен және қуыстағы сұйықтың берілген алғашқы және соңғы деңгейімен анықталады.

Тұтқырлықтың температураға тәуелділігін өлшеуге арналган құралдың схемасы 1-суретте көрсетілтен. Автоклавқа капилляр-вискозиметр бұралып бекітіледі және оған түтік толық батып тұратындай етіп деңгейге дейін сұйық құйылады (1а-сурет) . Қуыстан ауаны сорғанда қуысқа сұйық тартылады, бұл кезде өлшеу түтікшедегі сұйық деңгейі санақтың берілген алғашқы деңгейінен 10-15 мм төмен түседі (1б-сурет) . Содан кейін қуыс пен атмосфераны қосатын кранды ашқанда, сұйық алғашқы деңгейіне қарай қозғала бастайды. Сұйықтың ден екінші берілген деңгейге дейінгі арақашықтықты жүріп өтетін уақыты өлшенеді. Бұл уақыт сұйық тұтқырлығына пропорционал.