Дәріс 13. Вискозиметриялык жуйедегі арын

Дәріс жоспары:

1. Вискозиметриялык жуйедегі арынның теориясы.

2. Е. Бегли әдісі.

Бейньютондык материалдар үшін реометрияның негізгі міндеті болып ыгысу кернеуіне (жылдамдық) тәуелді ығысу жылдамдығын (кернеуді) өлшеуінде және ағын қисығын турғызу болып табылады. Материалдың ламинарлы арыны үшін капиллярлы вискозиметрдегі арна кабырғасындағы кернеу мынаған тең:

мұндағы: D - арна диаметрі, м; L – арна ұзындығы, м; Δр - ұзындығындағы қысым айырмасы, Па. Сырғанаусыз кездегі канал кабырғасындағы ығысу жылдамдығын Рабинович-Муни тендеуімен анықтауға болады:

мұндағы: n'=∂In(DΔp/4L)/∂Ιn(8υ/D) және γ=8υ/D . Ньютондык материал үшін n' =1.

10.1 сурет. Бірқалыпты ығысу жылдамдығы кезіндегі (L/R)

кысым айырмасынан тәуелділігі. 1
Сырғанау жылдамдығын мына тендеумен аныктауға болады:

(13.4)

мұндағы: υ_Т - капилляр кабырғасындағы сырғанау жылдамдығы, м/с;

υ - ағынның орта жылдамдығы, м/с.

Осы тендеулер өте ұзын капилляр үшін тура болып келеді. Олар экспериментті түрде әртүрлi ұзындықтағы капилляр үшін тексерілуі мүмкін.

Анықтау үшін N қатынасының әртүрлі шамасына капиллярда Q және Δр қысым айырмасын бipқaтap өлшеу кажет. Осы негізде (13.1 сурет) 8υ/D=const кезіндегі Δр ден L/R тәуелделікте график тұрғызылады. Кабырғалық сырғанау болған кезде ағым қисығы құрал өлшемдеріне тәуелді болады.

Қабырғалық сырғанау (13.4) формуласы көмегімен анықталады. Онда нақты көлемдік шығын (м³/с) мынаған тең:

(13.5)

мұндағы: Q₃ - кабырғалық сырғанауды есепке алған экспериментті түрде өлшеген көлемдік шығын, м³/с; β - сырғанау коэффициенті.

Ығысу жылдамдығы (13.2) өрнегіндей анықталады.

Сонымен γ_ст және τ_ст шамаларын біле отырып, арын қисығын тұрғызуға және материалдың тиімді тұтқырлығын аныктауға болады.

Ағынның қисығын тұрғызу және тұтқырлықты анықтау үшін тәжірибелердің ламинарлы ағында жүргізу керек.

Ламинарлы тәртіптің анықтаушы критериі Рейнольдс саны болып табылады.

Классикалық гидромеханикада Рейнольдс саны мен гидравликалық кедергі коэффициент арасындағы қатынас берілген.

(13.7)

будан: (13.8)

мұндағы: (13.9)

К - консистенция коэффициенті;

n - ағын индексі.

nl-l кезінде турбулентті тәртіп R_в>2100 мәні үшін басталатыны анықталған. Материал капиллярға кірер жерінде қысым энергиясының есебінен бірқатар мөлшерде кинетикалық энергияға ие болады. Сондықтан да есептеу кезінде қысым энергиясының шығының есепке алу кажет.
Өзінді тексеруге арналған сұрақтар

1. Кез келген тамақ массасының реологиялык қасиеттері туралы мәлімет жинауға арналған эксперимент практикада колданылатын вискозиметрдің тұрғызудын қандай теориялык принципі қарастырылған? 2. Бейньютондык материалдар дегеніміз не? 3. Материалдың ламинарлы арыны үшін капиллярлы вискозиметрдегі арна кабырғасындағы кернеу неге тең? 4. Сырғанаусыз кездегі канал кабырғасындағы ығысу жылдамдығын қандай тендеуімен анықтауға болады? 5. Тиімді тұткырлық қандай тендеумен анықталады? 6. Бірқалыпты ығысу жылдамдығы кезіндегі кысым айырмасынан тәуелділігінің түрі қандай? 7. Қaзipгi кезде кімнің әдісі жиі қолданылады? 8. Нақты көлемдік шығын неге тең? 9. Ығысу жылдамдығы қандай өрнегіндей анықталады? 10. Классикалық гидромеханикада қандай параметрлер арасындағы қатынас берілген?

1. Горбатов А.В. Реология мясных и молочных продуктов. – М.: Пищевая промышленность, 1979. – 384 с.

2. Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. Инженерная реология пищевых продуктов. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 215 с.

3. Реология пищевых продуктов. /Еркебаев М.Ж., Кулажанов Т.К., Мачихин Ю.А., Медведков Е.Б. – Алматы, 2003. – 192 с.

4. Реология пищевых масс /К.П. Гуськов, Ю.А. Мачихин, С.А. Мачихин и др. – М.: Пищевая промышленность, 1970. – 207 с.

5. Реометрия пищевого сырья и продуктов: Справочник /Под ред. Ю.А. Мачихина. – М.: Агропромиздат. – 1990 – 271 с.