Н. Каразина С. В
жүктеу/скачать 1,02 Mb.
|
Физическая и коллоидная химия. Часть II. Коллоидная химия ( PDFDrive )
| АНОМАЛИЯ ВЯЗКОСТИ
Аномалия вязкости заключается в отклонении течения от законов Ньютона и Пуазейля. Вязкость неньютоновских жидкостей зависит от на- пряжения сдвига. В свою очередь, они подразделяются на стационарные, реологические свойства которых не изменяются со временем, и неста- ционарные, для которых эти характеристики зависят от времени. Среди неньютоновских стационарных жидкостей различают псевдопластические и дилатантные. Экспериментальные исследования показали, что графические зави- симости между напряжением сдвига и скоростью деформации, представ- ленные в логарифмических координатах, для стационарных жидкообраз- ных систем часто оказываются линейными и различаются только танген- сом угла наклона прямой. Поэтому общую зависимость напряжения сдви- га от скорости деформации можно выразить в виде степенной функции P k □ n , (11.13) где k и n – постоянные, характеризующие данную жидкообразную сис- тему. Ньютоновская вязкость неньютоновской стационарной жидкости определяется уравнением P □ k □ n1. (11.14) Типичные зависимости скорости деформации жидкообразных тел от напряжения (кривые течения, или реологические кривые) представлены на рис. 11.5. Если n =1, жидкость является ньютоновской и константа k совпада- ет со значением ньютоновской вязкости (кривая 1 на рис. 11.5). Таким образом, отклонение n от единицы характеризует степень отклонения свойств жидкости от ньютоновских. Для псевдопластических жидкостей ( n 1) характерно снижение ньютоновской вязкости с ростом скорости деформации сдвига (кривая 2 на рис. 11.5). Для дилатантных жидкостей n 1 и ньютоновская вязкость растет с увеличением скорости деформации сдвига (кривая 3 на рис. 11.5). Разбавленные дисперсные системы с изометрическими частицами обычно □ представляют собой ньютоновские жидкости. К псевдопластическим жид- костям относятся суспензии, содержа- щие асимметричные частицы, и рас- творы полимеров, например производ- ные целлюлозы. По мере роста напря- жения сдвига частицы суспензии по- степенно ориентируются своими боль- шими осями вдоль направления потока. P
Хаотическое движение частиц меняется на упорядоченное, что ведет к умень- шению вязкости. Дилатантные жидко- сти в химической технологии встреча- ются редко, их свойства характерны, Рис. 11.5. Типичные кривые те- чения жидкообразных тел: 1 – ньютоновские жидкости; 2 – псевдопластические жидкости; 3 – дилатантные жидкости.
например, для некоторых керамических масс. Дилатантное поведение на- блюдается у дисперсных систем с большим содержанием твердой фазы. При течении таких дисперсных систем под действием малых нагрузок дисперсионная среда играет роль смазки, уменьшая силу трения и соот- ветственно вязкость. С возрастанием нагрузки плотная упаковка частиц нарушается (разрыхляется), объем системы несколько увеличивается (увеличивается межчастичный объем), что приводит к оттоку жидкости в расширенные участки и недостатку ее для смазки трущихся друг о друга частиц, т.е. вязкость возрастает. Математической моделью вязкопластического тела (тела, проявляю- щего вязкие или упругие свойства в зависимости от напряжения) являет- ся уравнение Бингама P P □ , (11.15) пред где – пластическая вязкость. Скорость деформации равна нулю при P Pпред , и только при |