Диагностика свойств жидкости на границах раздела гетерогенных сред

• Автор: Лескова, Светлана Сергеевна
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 149 с. : ил.

ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И МЕТОДЫ

• ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СВОЙСТВ ЖИДКОСТЕЙ

1.1 Обзор моделей оценки физических свойств жидкостей

1.2. Анализ и обзор технических решений устройств по измерению поверхностного натяжения жидкостей и краевого угла

1.3. Обзор устройств по измерению напряжения начального сдвига

1.4. Устройства по измерению вязкости и статического давления в потоке жидкости

ф 1.4.1. Устройства по измерению вязкости

1.4.2. Устройства по измерению статического давления в потоке

жидкости

ГЛАВА 2. МОДЕЛИ ОЦЕНКИ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ И ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ

2.1. Оценка коэффициента поверхностного натяжения и высоты капиллярного поднятия

2.2. Изучение зависимости вязкости от параметров Ван-дер-Ваальса
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ, НАПРЯЖЕНИЯ СДВИГА И ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ
3.1. Исследование напряжения начального сдвига
3.1.1. Исследование напряжения начального сдвига на плоскости,
связанное с началом движения пластины в жидкости
3.1.2. Исследование напряжения начального сдвига в капилляре
3.1.3. Анализ результатов и их обсуждение
3.1.4. Ошибки измерения
3.2. Экспериментальные методики исследования поверхностного
* натяжения жидкости

3.2.1. Экспериментальное исследование гистерезиса смачивания с помощью плоского капилляра
3.2.2. Исследование гистерезиса смачивания с помощью цилиндрического капилляра
3.2.3. Оценка коэффициента поверхностного натяжения жидкостей по величине деформации формы мениска в капилляре
3.2.4. Описание результатов и их обсуждение
3.2.5. Погрешность измерения
3.3. Вискозиметр Гесса и его использование для измерения вязкости
жидкости
3.3.1. Установка для измерения вязкости жидкости. Методика и результаты эксперимента
3.3.2. Анализ ошибок измерения
ГЛАВА 4. ИЗМЕРЕНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ДАВЛЕНИЯ В ПОТОКЕ ЖИДКОСТИ
4.1. Оценка геометрии конструкции датчика статического давления с использованием коэффициента поверхностного натяжения жидкостей
4.2. Методика и результаты эксперимента
4.3. Погрешности измерений
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

А ктуал ьпость:
Знание поверхностных свойств жидкостей необходимо во многих отраслях промышленности: в химической технологии, в нефтедобывающей и перерабатывающей промышленности, в хроматографии и фармакологии при приготовлении различных лекарств.
Долгое время считалось, что в ньютоновской жидкости отсутствует напряжение начального сдвига. Только в последнее время появились работы, в которых упоминалось о существовании напряжения начального сдвига у всех жидкостей, включая ньютоновские [1-6].
Наличие начального напряжения сдвига и прилипание жидкости к твердым стенкам существенно отличают реальную жидкость от идеальной. Некоторые жидкости, особенно важные в практическом отношении, например вода, глицерин и масло, во многих случаях можно считать ньютоновскими жидкостями. Начальное напряжение сдвига в них в общем и целом остается малым и сказывается лишь на начальном этапе движения жидкости.
В соответствиии с представлениями Ребиндера [7], все жидкости по форме зависимости их вязкости от напряжения сдвига могут быть разделены на истинно вязкие и структурированные. Для истинно вязких или ньютоновских жидкостей характерно постоянство вязкости при всех значениях напряжений. У структурированных, неньютоновских жидкостей, имеются две области напряжений с постоянными значениями вязкости. В одной из них, где структура практически не разрушена, вязкость имеет наибольшее значение; в другой, где структура разрушена полностью, вязкость имеет наименьшее значение. В промежуточной области вязкость плавно меняется от максимальной до минимальной величины. Вода долгое время относилась к ньютоновским жидкостям. Только в результате использования фильтрационных вискозиметров с малым размером капилляров было

г.ЪггЬ (3'5)

Тогда напряжение начального сдвига вычисляется по формуле:
Я, т г
г о = — ~7— (3.6)
0 2 лЯ1Я ’
Эксперименты проводились на стеклянных и полиэтиленовых капиллярах (рис.3.2). Результаты эксперимента приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2.
(условия эксперимента: I = 24°С; влажность = 65% ) Дистиллированная вода
Материала капилляра Диаметр капилляра, б, м Длина капилляра, м Напряжение нчального сдвига, (Н/м2)
0,0008 0,5 0,0025±0,0007
Катетер 0,0015 0,5 0,0018±0,0004
1 0,0019±0,0005
0,003 0,5 0,0024±0,0005
0,15 0,0020±0,0004
0,0025 0,56 0,0024±0,0006
1 0,0023±0,0005
1,47 0,0024±0,0006
система 0,25 0,0025±0,0004
0,5 0,0016±0,0004
0,007 0,75 0,0021±0,0004
1 0,0017±0,0004
1,27 0,0023±0,0005
1,78 0,0015±0,0002
Кварцевая трубка 0,0052 2,08 0,003±0,001
0,015 2,08 0,003 8±0.0009
Косвенная ошибка определялась по формуле