3 испытуемой жидкости ко времени истечения  в 200 см

Вискозиметр Энглера укомплектован специальным треножником, на котором смонтирован электронагреваьель 6 для подогрева воды и исследуемой жидкости.

В сосуд 2 наливают испытуемую жидкость, подогревают ее до заданной температуры, а затем выпускают через насадок. Отношение времени истечения 
200 см³ испытуемой жидкости ко времени истечения _в 200 см³ дистиллированной воды при температуре 20 ⁰С называется градусом Энглера ⁰E

. (6)

Для перехода от условной вязкости, выраженной в градусах Энглера, к кинематическому коэффициенту вязкости  (см² / с) можно пользоваться эмпирической формулой

порядок выполнения работы

1. 
   Закрыть отверстие платинового насадка 5 стерженьком 3 и налить в сосуд 2 исследуемую жидкость в количестве 200 см³.
   
2. 
   С помощью электронагревателя 6 и водяной ванны 1 поддерживать в сосуде 2 необходимую температуру, контролируемую термометрами 4.
   
3. 
   При достижении заданной температуры открыть отверстие насадка 5 и определить время  истечения 200 см³ исследуемой жидкости. Опыты провести при следующих пяти значениях температуры: комнатной; 30 ⁰С;
   40 ⁰С; 50 ⁰С; и 60 ⁰С.
   
4. 
   После проведения последнего опыта жидкость слить в соответствующий сосуд и протереть насухо вискозиметр. Время _в истечения 200 см³ дистиллированной воды при температуре 20 ⁰С принять равным 54 с.
   

1. 
   Вычислить градус Энглера ⁰Е _i (i = 1, 2, 3, 4, 5) для каждого проделанного опыта по формуле (6).
   
2. 
   Определить кинематический коэффициент вязкости  _i (i = 1, 2, 3, 4, 5) по эмпирической формуле Убеллоде (7).
   
3. 
   Определить динамический коэффициент вязкости  _i (i = 1, 2, 3, 4, 5) по формуле (3).
   
4. 
   Построить график зависимости  от t и сравнить полученные числовые значения  с известными.
   
5. 
   Результаты измерений и вычислений свести в таблицу.
   

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Цель работы: экспериментальное определение кинематического коэффициента вязкости  масла при различной температуре t; построение по опытным данным графика зависимости

При движении отдельных слоев жидкости относительно друг друга между ними возникают силы сопротивления (вязкости, внутреннего трения). Механизм возникновения силы сопротивления можно представить следующим образом (рис. 1). Слой жидкости, прилегающей к пластине, прилипает к ней и движется вместе с пластиной со скоростью . Вследствие молекулярных связей прилипший слой жидкости увлекает за собой следующий слой и т.д.

Ньютон указал на те параметры, от которых зависит величина силы внутреннего трения. Для рассматриваемого слоистого движения

где  - динамический коэффициент вязкости; S - площадь поперечного сечения слоев; - градиент скорости (показатель интенсивности изменения величины скорости по нормали к ее направлению). Знак в формуле (1) определяется значением градиента скорости так, чтобы величина была положительной.

Сила вязкости, приходящаяся на единицу площади поверхности раздела двух слоев, или вязкостное (касательное) напряжение равна

. (2)

Поскольку всякое трение сопровождается потерей энергии, то и при движении вязкой жидкости неизбежно теряется часть ее механической энергии.

Динамический коэффициент вязкости  является основной количественной характеристикой вязкости среды. Единицами измерения  служат: в системе СИ -

Наряду с динамическим коэффициентом вязкости в практических расчетах широко используют кинематический коэффициент вязкости , определяемый соотношением

где  - плотность жидкости. Единицами измерения кинематического коэффициента вязкости являются м² / с и см² / с (стокс).

Вязкость жидкостей сильно зависит от температуры (рис. 2). Вязкость капельных жидкостей с возрастанием температуры уменьшается, а газов - возрастает; объясняется это их различным молекулярным строением. Вязкость капельных жидкостей от давления зависит очень слабо, и в гидравлических расчетах эта зависимость не учитывается.

Р и с. 2. График зависимости кинематического коэффициента вязкости воздуха (сплошная линия), воды (точки) и машинного масла (квадратики) от температуры

Для воды Пуазейлем была установлена следующая зависимость динамического коэффициента вязкости от температуры

, (4)

где и  - динамические коэффициенты вязкости при температурах 0 ⁰С и t ⁰C соответственно.

Для воздуха можно пользоваться формулой

(5)

В табл. 2 и 3 приложения приведены значения коэффициентов вязкости некоторых жидкостей и газов при разных температурах.

Жидкость, обладающая абсолютной текучестью, т. е. лишенная вязкости, является идеальной. В ней . В покоящейся реальной жидкости касательные напряжения также отсутствуют .

Коэффициенты вязкости определяются опытным путем при помощи приборов, называемых вискозиметрами. Существует большое число вискозиметров, различных по принципу действия, устройству и точности. Для определения вязкости капельных жидкостей широкое распространение получил вискозиметр Энглера.

Описание опытной установки

Вискозиметр Энглера (рис. 3) состоит из металлического сосуда 2, помещенного в водяную ванну 1. Сосуд 2 имеет сферическое дно с припаянной к нему латунной цилиндрической трубкой.

Р и с. 3. Схема лабораторной установки

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Составители: Л.И. БАБЕНКОВА, В.А.КУДИНОВ

УДК 536.24 (07).

Определение вязкости жидкости вискозиметром Энглера: Метод. указ. к лаб. работе № 2. / Самар. гос. техн. ун-т; Сост. Л.И.Бабенкова, В.А.Кудинов,. Самара, 2006. 5 с.
Методические указания предназначены для студентов спец. 1005, 1007,

1008 и других родственных специальностей при выполнении ими лабораторных

работ по курсу «Гидромеханика».
Ил. 3. Табл. 1.

Печатается по решению редакционно-издательского совета СамГТУ

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

2. 
   Что такое вязкость?
   
3. 
   Назовите единицы измерения коэффициента вязкости. Какова их размерность?
   
4. 
   Что такое градус Энглера?
   

Редактор В. Ф. Е л и с е е в а

Технический редактор Г. Н. Ш а н ь к о в а

Подп. в печать 15,05.00. Формат 60х84 1/16. Бум. типогр. № 1. Печать офсетная.

Усл. п. л. 0,23 . Усл. кр.-отт. 0,23. Уч-изд. л. 0,15. Тираж 50. С.- 135 .


Самарский государственный технический университет

443010. Самара, ул. Галактионовская, 141