химический каталог




Энциклопедия полимеров. Том 1 (А-К)

Автор главный редактор В.А.Каргин

рость сдвига на стенке капилляра 4 Q/лЛ3 =4D, где D — средняя скорость сдвига.

В общем случае, когда функция течения нелинейная, монотонно возрастающая, скорость сдвига на стенке капилляра при тех же измеряемых параметрах (Ар и Q) выше, чем для ньютоновской жидкости, и определяется выражением D^=(3-{-b) D, где b=dlgD/dlgr^.

Поскольку зависимость Z?/J(T#) справедлива при любом значении Я, она представляет функцию течения, описывающую вязкостные свойства среды при установившихся режимах ее деформирования. Для определения этой функции необходимо: 1) измерить совокупность соответствующих значений Ар и Q, внести

нужные поправки (см. ниже), рассчитать и D; 2) построить в двойных логарифмич. координатах зависимость D (т#); 3) отыскать графич. дифференцированием величины d lg Did lg Тд; 4) построить (или задать в табличном виде) функцию Z?# (тд). Аналогично м. б. найдена зависимость эффективной вязкости от напряжения сдвига в каждом слое текущей среды, а именно т)-1 = ?]~1(4 — с), где т)к— кажущаяся вязкость, равная

xR/D; c=d lg r\Jd lg тд.

Поправки к абсолютным измерениям вязкости. Абсолютные измерения вязкости на капиллярных вискозиметрах требуют оценки эффектов, характер влияния к-рых качественно показан на рис. 1. Для маловязких •?-жидкостей при высо- о ких скоростях их ис- | течения из капилля- "g pa существенной м. б. g

Рис. 1 Качественная характеристика влияния различных эффектов на кривую течения: 1 —• изменения кинетич. энергии струи; 2 — потерь давления на формирование профиля потока, 3 — потерь давления на развитие высокоэластич. деформаций, 4 — инерционной турбулентности, 5 — сопротивления движению в резервуаре, 6 — эластич. турбулентности; 7 — тепловыделений.

поправка на кинетич. энергию струи (см. рис. 1, кривая 1). Эта поправка обусловлена тем, что часть измеряемого перепада давления (Др) расходуется на придание струе, выходящей из капилляра, конечной скорости. Поэтому «исправленный» перепад давления ApS5C„=Ap~pv2/a=Ap—pQ2/aniR4, где v — средняя скорость истечения, р — плотность жидкости, а — поправочный коэфф., зависящий от распределения скоростей по радиусу капилляра; для ньютоновских жидкостей а=ьг1. Отклонения от этого приближенного значения а (в пределах 0,7—2,0) обусловлены нецилиндрич-ностью капилляра и концевыми эффектами (влиянием входного и выходного отверстий). Для неньютоновских сред, у к-рых напряжение сдвига зависит от скорости сдвига так, что т=Ауп (Айн — константы), поправочный коэфф. а= (4и+2) (5и+3) [3— (Зп+l)2]-1 быстро возрастает с уменьшением п.

Жидкость поступает в капилляр из вискозиметрич. резервуара. Поэтому линии тока сходятся к входу в капилляр, что обусловливает определенные потери давления в самом резервуаре. В капилляре тормозящее действие стенки передается на внутренние слои так, что профиль скоростей потока формируется на определенном расстоянии от входа. Т. к. формирование профиля связано с определенными затратами энергии, перепад давления на входовом участке больше, чем на той же длине капилляра в зоне развившегося профиля скоростей. У ньютоновских жидкостей длина входового участка LBX^aO,06 Re, где Re — число Рейнольдса. Для неньютоновских жидкостей, не проявляющих высокой эластичносги, функция течения которых м. б. аппроксимирована степенной зависимостью, предложен метод учета потерь па входовом участке капилляра (см. рис. 1, кривая 2) и поправки на кинетическую энергию.

У полимерных систем, проявляющих высокую эластичность, на входе в капилляр могут развиваться большие обратимые деформации. Поэтому величина ?вх и потери давления на входовом участке могут иметь очень большие значения. Без учета этого измерения вязкости полимерных систем часто оказываются некорректными (см. рис. 1, кривая 3). Надежных методов расчета потерь давления на входе в капилляр и на входовом его участке, обусловленных высокой эластичностью, пока нет.

При экспериментальном определении потери оценивают длиной капилляра, на к-рой в зоне установившегося потока с развившимся профилем скоростей происходит перепад давления, равный этим потерям (при том же объемном расходе). Такую эффективную длину Ьь выражают в радиусах капилляра L3/R = m. У полимерных систем, обнаруживающих высокую эластичность даже при низких значениях Re, значение т может составлять от нескольких единиц до десятков и даже сотен. Величина т всегда возрастает с увеличением скорости сдвига.

Наличие входовых эффектов равносильно тому, что эффективная длина капилляра как бы увеличивается на mR, поэтому %#=RAp/2 (L+mR) = Ap/2 (L/R+m). Если принять, что определяемая т. обр. величина T/J однозначно связана с D, то при D = const должна выполняться линейная зависимость Др от L/R. Поэтому значение т можно определить, построив график зависимости Ар от L/R. Этот метод определения т предполагает проведение измерений на нескольких капиллярах с различными отношениями L/R. Простейший прием учета входовых потерь требует использования двух капилляров разной длины (L1 и L2), но одинакового радиуса, причем длина более короткого из них должна быть больше LA. Измерения на обоих капиллярах должны производиться при одинаковых расходах или пересчитывать-ся на одинаковые расходы. Тогда

TR~~ 2 LT-LZ

Возникновение инерционной турбулентности вызывает повышение сопротивления (см. рис. 1, кривая 4) и кладет предел измерениям вязкости. Для ньютоновских жидкостей при течении их в цилиндрич. капиллярах критич. значение числа Рейнольдса ReKp=2i?u/v, где v— кинематич. вязкость, равная ц/р. Для неньютоновских сред, функция течения к-рых аппроксимируется степенной зависимостью T=A'Dn (где А' и п' — эмпирич. параметры), критич. значение Re м. б. принято равным 2100, но для этих жидкостей Re вычисляют по ф-ле

Re = (2^')n'^2_n'p^'8n'-1

Однако известно, что с уменьшением п' турбулентность наступает при возрастающих критич. значениях Re. Более общий критерий наступления инерционной турбулентности дан Н. Рианом и Н. Джонсоном. Он оправдывается и для пластичных сред.

В разб. р-рах нек-рых полимеров резкое повышение сопротивления течению, типичное для перехода от ламинарного к турбулентному режиму при высоких значениях Re, может оказаться сдвинутым в сторону более высоких скоростей, чем для чистого растворителя.

Для высоковязких сред следует учитывать сопротивление их перемещению в резервуаре, к-рое зависит от его заполненности, а если в эксперименте используется поршень, выталкивающий среду в капилляр, то и сопротивление его перемещению в резервуаре. Это приводит к отклонению от прямой на рис. 1 (кривая 5).

Эластическая турбулентность.

У полимерных систем, отличающихся высокой эластичностью, при больших напряжениях сдвига [для многих полимеров в конденсированном состоянии при т>0,1 Мн/м2 (10е дин/см2)] возникает эластич. турбулентность. Она проявляется в нарушениях установившегося течения (пульсации потока) и профиля скоростей, а также в различных искажениях формы струи, вытекающей из капилляра. Последнее обычно используется в капиллярной В. для визуальной регистрации наступления эластич. турбулентности.

В зависимости от природы полимерной системы переход от установившегося ламинарного режима течения к сильной эластич. турбулентности совершается в интервалах изменения напряжений и скоростей сдвига различной протяженности. Эластич. турбулентность приводит к увеличению эффективной скорости сдвига (см. рис. 1, кривая 6). При очень резко выраженной эластич. турбулентности d \gy/d lg т—юо.

Предложены различные критерии наступления эластич. турбулентности, однако ни один из них не м. б. использован для установления предельных режимов течения, при к-рых в условиях эластич. турбулентности еще допустимы измерения вязкости. Достижение эластич. турбулентности, оцениваемое по нарушению ци-линдричности струи полимера, вытекающей из капилляра, м. б. сдвинуто в сторону более высоких напряжений и скоростей сдвига использованием плавного перехода от резервуара к капилляру, т. е. насадки перед капилляром с острым углом на входе (порядка 15е).

Основные причины неинвариантности функции течения. Неинвариантность функции течения относительно размеров капилляров, исключающая возможность непосредственной оценки вязкости по результатам замеров Ар и Q, чаще всего бывает связана со след. причинами.

1. При течении среды происходит тиксотропное разрушение (изменение) ее структуры. Это особенно существенно для конц. дисперсных систем, у к-рых при постоянной скорости сдвига стационарное состояние иногда достигается только после огромной деформации (большие длительности деформирования). Исключение этого эффекта, как и исключение входовых эффектов, в принципе производится применением капилляров достаточно большой длины и использованием для расчета вязкости перепада давления на тех участках, где градиент давления по длине канала м. б. принят постоянным. Исходя только из опытов с капиллярами разной длины, эффекты входовых потерь и тиксотропного разрушения структуры системы различить практически невозможно. Предварительное деформирование системы на высоких скоростях сдвига может существенно облегчить достижение стационарного состояния при ее течении в капилляре.

2. В конц. дисперсных системах с маловязкой дисперсионной средой часто обнаруживается неинвариантность кривых течения относительно радиусов капилляров, особенно резкая при низких значениях скоростей и напряжений сдвига. Это обусловлено обогащением пристенного слоя дисперсионной средой, что снижает сопротивление системы деформированию. Этот пристенный эффект внешне проявляется как пристенное скольжение. С увеличением скоростей и напряжений сдвига концентрация дисперсной фазы в различных слоях системы выравнивается, что приводит к снижению или полному исчезновению пристенного эффекта. При оценке влияния пристенного скольжения на результаты измерении в капиллярных вискозиметрах исходят из предположения, что скорость движения среды относительно стенки капилляра определяется скачком скорости в пристенном слое (скорость «скольжения» —а), а так

страница 125
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334

Скачать книгу "Энциклопедия полимеров. Том 1 (А-К)" (15.84Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
гироскутер genesis pro
сервопривод siemens sqn 72.4 а4а 20 вс pr-md инструкця
Стул DE G/1285 NORDICA (O&G - Calligaris)
5 seconds of summer москва concert

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(30.03.2017)