Определение кинематической вязкости жидкостей по ГОСТ 33-66

Гомельский государственный технический университет им. П.О.Сухого

Кафедра «ГИДРОПНЕВМОАВТОМАТИКА И ГИДРОПРИВОД»

Лабораторная работа N 11

По курсу    «Гидравлика и гидродинамика»

Определение кинематической вязкости жидкостей по ГОСТ  33-66.

Гомель 2003

Лабораторная работа № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ НА КАПИЛЛЯРНОМ ВИСКОЗИМЕТРЕ

Цель работы

1.  Овладение методикой определения кинематической вязкости жидкостей по ГОСТ 33-66

2.  Определение коэффициента кинематической вязкости жидкости

Общие сведения

Вязкость – одна  из важнейших физических характеристик жидкости –свойство жидкости оказывать сопротивление относительному движению(сдвигу) слоев жидкости. Это свойство проявляется в том, что в жидкости, движущейся вдоль твердой поверхности, возникают касательные напряжения внутреннего трения. От величины вязкости, в частности, зависят потери энергии (напора) при перемещении жидкостей в трубопроводах и каналах гидравлических машин и механизмов.

В соответствии с законом жидкого трения Ньютона касательные напряжения внутреннего трения  при слоистом (ламинарном) течении жидкости вдоль твердой стенки пропорциональны поперечному градиенту скорости:

                                                                                                            (1)

                         Рис. 1

где   – приращение скорости, соответствующее приращению координаты ;

                – коэффициент пропорциональности, называемый динамическим                                                                                             коэффициентом вязкости жидкости.

Размерности динамического коэффициента вязкости :

В системе СИ    ;

В системе СГС  .

В гидравлических расчетах боле удобно пользоваться кинематическим коэффициентом вязкости :

                                                                                                                  (2)

где  – плотность жидкости.

Размерность кинематического коэффициента вязкости ;

В системе СИ     ;

В системе СГС  .

Часто используется единица кинематического коэффициента вязкости – сантистокс (сСт) : 1сСт = 0,01 Ст

Коэффициент вязкости (динамический  или кинематический ) является  количественной характеристикой вязкостных свойств жидкости. Вязкость жидкости зависит от температуры и давления. При увеличении температуры вязкость жидкостей уменьшается.

Влияние температуры на динамический коэффициент вязкости жидкостей оценивается формулой:

                                                                                            (3)

где  и  – значения динамического коэффициента вязкости, соответственно, при температурах и ;  – коэффициент, зависящий от рода жидкости.

Для смазочных масел и жидкостей, применяемых в системах  гидропривода, кинематический коэффициент вязкости  при температуре  можно определить по формуле:

                                                                                                (4)

где  – кинематический коэффициент вязкости жидкости при температуре  ; размерность  и  – сСт;

n – показатель степени, зависящий от :

                                                                                                            (5)

При увеличении давления вязкость жидкости слабо возрастает:

                                                          (6)

где  и  – значения динамического коэффициента вязкости при давлениях  и ; размерности  и  – МПа;

 – показатель степени (пьезокоэффициент вязкости), значения которого для минеральных масел находятся в пределах 0,02  0,03. Зависимость вязкости жидкости от давления существенна только при сравнительно больших изменениях давления. Например, при увеличении давления от атмосферного до 30 МПа вязкость минеральных масел возрастает приблизительно в 2 раза.

Для измерения вязкости жидкости в производственных и лабораторных условиях наибольшее распространение получили капиллярные вискозиметры. Измерение вязкости в капиллярных вискозиметрах, в которых определенное количество жидкости протекает по капиллярной трубке малого диаметра (рис.2), основано на закономерностях ламинарного течения жидкости в трубах. В соответствии с законом Пуазейля объемный расход жидкости  при ламинарном ее течении в трубах:

 

                                                 (7)

	где, применительно к капиллярному вискозиметру,  и  – диаметр и длина капиллярной трубки;  – потери напора на трение при движении жидкости по капиллярной трубке.

 

                    Рис. 2

Объемный расход жидкости равен отношению количества перетекшей жидкости  по времени перетекания :

Т.о, из выражения (7) получаем известную формулу капиллярной вискозиметрии:

                                             (8)

Количество перетекшей жидкости , диаметр капилляра , длина капилляра  являются постоянными для данного вискозиметра. Величина потерь напора на трение  приблизительно равна длине капиллярной трубки  и также является постоянной вискозиметра. Т.о. выражение (8) можно записать в виде:

                                                               (9)

где, С – постоянная вискозиметра.

Т.к. геометрические параметры вискозиметра ( например, диаметр ), а также объем жидкости в вискозиметре зависят от температуры , то в выражение (9) вводится поправочный температурный коэффициент :

                                                                (10)

Значение постоянной С и коэффициента К  приводятся в паспорте вискозиметра.

Выражение (10) позволяет измерять кинематический коэффициент вязкости жидкости простым измерением времени перетекания фиксированного объема жидкости в капиллярном вискозиметре.