3. Вязкие жидкости

Если в процессе деформирования среды вся работа внешних сил диссипирует, то это процесс течения в чистом виде, и после прекраще­ния действия внешних сил вся совершенная деформация оказывается необратимой, и достигнутое новое состояние будет равновесным. Ха­рактер процесса течения будет определяться связью напряжений, воз­никающих в жидкости, и скоростью деформации.

1. Ньютоновская жидкость

Простейшая реологическая модель вязкой жидкости была предложена Ньютоном. Она устанавливает линейную связь между каса-­ тельными напряжениями и градиентом скорости. Этой реологической модели подчиняются многие нефти и нефтепродукты, содержащие небольшое количество парафинов и асфальто-смолистых веществ (бензины, дизельное топливо, некоторые сорта масел и мазутов, ряд нефтей при положительных температурах). Жидкости, подчиняющиеся реологической модели Ньютона (1). называются ньютоновскими жид­костями. К ньютоновским жидкостям также относятся и такие широко известные жидкости как вода, спирт, эфир и др.

где т - напряжение сил трения:

коэффициент, характеризующий свойства данной жидкости:

градиент скорости сдвига по радиусу трубы (_{скорость} смещения одною слоя относительно другого.расстояние между осями двух смежных слоев).

Коэффициент, характеризующий свойства жидкости и. получил название динамической вязкости.

Часто динамическую вязкость выражают в пуазах [ Пз ]. Между размерностью динамической вязкости в системе СИ и пуазе шествует зависимость: 1 Па-с=10 Пз.

В практических расчетах часто применяют кинематическую вяз­кость ν, представляющую отношение динамической вязкости к плот­ности жидкости:

Размерность кинематической вязкости в системе СИ есть [м²/с]. Величина кинематической вязкости, равная 10-⁴ м*/с, получила назва­ние стоке [Ст], а равная 10'⁶ м²/с называется сантисгокс [сСт].

Способность жидкостей оказывать сопротивление, скольжению одного ее слоя относительно другого называется внутренним трением или вязкостью. В жидкостях передача количества движения при соуда­рении молекул несущественна, а вязкость, в основном, обусловлена действием силовых полей молекул, колеблющихся внутри регулярной структуры, в результате чего и происходит обмен количеством движе­ния. Так как вязкость жидкостей характеризует молекулярные взаимодействия частиц, то. естественно, она сильно зависит от температурь:. Экспериментально установлено, что при повышении температуры вяз­кость капельных жидкостей снижается (см. рис. 1).

Рис. I. Зависимость вязкости жидкости от температуры

При расчетах технологических процессов с нефтями и нефтепро­дуктами лучше всего пользоваться табличными данными для вязкости. В тех случаях, когда экспериментальных данных по вязкости недостаточно пользоваться расчетными формулами зависимости вяз­кости от температуры, например, формулой Рейнольдса-Филонова

ν₀ - кинематическая вязкость при Т₀;

U - коэффициент крутизны вискограммы,

График зависимости между напряжением и скоростью сдвига на­зывают "кривой течения". Для ньютоновских жидкостей "кривая тече­ния'' представляет собой прямую линию с тангенсом угла наклона а, равным и (рис. 2).

Рис. 2. Кривая течения ньютоновской жидкости