Jednotková kinematická viskozita. Co je viskozita kapaliny

Viskozitu kapaliny lze měřit několika způsoby pomocí zařízení zvaných viskozimetry. Taková zařízení měří dobu, kterou potřebuje látka k pohybu, nebo dobu, kterou potřebuje objekt dané velikosti a hustoty, aby prošel kapalinou. Jednotky pro tento parametr jsou Pascal na druhou.

Faktory ovlivňující viskozitu

Obecně platí, že kapaliny složené z větších molekul budou mít vyšší viskozitu. To platí zejména pro látky s dlouhým řetězcem, které jsou polymery nebo těžšími uhlovodíkovými sloučeninami. Takové molekuly mají tendenci se navzájem překrývat, což brání jejich pohybu.

Dalším důležitým faktorem je, jak se molekuly vzájemně ovlivňují. Polární sloučeniny mohou tvořit vodíkové můstky, které drží jednotlivé molekuly pohromadě, čímž se zvyšuje celkový odpor proti proudění nebo pohybu. Přestože je molekula vody polární, má nízkou viskozitu, protože její molekuly jsou poměrně malé. Nejvíce viskózní kapaliny mají tendenci být ty, které mají natažené molekuly nebo silnou polaritu. Příklady zahrnují glycerin a propylenglykol.

Teplota má velký vliv na viskozitu. Měření vlastností kapaliny jsou vždy udávána jako funkce teploty. V kapalinách viskozita klesá s rostoucí teplotou. To je vidět při zahřívání sirupu nebo medu. To se děje proto, že se molekuly pohybují rychleji, a proto tráví méně času ve vzájemném kontaktu. Viskozita plynů se naopak s rostoucí teplotou zvyšuje. To se děje proto, že se molekuly pohybují rychleji a dochází mezi nimi k většímu počtu srážek. Tím se zvyšuje hustota toku.

Význam pro průmysl

Surová ropa často cestuje na velké vzdálenosti mezi regiony s různými teplotami. Proto se průtok a tlak v průběhu času mění. Ropa, která protéká Sibiří, je v ropovodech z Perského zálivu viskóznější. Kvůli rozdílům v okolní teplotě musí být také rozdílný tlak v potrubí, aby bylo nuceno proudit. K vyřešení tohoto problému se nejprve do potrubí nalije speciální olej, který má prakticky nulový koeficient vnitřního odporu. Tímto způsobem je omezen kontakt oleje s vnitřním povrchem trubek. Viskozita oleje se také mění se změnami teploty. Pro zlepšení jeho vlastností se do oleje přidávají polymery, které zabraňují jeho zahušťování a míchání.

Viskozita charakterizuje schopnost plynů nebo kapalin vytvářet odpor mezi vrstvami tekutých (nikoli pevných) těles pohybujících se vůči sobě navzájem. To znamená, že tato hodnota odpovídá síle vnitřního tření (anglický termín: viskozita), ke kterému dochází, když se plyn nebo kapalina pohybuje. Pro různá těla to bude různé, protože záleží na jejich povaze. Voda má například nízkou viskozitu ve srovnání s medem, který má viskozitu mnohem vyšší. Vnitřní tření neboli tekutost pevných (sypkých) látek se vyznačuje

Slovo viskozita pochází z latinského slova Viscum, což znamená jmelí. Může za to ptačí lepidlo, které se vyrábělo z plodů jmelí a využívalo se k odchytu ptáků. Větve stromů byly potřísněny lepicí hmotou a ptáci, kteří na nich seděli, se pro lidi stali snadnou kořistí.

Co je viskozita? Jednotky měření této charakteristiky budou uvedeny, jak je zvykem, v, stejně jako v jiných nesystémových jednotkách.

Isaac Newton v roce 1687 stanovil základní zákon proudění kapalných a plynných těles: F = ƞ. ((v2 - v1) / (z2 - z1)) . S. V tomto případě je F síla (tangenciální), která způsobuje posun vrstev pohybujícího se tělesa. Poměr (v2 - v1) / (z2 - z1) ukazuje rychlost změny průtoku kapaliny nebo plynu během přechodu z jedné pohyblivé vrstvy do druhé. Jinak se nazývá gradient rychlosti proudění nebo smyková rychlost. Hodnota S je plocha (v průřezu) proudění pohybujícího se tělesa. Koeficient úměrnosti ƞ je dynamika daného tělesa. Jeho převrácené množství j = 1 / ƞ je tekutost. Sílu působící na jednotku plochy (průřezu) toku lze vypočítat pomocí vzorce: µ = F / S. Jedná se o absolutní nebo dynamickou viskozitu. Jeho jednotky SI jsou vyjádřeny v pascalech za sekundu.

Viskozita je nejdůležitější fyzikálně-chemická vlastnost mnoha látek. Jeho význam je zohledněn při projektování a provozu potrubí a zařízení, ve kterých dochází (např. jsou-li využívány k čerpání) kapalného nebo plynného média. Může to být ropa, plyn nebo jejich produkty, roztavená struska nebo sklo atd. Viskozita je v mnoha případech kvalitativní charakteristikou meziproduktů a hotových výrobků různých průmyslových odvětví, protože přímo závisí na struktuře látky a ukazuje fyzikální a chemický stav materiálu a změny, ke kterým dochází v technologii. K odhadu hodnoty odporu proti deformaci nebo proudění se často používá nikoli dynamická, ale kinematická viskozita, jejíž jednotky měření jsou v soustavě SI vyjádřeny v metrech čtverečních za sekundu. Kinematická viskozita (označená ν) je poměr dynamické viskozity (µ) k hustotě média (ρ): v = µ / ρ.

Kinematická viskozita je fyzikální a chemická charakteristika materiálu, která ukazuje jeho schopnost odolávat proudění pod vlivem gravitace.

V soustavě SI se jednotky kinematické viskozity zapisují jako m 2 /s.

V systému GHS se viskozita měří v Stokes (St) nebo centistokech (cSt).

Mezi těmito jednotkami měření existuje následující vztah: 1 St = 10 -4 m 2 /s, pak 1 cSt = 10 - 2 St = 10 -6 m 2 /s = 1 mm 2 /s. Pro kinematickou viskozitu se často používá jiná nesystémová jednotka měření - jedná se o Englerovy stupně, jejichž převod na Stokes lze provést pomocí empirického vzorce: v = 0,073oE - 0,063 / oE nebo podle tabulky.

Chcete-li převést systémové jednotky dynamické viskozity na nesystémové jednotky, můžete použít rovnici: 1 Pa. s = 10 poise. Krátké označení se píše: P.

Typicky jsou jednotky měření viskozity kapaliny regulovány regulační dokumentací pro hotový (komerční) produkt nebo pro meziprodukt, spolu s přípustným rozsahem variace této kvalitativní charakteristiky, jakož i chybou jejího měření.

Pro stanovení viskozity v laboratorních nebo výrobních podmínkách se používají viskozimetry různých konstrukcí. Mohou být rotační, s kuličkou, kapilární, ultrazvukové. Princip měření viskozity ve skleněném kapilárním viskozimetru je založen na stanovení doby průtoku kapaliny kalibrovanou kapilárou určitého průměru a délky, přičemž je třeba brát v úvahu konstantu viskozimetru. Vzhledem k tomu, že viskozita materiálu závisí na teplotě (jak se zvyšuje, bude se snižovat, což vysvětluje teorie molekulární kinetiky jako výsledek zrychlení chaotického pohybu a interakce molekul), musí být zkušební vzorek uchováván po určitou dobu. čas při určité teplotě k jejímu zprůměrování přes celý objem vzorku. Existuje několik standardizovaných metod pro testování viskozity, ale nejběžnější je mezistátní norma GOST 33-2000, na základě které se určuje kinematická viskozita, jednotky měření jsou v tomto případě mm 2 / s (cSt) a dynamické viskozita se přepočítá jako součin kinematické viskozity a hustoty.

DEFINICE

Viskozita nazývaný jeden z typů přenosových jevů. Je spojena s vlastností tekutých látek (plynů a kapalin) odolávat pohybu jedné vrstvy vůči druhé. Tento jev je způsoben pohybem částic, které tvoří hmotu.

Existuje dynamická viskozita a kinematická viskozita.

Uvažujme pohyb plynu s viskozitou jako pohyb plochých rovnoběžných vrstev. Budeme předpokládat, že ke změně rychlosti pohybu látky dochází ve směru osy X, která je kolmá na směr rychlosti pohybu plynu (obr. 1).

Ve směru osy Y je rychlost pohybu ve všech bodech stejná. To znamená, že rychlost je funkcí . V tomto případě je modul třecí síly mezi vrstvami plynu (F), který působí na jednotku plochy, která odděluje dvě sousední vrstvy, popsán rovnicí:

kde je gradient rychlosti () podél osy X Osa X je kolmá na směr pohybu vrstev hmoty (obr. 1).

Definice

Koeficient () obsažený v rovnici (1) se nazývá koeficient dynamické viskozity (koeficient vnitřního tření). Záleží na vlastnostech plynu (kapaliny). je číselně rovna množství pohybu, který se přenese za jednotku času přes platformu o jednotkové ploše s gradientem rychlosti rovným jednotce, ve směru kolmém k místu. Nebo se numericky rovná síle, která působí na jednotku plochy s gradientem rychlosti rovným jednotce.

Vnitřní tření je důvodem, proč je nutný tlakový rozdíl, aby plyn (kapalina) proudil potrubím. V tomto případě platí, že čím vyšší je viskozitní koeficient látky, tím větší musí být tlakový rozdíl, aby byla dána daná rychlost proudění.

Koeficient kinematické viskozity se obvykle označuje . Rovná se:

kde je hustota plynu (kapaliny).

Koeficient vnitřního tření plynu

V souladu s kinetickou teorií plynů lze koeficient viskozity vypočítat pomocí vzorce:

kde je průměrná rychlost tepelného pohybu molekul plynu a je průměrná volná dráha molekuly. Výraz (3) ukazuje, že při nízkém tlaku (zředěný plyn) je viskozita téměř nezávislá na tlaku, protože Tento závěr však platí, dokud poměr volné dráhy molekuly k lineárním rozměrům nádoby nebude přibližně roven jednotce. Se zvyšující se teplotou se obvykle zvyšuje viskozita plynů, protože

Koeficient viskozity kapaliny

Za předpokladu, že viskozitní koeficient je určen interakčními silami mezi molekulami látky, které závisí na průměrné vzdálenosti mezi nimi, je viskozitní koeficient určen experimentálním Baczynského vzorcem:

kde je molární objem kapaliny, A a B jsou konstanty.

Viskozita kapalin klesá s rostoucí teplotou a roste s rostoucím tlakem.

Poiseuilleho vzorec

Viskozitní koeficient je zahrnut ve vzorci, který určuje vztah mezi objemem (V) plynu, který proteče za jednotku času úsekem potrubí, a tlakovým rozdílem potřebným k tomu ():

kde je délka trubky, je poloměr trubky.

Reynoldsovo číslo

Povaha pohybu plynu (kapaliny) je určena bezrozměrným Reynoldsovým číslem ():

- veličina, která charakterizuje lineární rozměry tělesa obtékaného kapalinou (plynem).

Jednotky viskozitního koeficientu

Základní jednotkou měření koeficientu dynamické viskozity v soustavě SI je:

1Pa c=10 poise

Základní jednotkou měření koeficientu kinematické viskozity v soustavě SI je:

Příklady řešení problémů

PŘÍKLAD 1

Cvičení	Dynamicky je viskozita vody rovna Pa s. Jaký je maximální průměr potrubí, který umožní, aby tok vody zůstal laminární, pokud za 1 s vyteče objem vody rovný ?
Řešení	Podmínka pro laminaritu proudění tekutiny má tvar: Kde najdeme Reynoldsovo číslo pomocí vzorce: Rychlost proudění vody zjistíme jako: Ve výrazu (1.3) je výška vodního válce o objemu: Podle podmínky = 1s. Dosazením rychlosti (1.4) do výrazu pro Reynoldsovo číslo máme: Hustota vody na č.p. kg/m3. Provedeme výpočty a získáme:
Odpovědět	m

PŘÍKLAD 2

Cvičení	Koule o hustotě a průměru d se vznáší v kapalině o hustotě rychlostí . Jaká je kinematická viskozita kapaliny?
Řešení	Udělejme nákres.

Viskozita je nejdůležitější fyzikální konstanta, která charakterizuje výkonnostní vlastnosti kotlů a motorové nafty, ropných olejů a řady dalších ropných produktů. Hodnota viskozity se používá k posouzení možnosti atomizace a čerpatelnosti ropy a ropných produktů.

Existují dynamické, kinematické, podmíněné a efektivní (strukturální) viskozity.

Dynamická (absolutní) viskozita [μ ], neboli vnitřní tření, je vlastnost skutečných kapalin odolávat smykovým tangenciálním silám. Je zřejmé, že tato vlastnost se projevuje při pohybu tekutiny. Dynamická viskozita v soustavě SI se měří v [N·s/m2]. Jedná se o odpor, který kapalina vykazuje při relativním pohybu svých dvou vrstev o ploše 1 m2, umístěných ve vzdálenosti 1 m od sebe a pohybujících se vlivem vnější síly 1 N rychlostí 1 slečna. Vzhledem k tomu, že 1 N/m 2 = 1 Pa, dynamická viskozita se často vyjadřuje v [Pa s] nebo [mPa s]. V systému CGS (CGS) je rozměr dynamické viskozity [dyn s/m 2 ]. Tato jednotka se nazývá poise (1 P = 0,1 Pa s).

Konverzní faktory pro výpočet dynamických [ μ ] viskozita.

Jednotky	Mikropoise (mcP)	Centipoise (sp)	Poise ([g/cm s])	Pa s ([kg/m s])	kg/(m h)	kg s/m2
Mikropoise (mcP)	1	10 -4	10 -6	10 7	3,6·10-4	1,02-10-8
Centipoise (sp)	10 4	1	10 -2	10 -3	3,6	1,02-10-4
Poise ([g/cm s])	10 6	10 2	1	10 3	3,6 10 2	1,02-10-2
Pa s ([kg/m s])	10 7	10 3	10	1 3	3,6 10 3	1,02-10-1
kg/(m h)	2,78 10 3	2,78-10-1	2,78-10-3	2,78-10-4	1	2,84-10-3
kg s/m2	9,81 10 7	9,81 10 3	9,81 10 2	9,81 10 1	3,53 10 4	1

Kinematická viskozita [ν ] je veličina rovna poměru dynamické viskozity kapaliny [ μ ] do své hustoty [ ρ ] při stejné teplotě: ν = μ/ρ. Jednotkou kinematické viskozity je [m 2 /s] - kinematická viskozita takové kapaliny, jejíž dynamická viskozita je 1 N s / m 2 a hustota je 1 kg / m 3 (N = kg m / s 2 ). V systému CGS je kinematická viskozita vyjádřena v [cm 2 /s]. Tato jednotka se nazývá Stokes (1 Stokes = 10 -4 m 2 /s; 1 cSt = 1 mm 2 /s).

Převodní faktory pro výpočet kinematiky [ ν ] viskozita.

Jednotky	mm 2 /s (cSt)	cm 2 /s (St)	m2/s	m2/h
mm 2 /s (cSt)	1	10 -2	10 -6	3,6·10-3
cm 2 /s (St)	10 2	1	10 -4	0,36
m2/s	10 6	10 4	1	3,6 10 3
m2/h	2,78 10 2	2,78	2,78 10 4	1

Často jsou charakterizovány oleje a ropné produkty podmíněná viskozita, což je poměr doby průtoku 200 ml ropného produktu kalibrovaným otvorem standardního viskozimetru při určité teplotě [ t] do doby, kdy proteče 200 ml destilované vody o teplotě 20°C. Podmíněná viskozita při teplotě [ t] je označeno znaménkem ВУ a je vyjádřeno počtem konvenčních stupňů.

Podmíněná viskozita se měří ve stupních VU (°VU) (pokud se test provádí ve standardním viskozimetru podle GOST 6258-85), sekundách Saybolt a sekundách Redwood (pokud se test provádí na viskozimetrech Saybolt a Redwood).

Pomocí nomogramu můžete převést viskozitu z jednoho systému na jiný.

V systémech dispergovaných v ropě za určitých podmínek, na rozdíl od newtonovských kapalin, je viskozita proměnnou hodnotou v závislosti na gradientu smykové rychlosti. V těchto případech se oleje a ropné produkty vyznačují účinnou nebo strukturní viskozitou:

U uhlovodíků závisí viskozita výrazně na jejich chemickém složení: roste s rostoucí molekulovou hmotností a teplotou varu. Přítomnost postranních větví v molekulách alkanů a naftenů a zvýšení počtu cyklů také zvyšují viskozitu. Pro různé skupiny uhlovodíků se zvyšuje viskozita v řadě alkany - areny - cyklany.

Pro stanovení viskozity se používají speciální standardní přístroje - viskozimetry, které se liší principem činnosti.

Kinematická viskozita se stanovuje pro relativně nízkoviskózní lehké ropné produkty a oleje pomocí kapilárních viskozimetrů, jejichž působení je založeno na tekutosti kapaliny kapilárou v souladu s GOST 33-2000 a GOST 1929-87 (viskoměr typu VPZh, Pinkevich atd.).

U viskózních ropných produktů se relativní viskozita měří ve viskozimetrech jako VU, Engler atd. Kapalina z těchto viskozimetrů vytéká kalibrovaným otvorem v souladu s GOST 6258-85.

Mezi hodnotami podmíněného °VV a kinematické viskozity existuje empirický vztah:

Viskozita nejviskóznějších strukturovaných ropných produktů se stanovuje na rotačním viskozimetru podle GOST 1929-87. Metoda je založena na měření síly potřebné k otáčení vnitřního válce vzhledem k vnějšímu při plnění prostoru mezi nimi zkušební kapalinou o teplotě t.

Kromě standardních metod pro stanovení viskozity se někdy ve výzkumných pracích používají nestandardní metody založené na měření viskozity časem pádu kalibrační kuličky mezi značkami nebo časem tlumení vibrací pevného tělesa při zkoušce. kapalina (Hepplerovy, Gurvichovy viskozimetry atd.).

Ve všech popsaných standardních metodách se viskozita stanovuje při přísně konstantní teplotě, protože s její změnou se viskozita výrazně mění.

Závislost viskozity na teplotě

Závislost viskozity ropných produktů na teplotě je velmi důležitou charakteristikou jak v technologii rafinace ropy (čerpání, výměna tepla, sedimentace atd.), tak při použití komerčních ropných produktů (vypouštění, čerpání, filtrování, mazání třecích ploch , atd.).

S klesající teplotou se zvyšuje jejich viskozita. Obrázek ukazuje křivky změn viskozity v závislosti na teplotě pro různé mazací oleje.

Společná pro všechny vzorky oleje je přítomnost teplotních oblastí, ve kterých dochází k prudkému nárůstu viskozity.

Existuje mnoho různých vzorců pro výpočet viskozity v závislosti na teplotě, ale nejčastěji používaný je Waltherův empirický vzorec:

Pokud vezmeme logaritmus tohoto výrazu dvakrát, dostaneme:

Pomocí této rovnice sestavil E. G. Semenido nomogram na ose vodorovné polohy, na jehož vodorovné ose je pro usnadnění použití vynesena teplota a na svislé ose je vynesena viskozita.

Pomocí nomogramu můžete zjistit viskozitu ropného produktu při jakékoli dané teplotě, pokud je známa jeho viskozita při dvou dalších teplotách. V tomto případě je hodnota známých viskozit spojena přímkou ​​a pokračuje se, dokud se neprotne s teplotní přímkou. Průsečík s ním odpovídá požadované viskozitě. Nomogram je vhodný pro stanovení viskozity všech typů kapalných ropných produktů.

U ropných mazacích olejů je při provozu velmi důležité, aby viskozita závisela co nejméně na teplotě, protože to zajišťuje dobré mazací vlastnosti oleje v širokém teplotním rozsahu, tj. podle vzorce Walther, to znamená, že pro mazací oleje, čím nižší koeficient B, tím vyšší kvalita oleje. Tato vlastnost olejů se nazývá viskozitní index, což je funkce chemického složení oleje. U různých uhlovodíků se viskozita mění různě s teplotou. Nejstrmější závislost (velká hodnota B) je pro aromatické uhlovodíky a nejmenší pro alkany. Naftenické uhlovodíky jsou v tomto ohledu blízké alkanům.

Pro stanovení viskozitního indexu (VI) existují různé metody.

V Rusku je IV určena dvěma hodnotami kinematické viskozity při 50 a 100 ° C (nebo při 40 a 100 ° C - podle zvláštní tabulky Státního výboru pro normy).

Při certifikaci olejů se IV vypočítává podle GOST 25371-97, který stanoví stanovení této hodnoty podle viskozity při 40 a 100 °C. Podle této metody, podle GOST (pro oleje s VI menším než 100), je index viskozity určen vzorcem:

Pro všechny oleje s ν 100 ν, v 1 A v 3) jsou stanoveny podle tabulky GOST 25371-97 na základě v 40 A ν 100 tohoto oleje. Pokud je olej viskóznější ( ν 100> 70 mm 2 /s), pak se hodnoty obsažené ve vzorci určují pomocí speciálních vzorců uvedených v normě.

Mnohem snazší je určit viskozitní index pomocí nomogramů.

Ještě pohodlnější nomogram pro zjištění indexu viskozity vyvinul G.V. Stanovení IV se redukuje na spojení známých hodnot viskozity při dvou teplotách rovnými čarami. Průsečík těchto čar odpovídá požadovanému indexu viskozity.

Viskozitní index je obecně uznávaná hodnota zahrnutá v ropných standardech ve všech zemích světa. Nevýhodou viskozitního indexu je, že charakterizuje chování oleje pouze v rozmezí teplot od 37,8 do 98,8 °C.

Mnoho výzkumníků poznamenalo, že hustota a viskozita mazacích olejů do určité míry odráží jejich uhlovodíkové složení. Byl navržen odpovídající indikátor spojující hustotu a viskozitu olejů a nazvaný viskozitně-hmotnostní konstanta (VMC). Viskozita-hmotnostní konstanta může být vypočtena pomocí vzorce Yu.

V závislosti na chemickém složení oleje VMC může být od 0,75 do 0,90 a čím vyšší je hodnota VMC oleje, tím nižší je jeho viskozitní index.

Při nízkých teplotách získávají mazací oleje strukturu, která se vyznačuje mezí kluzu, plasticitou, tixotropií nebo viskozitní anomálií charakteristickou pro disperzní systémy. Výsledky stanovení viskozity takových olejů závisí na jejich předběžném mechanickém promíchání a také na průtoku nebo obou faktorech současně. Strukturované oleje, stejně jako jiné strukturované ropné systémy, se neřídí zákonem Newtonova proudění kapaliny, podle kterého by změna viskozity měla záviset pouze na teplotě.

Olej s neporušenou strukturou má výrazně vyšší viskozitu než po jeho destrukci. Pokud snížíte viskozitu takového oleje zničením struktury, tak v klidném stavu se tato struktura obnoví a viskozita se vrátí na původní hodnotu. Schopnost systému spontánně obnovit svou strukturu se nazývá tixotropie. Se zvýšením rychlosti proudění, přesněji rychlostního spádu (úsek křivky 1) dochází k destrukci struktury, a proto viskozita látky klesá a dosahuje určitého minima. Tato minimální viskozita zůstává na stejné úrovni s následným zvýšením gradientu rychlosti (oddíl 2), dokud se neobjeví turbulentní proudění, po kterém se viskozita opět zvýší (oddíl 3).

Závislost viskozity na tlaku

Viskozita kapalin, včetně ropných produktů, závisí na vnějším tlaku. Změna viskozity oleje s rostoucím tlakem má velký praktický význam, protože v některých třecích jednotkách mohou vznikat vysoké tlaky.

Závislost viskozity na tlaku u některých olejů znázorňují křivky viskozita olejů se s rostoucím tlakem mění parabolicky. Pod tlakem R lze to vyjádřit vzorcem:

U ropných olejů se s rostoucím tlakem nejméně mění viskozita parafinových uhlovodíků a o něco více se mění naftenické a aromatické uhlovodíky. Viskozita vysokoviskózních ropných produktů roste s rostoucím tlakem více než viskozita nízkoviskózních ropných produktů. Čím vyšší je teplota, tím méně se mění viskozita s rostoucím tlakem.

Při tlacích řádově 500 - 1000 MPa se viskozita olejů zvyšuje natolik, že ztrácejí vlastnosti kapaliny a mění se v plastickou hmotu.

Pro stanovení viskozity ropných produktů při vysokém tlaku navrhl D.E. Mapston vzorec:

Na základě této rovnice vyvinul D.E Mapston nomogram, pomocí kterého známé hodnoty např ν 0 A R, jsou spojeny přímkou ​​a údaj se získá na třetí stupnici.

Viskozita směsí

Při míchání olejů je často nutné stanovit viskozitu směsí. Jak ukázaly experimenty, aditivnost vlastností se projevuje pouze u směsí dvou složek, které jsou si viskozitou velmi blízké. Když je velký rozdíl ve viskozitách mísených ropných produktů, je viskozita obvykle nižší než ta, která je vypočtena podle mísícího pravidla. Viskozitu olejové směsi lze přibližně vypočítat nahrazením viskozit složek jejich recipročními hodnotami - pohyblivost (tekutost) ψ cm:

Pro stanovení viskozity směsí můžete také použít různé nomogramy. Nejpoužívanější jsou ASTM nomogram a Molina-Gurvich viskozigram. Nomogram ASTM je založen na Waltherově vzorci. Molina-Gurevich nomogram byl sestaven na základě experimentálně zjištěných viskozit směsi olejů A a B, z nichž A má viskozitu °ВУ 20 = 1,5 a B má viskozitu °ВУ 20 = 60. Oba oleje byly smíchané v různých poměrech od 0 do 100 % (obj.) a viskozita směsí byla stanovena experimentálně. Nomogram ukazuje hodnoty viskozity v el. Jednotky a v mm2/s.

Viskozita plynů a olejových par

Viskozita uhlovodíkových plynů a olejových par podléhá jiným zákonům než u kapalin. S rostoucí teplotou roste viskozita plynů. Tento vzorec je uspokojivě popsán Sutherlandovým vzorcem:

Volatilita (fugacity) Optické vlastnosti Elektrické vlastnosti

Viskozitní síly jsou tangenciální síly, to znamená, že směřují podél kontaktního povrchu vrstev kapaliny.

Fyzikální význam viskozitního koeficientu: koeficient viskozity se numericky rovná síle vnitřního tření vznikající mezi dvěma vrstvami tekutiny na jednotku plochy potřebné k udržení gradientu rychlosti rovné jedné.

Když S = 1 jednotka plochy, = 1, h = F

Jednotky koeficientu viskozity:

SI: (Pascalova sekunda)

1 Pas je viskozita kapaliny, ve které při rychlostním gradientu rovném jednotce působí síla rovna 1 N na každý čtvereční metr kontaktní plochy mezi vrstvami.

V medicíně se viskozita vyjadřuje v poise.

1 průchod = 10 P (poise) = 10 3 cP (centipoise)

Viskozitní koeficient závisí na:

1. přirozeně tekutý,

2. na teplotě: s rostoucí teplotou viskozita kapaliny klesá, u plynů roste.

Rozlišují se kapaliny:

1. Newtonovský– jedná se o kapaliny, jejichž viskozitní koeficient nezávisí na rychlostním gradientu (smykové rychlosti). Viskozitní koeficient newtonských kapalin závisí pouze na jejich povaze a teplotě. Dodržují Newtonův lineární zákon, to znamená, že jsou spojitým, homogenním a izotropním prostředím. Viskozita lymfy a krevní plazmy je tedy dobře popsána Newtonovou rovnicí. To je normální viskozita.

2. Nenewtonské- reologicky složitější kapaliny, u kterých je viskozitní koeficient závislý na rychlostním gradientu (na smykové rychlosti), tzn. na podmínkách proudění tekutiny. Viskozitní koeficient v tomto případě není konstantou látky. Mají nelineární vlastnosti. Patří sem vysokomolekulární sloučeniny, jako jsou roztoky, polymery, suspenze, emulze, systémy biologického původu: krev, synoviální tekutina. Viskozita nenewtonských kapalin závisí na řadě kinematických a dynamických parametrů. To je abnormální viskozita. Nenewtonské reologické vlastnosti profilů rychlosti změny krve v kanálech mimotělních zařízení.

2.POISEUILLE FORMULE vyjadřuje objem kapaliny protékající kapilárou, který závisí na poloměru kapiláry, viskozitním koeficientu, tlakovém spádu a době průtoku kapaliny:

- vzorec platí pro laminární proudění tekutiny, kde r je poloměr průřezu kapiláry

Délka kapiláry

DP = P in – P out – tlakový rozdíl na koncích kapiláry

grad P = - tlakový gradient

t – doba průtoku tekutiny

Pro výpočet průtoku kapaliny v nádobě je důležitou charakteristikou objemový průtok, zejména krve.

Objemová rychlost – to je množství, které se číselně rovná objemu kapaliny protékající za jednotku času daným úsekem potrubí.

Objemová rychlost kapaliny je vyjádřena vzorcem Q =

Jednotka m³/s

Pro stacionární laminární proudění skutečné tekutiny ve válcovém potrubí konstantního průřezu má Poiseuilleův vzorec tvar:

Podle tohoto vzorce je objemová rychlost kapaliny úměrná poklesu tlaku na jednotku délky potrubí, čtvrté mocnině poloměru potrubí a nepřímo úměrná koeficientu viskozity.

Pro trubky s proměnným průřezem má Poiseuilleův vzorec tvar

Hydraulický odpor je vyjádřen vzorcem:

Potom lze objemovou rychlost kapaliny vyjádřit jako:

Pokles tlaku tekutiny (zejména krve) závisí na objemové rychlosti a významně na poloměru cévy, vyjádřeno vzorcem: DP = Q∙R hydr .

3. STOKES FORMULE vyjadřuje odporovou sílu při pohybu tělesa v kapalině, která zpomaluje jeho pohyb a směřuje opačným směrem, než je rychlost tělesa vůči médiu.

Odporová síla při pohybu těles v kapalině závisí na:

1) podle tvaru těla

2) podle velikosti těla

3) na viskozitním koeficientu

4) na rychlosti pohybu těla

Obecný vzorec Stokesova zákona je vyjádřen vzorcem:

kde p a k jsou číselný koeficient, který určuje geometrický tvar tělesa.