РЕОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ВИСОКОДИСПЕРСНИХ СИСТЕМ

Реологічні властивості високодисперсних систем характеризує їх плинність. Аналіз реологічних властивостей і узагальнення закономірностей

течії проводять по реологическим кривим типу , які отримують експериментально. Велике значення при цьому має в'язкість дисперсної системи - ньютоновская або пластична. Ньютоновская в'язкість звичайно позначається символом // (іноді - //) і в необхідних випадках уточнюється її фізичний зміст як динамічної в'язкості. У деяких випадках використовується кінематична в'язкість, що представляє відношення динамічної в'язкості до щільності . Розмірність кінематичної в'язкості визначена як: і так як для

звичайних рідин в'язкість незначна, то використовуються Стокс (Ст): 1 Ст = 1 см 2 / с.

В'язкість ньютонівських рідин залежить від температури по рівнянню:

де А - предекспоненціальний множник; А Е - енергія активації в'язкої течії; R -газова постійна; Т -температура.

Знаходження енергії активації в'язкої течії за експериментальними даними можливо при поданні результатів вимірювання в'язкості

в спрямлених координатах: . Побудувавши графік в осях

, По куту нахилу залежності до осі абсцис можна знайти кутовий коефіцієнт і обчислити енергію активації в'язкої течії

Д / Р. Болес сучасним є комп'ютерна обробка експериментальних даних.

В'язкість розбавлених суспензій, золів і розбавлених розчинів високомолекулярних сполук може бути визначена але рівняння Ейнштейна:

в якому // q- в'язкість дисперсійного середовища; а - коефіцієнт форми

частинок (сферичний а = 2,5); - об'ємна частка дисперсної фази (концентрація).

Перетворення рівняння Ейнштейна показує, що між питомою в'язкістю розчину і концентрацією речовини в розчині існує лінійна залежність т] ^ = а <р 9 наприклад, для сферичних частинок q = 2,5 <р .

В'язкість дисперсних систем залежить від концентрації диспергированного речовини. В області більш високих концентрацій твердої фази

дисперсної системи в системі активізуються процеси структурообра- тання і в'язкість структурованої системи починає швидко зростати, частинки втрачають можливість вільно обертатися в потоці, що веде до збільшення коефіцієнта від до 4 і підвищенню в'язкості:

Наслідком є прояв неньютоновскіх властивостей, коли в'язкість набуває характеру пластичної. В'язкість пластичних систем залежить від прикладеної напруги і зі збільшенням його змінюється внаслідок руйнування структури.

В'язкість золів мало відрізняється від в'язкості дисперсійного середовища. Золі з високим ступенем дисперсності мають більшу в'язкістю, ніж золі з меншим ступенем дисперсності.

Експериментальне визначення в'язкості дисперсних систем в більшості випадків не представляє особливих складнощів і може здійснюватися за допомогою капілярного віскозиметра (для щодо нев'язких рідин), ротаційного віскозиметра або іншими методами. На рис. 8.7 представлений загальний вид капілярного віскозиметра.

Загальний вигляд віскозиметра

Мал. 8.7. Загальний вигляд віскозиметра

На практиці поширені капілярні вис- козіметри Оствальда або Уббелоде, які відрізняються конструктивним оформленням в розташуванні коліброванного об'єму рідини, обмеженого мітками а й б. При визначенні в'язкості вимірюється час закінчення цього об'єму рідини.

Так як в'язкість дисперсної системи істотно залежить від температури, вимірювання проводять при постійній температурі, використовуючи термостатіро- вання.

Перебіг ньютонівської рідини підпорядковується відомому з гідродинаміки рівняння Гагена - Пуазейля для витрати V при ламінарному плині рідини по трубах і капілярах:

де г] - в'язкість; г , / - радіус капілярів і їх довжина; Р - тиск; г - час.

З рівняння Гагена - Пуазейля можна отримати формулу для в'язкості , в якій геометричні характеристики (радіус,

довжина і об'єм рідини при його сталості) дають постійну приладу (постійну капіляра) і рівняння спрощується:

де К - постійна капіляра; Р - тиск течії; т - час витікання постійного об'єму рідини з капіляра.

Вимірювання в'язкості за допомогою капілярного віскозиметра засновані на визначенні часу витікання певного об'єму рідини через капіляр.

Щоб звільнитися від вимірювання тиску, частіше визначають в'язкість рідини по відношенню до будь-якої стандартної рідини, в'язкість якої відома (тому виміряну в'язкість називають відносною). Вимірювання проводять в одному і тому ж вискозиметре, визначаючи час закінчення досліджуваної і стандартної рідин. Як стандартна часто використовують дистильовану воду. розрахунки проводять

по співвідношенню -, з якого випливає, що

де //, / ?, г і ;; 0 , p 0 , r Q - в'язкість, щільність і час закінчення досліджуваної і стандартної рідин.

При виконанні лабораторної роботи необхідно враховувати температурну залежність в'язкості і щільності води (табл. 8.1) і гліцерину (табл. 8.2).

Таблиця 8.1

Залежність динамічної в'язкості і щільності води _ i __ від температури __

т, К

283

288

293

298

303

308

313

318

/ 7, мПас

1,3073

1,1383

1,0020

0,8902

0,7973

0,7191

0,6527

0,5961

р у кг / м 3

999,73

999,13

998,23

997,07

995,67

994,06

992,24

990,25

Таблиця 8.2

Залежність динамічної в'язкості гліцерину від температури

Т, К

283

293

298

303

313

323

rjy мПа-с

3950

1490

950

630

330

180

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >