Гидравлика. Приборы для измерения вязкости жидкостных систем

Приборы для  исследования адгезионных характеристик.

Первая группа приборов основана на принципе 2-х дисков. Различают эти приборы по способу отрыва диска.

Рис. 101

Взвесив воду в  ведре можно измерить силу отрыва. При силе, достаточной чтобы нижний слой оторвался, ведро падает.

    Второй  прибор с механическим приводом  к верхнему диску.

    Абсолютный  прибор. На цилиндр наклеивается  лента, которая отслаивается от  силы 

Рис. 102 

  

Условный прибор

Рис. 103

За счет схватываемости цилиндра и краски он докатывается до определенной отметки. Прибор служит для определения слипаемости краски.

Макроскопическая  теория адгезии.

Рис. 104

    Если  между 2-мя пластинами заключен  слой продукта, то между пластинами  возникает сила взаимодействия, под действием которой пластины  стремятся сжаться.

- величина площади истинного  контакта между продуктом и  поверхностью.

- коэффициент поверхностного  натяжения. 

- геометрическая площадь пластины.

- усилие в момент отрыва.

- усилие в любой момент  времени.

Рис. 105

Для адгезионного отрыва.

Рис. 106

- длительность приложения силы.

Поверхность истинного  контакта уменьшается.

  (1)

Недостаток заключается  в том, что отсчет берем от , что не очень точно.

Для отрыва толстого слоя

   (2)

В момент отрыва    (3)

- сила сближения

- сила растяжения.

Для момента  отрыва выражения (1), (2), (3) подставим  в исходную формулу.

- темп (скорость) убывания площади. 

Адгезия зависит  от динамических, кинематических, геометрических характеристик.

- характеризует данный продукт.

В процессе проведения эксперимента можно найти 

 и  необходимо найти при таких условиях, когда остальные величины постоянные

      

                       - постоянная величина

Рис. 107

Рис. 108

      

По отрезку  определим .

Влияние на адгезию различных факторов.

(для тонко измельченного  мясного фарша) =

Рис. 109

При увеличении толщины слоя адгезия уменьшается.

Рис. 110

Рис. 111

 

 сек.

    Изменение  адгезии при увеличении давления  предварительного контакта. сек. Время контакта постоянное.

Рис. 112

Зависимость адгезии для различных материалов.

Рис. 113

 

 мм                          

Трение.

    Трением  называется сила сопротивления,  возникающая при относительном  смещении двух поверхностей. Трение  является причиной износа и  заедания.

    Основные законы трения.

1. Трение зависит от поверхности контакта.
2. Сила трения определяется

         

           - коэффициент трения

           - усилие контакта

3. Трение покоя больше трения скольжения и трение скольжения не зависит от скорости.

Последние работы показали, что эти законы справедливы  для весьма ограниченного количества случаев.

Природа трения.

Рис. 114

1. Механическая гипотеза.

Сила трения равна силе, необходимой для вытаскивания одного тела из другого.

2.       Теория точечной сварки.

Когда выступы  шероховатостей одного тела приходят в контакт со вторым, возникают  высокие температуры, которые приводят к свариваемости (холодная или горячая  сварка).

    Трение  может быть нескольких видов:

 

Природа воздействия  смазочного слоя.

Рис. 115

Чем прочнее  окисная пленка, тем больше адгезия.

Рис. 116

При жидком трении цапфер смещается в сторону движения.

Рис. 117

При сухом трении цапфер смещается в сторону обратную движению.

Рис. 118

- угловая скорость

- давление контакта

Гидродинамическая теория смазки.

Рис. 119

    Выделим  слой жидкости. Скорость стенки  равна 0. Силы действующие на  слой:

, , , .

Движение равномерное  и прямолинейное, следовательно, силы инерции отсутствуют.

        - сила вязкого сопротивления.

 дифференциальное уравнение  движения жидкости в плоской  щели.

Рис. 120

Оси смещены  (окружная скорость вращения цапфы)

Найдем постоянные и если , то , тогда

Теперь найдем . Если , то , тогда

Расход жидкости через щель, считая ширину щели равной 1.

 уравнение расхода.

При

 тогда 

 для сечения, где  ;

В жидкостном кольце, разрыва сплошностей нет, следовательно  поток неразрывный и к нему применимо уравнение расхода  для капельной жидкости.

Для любого сечения найдем из уравнения расхода.

 дифференцируем по  и по

   - угол поворота.

Трение  пластично-вязких материалов.

Закон Дерягина.

Закон Амантона

Рис. 121

Рис. 122

Если нужно  получить высокие скорости движения, прибор выполняют следующим образом.

Рис. 123

Диск вращается. Он соединен с тензобалкой. Коэффициент  истинного давления не зависит от давления контакта.

Рис. 124

Часто величины адгезии, измеренные методом отрыва не совпадают с данным способом определения  адгезии.

Эффективный коэффициент  внешнего трения напоминает эффективный  коэффициент вязкости по физическому  смыслу.

Рис. 125

Эффективный коэффициент внешнего трения пропорционален тангенсу угла наклона.

Рис. 126

 для мясного фарша

            

Коэффициент трения зависит от скорости смещения.

Рис. 127

- скорость смещения.

1.   

2.   

3.   

Эксперименты  не лежат на одной вертикали. Ниспадающую ветвь вправо от экстремума объясняют термомеханическими процессами:

с увеличением  скорости, увеличивается число контактов  закреплений и сила трения.

Гидравлические  сопротивления и расчет трубопроводов. Потери давления по длине потока.

Расчетную зависимость для определения потерь давления выводим методом анализа размерностей.

- теорема:

- количество переменных

- число основных размерностей.

Функциональная  зависимость для переменных сведется к критериальной зависимости для критериев подобия.