Теоретическое обоснование применения диссипативного метода для изучения реологических свойств высоковязких жидкостей
DOI: 10.17586/1606-4313-2024-23-3-62-69
УДК 663.1
Тишин В. Б., Новоселов А. Г.
Ключевые слова: диссипативный метод, реологические исследования, энергия, вязкость, перемешивание, скорость сдвига.
УДК 663.1
Теоретическое обоснование применения диссипативного метода для изучения реологических свойств высоковязких жидкостей
Ссылка для цитирования: Тишин В.Б., Новосёлов А.Г. Теоретическое обоснование применения диссипативного метода для изучения реологических свойств высоковязких жидкостей. // Вестник Международной академии холода. 2024. № 3. С. 62-69. DOI: 10.17586/1606-4313-2024-23-3-62-69.
[Tishin V.B., Novoselov A.G. Theoretical substantiation of using dissipative method for studying rheological properties of highly viscous liquids. Journal of International Academy of Refrigeration. 2024. No 3. p. 62-69. DOI: 10.17586/1606-4313-2024-23-3-62-69]
Аннотация
Одной из главных задач прикладной гидродинамики является разработка способов снижения гидродинамического сопротивления при течении жидкостей в трубопроводных системах, в объемах технологических аппаратах и при случаях внешнего обтекания твердых тел. Для решения этих задач необходимо как можно более точное знание физических свойств исследуемых жидкостей. Известные методы экспериментального определения, наиболее важной величины – коэффициента динамической вязкости, в той или иной мере обладают известными недостатками. Рассматривается принципиально новый метод реологических исследований жидкости, а именно диссипативный, основанный на законе сохранения энергии. Суть метода заключается в том, что в процессе перемешивания высоковязких жидкостей, при движении жидкости в замкнутом, теплоизолированном объеме механическая энергия сил трения преобразуется в тепловую энергию, вызывая неизбежное повышение температуры во всем объеме. Показана взаимосвязь повышения температуры жидкости от ее вязкостных свойств и получена математическая зависимость, в которую введен критерий геометрического подобия диссипативных вискозиметров. Экспериментальная проверка предложенного метода выполнена на примере аппарата с механической мешалкой. Объект исследований – водный раствор глицерина с концентрацией 95%. Расхождение между известным значением динамического коэффициента вязкости 0,523 Па·с и вычисленным по уравнению (24) – 0,525 Па·cне превышает 0,4%, что указывает на достоверность приведенных теоретических рассмотрений. В дальнейшем предполагается экспериментальная проверка предложенного метода на неньютоновских жидкостях, а также на жидкостях, имеющих более сложный фазовый состав – микробиологических суспензиях.
Аннотация
Одной из главных задач прикладной гидродинамики является разработка способов снижения гидродинамического сопротивления при течении жидкостей в трубопроводных системах, в объемах технологических аппаратах и при случаях внешнего обтекания твердых тел. Для решения этих задач необходимо как можно более точное знание физических свойств исследуемых жидкостей. Известные методы экспериментального определения, наиболее важной величины – коэффициента динамической вязкости, в той или иной мере обладают известными недостатками. Рассматривается принципиально новый метод реологических исследований жидкости, а именно диссипативный, основанный на законе сохранения энергии. Суть метода заключается в том, что в процессе перемешивания высоковязких жидкостей, при движении жидкости в замкнутом, теплоизолированном объеме механическая энергия сил трения преобразуется в тепловую энергию, вызывая неизбежное повышение температуры во всем объеме. Показана взаимосвязь повышения температуры жидкости от ее вязкостных свойств и получена математическая зависимость, в которую введен критерий геометрического подобия диссипативных вискозиметров. Экспериментальная проверка предложенного метода выполнена на примере аппарата с механической мешалкой. Объект исследований – водный раствор глицерина с концентрацией 95%. Расхождение между известным значением динамического коэффициента вязкости 0,523 Па·с и вычисленным по уравнению (24) – 0,525 Па·cне превышает 0,4%, что указывает на достоверность приведенных теоретических рассмотрений. В дальнейшем предполагается экспериментальная проверка предложенного метода на неньютоновских жидкостях, а также на жидкостях, имеющих более сложный фазовый состав – микробиологических суспензиях.
Ключевые слова: диссипативный метод, реологические исследования, энергия, вязкость, перемешивание, скорость сдвига.
English
Русский
