Жидкости вязкоупругие

Вязкоупругие жидкости проявляют упругие свойства, свойственные твердым телам, и свойства необратимого течения, характерные для жидкостей. Реологическое уравнение вязкоупругих жидкостей имеет два параметра один описывает вязкое течение, другой — упругие свойства [c.143]

Это уравнение отражает идеальное (ньютоновское) течение жидкости, которое характеризуется следующими тремя чертами появлением сдвиговых деформаций при сколь угодно малых напряжениях, отсутствием эффектов упругости при течении и независимостью вязкости от скорости и напряжения сдвига. Полимеры, однако, обнаруживают отклонение от ньютоновского течения по всем указанным признакам. Во-первых, они могут проявлять признаки пластических тел, т. е. тел, характеризующихся наличием предела текучести — критического напряжения, только после достижения которого способно развиваться течение. Во-вторых, течение полимеров сопровождается накоплением высокоэластической энергии, что вызывает появление напряжений, перпендикулярных направлению течения, и, как следствие этого, разбухание экстру-дата, усадку образца и т. д. Полимеры, таким образом, наиболее ярко проявляют признаки вязкоупругих тел. Наконец, вязкость полимеров, как правило, сильно зависит от у и т, уменьшаясь с возрастанием последних (явление аномалии вязкости). Вязкость, соответствующая данному режиму течения и называемая обычно эффективной, будет рассмотрена ниже, здесь же мы остановимся на молекулярной трактовке ньютоновской вязкости [c.50]

Жидкой фазой суопензии обычно является ньютоновская жидкость, которая соответствует закону внутреннего трения Ньютона, причем напряжение внутреннего трения, возникающее между слоями жидкости при ее течении, пропорционально градиенту скорости по нормали к направлению течения. На практике встречаются суспензии, жидкая фаза которых отличается аномальными свойствами и относится к неньютоновским жидкостям. Свойства последних разнообразны и характеризуются названиями пластичных, псевдопластичных, дилатантных, тиксотропных, вязкоупругих жидкостей. [c.55]

Из нефтяных жидкостей вязкоупругие свойства проявляют нефти и нефтепродукты с большим содержанием смол. В настоящее время на практике применяются и искусственно создаваемые вязкоупругие жидкости, Так их способность восстанавливать форму используется при создании жидкостных разделителей, имеющих высокую проходимость и плотность прилегания, к стенкам трубопровода. Большое практическое значение имеет снижение сопротивления при турбулентном течении, достигаемое добавкой незначительного количества высокополимеров, придающих жидкости вязкоупругие свойства (эффект Томса). [c.30]

Простейшая механическая модель вязкоупругой жидкости может быть лол /чена гтослгдозатгльхпгм соедиисписм нружины и поршня (так называемая жидкость Максвелла). Реологическая модель вязкоупругой жидкости Максвелла записывается з виде [c.14]

Из сопоставления рис. 6.5 и 6.6 видно, что наилучшее качество вытеснения (для исследуемых составов) достигается на эмульсии с наибольшей нелинейностью вязкоупругих свойств. На качество вытеснения вязкой жидкости вязкоупругими разделителями оказывают положительное влияние силы поверхностного натяжения [c.152]

Неньютоновскими называют сложные по структуре жидкости, например, растворы и расплавы полимеров, дисперсные системы (суспензии, эмульсии, пасты и др.), реологическое уравнение состояния которых имеет иной вид, чем у ньютоновских жидкостей. Реологическое уравнение состояния неньютоновских жидкостей с различной структурой может иметь различный вид. Он устанавливается опытным путем — по результатам вискозиметрических измерений [27, 28] в виде зависимости напряжения одномерного сдвига а от скорости сдвига 7 = дШ/дп (где 7 — относительная деформация, а 7 = д у/дт), график которой называется кривой течения. В зависимости от вида реологического уравнения неньютоновские жидкости можно разделить на три основных класса вязкие стационарно-реологические жидкости вязкоупругие жидкости жидкости с нестационарной реологией. [c.106]

Следующий класс неньютоновских жидкостей — вязкоупругие, проявляющие как упругое восстановление формы, так и способность к вязкому течению. Примеры таких сред — различные смолы, битумы, растворы некоторых полимеров, мучное тесто, некоторые эмульсии и суспензии. Энергия упругой деформации в эмульсиях, накапливаемая в процессе течения благодаря меж-фазному натяжению, вызывает восстанавливающую силу, которая противодействует изменению формы капель. В суспензиях энергия упругой деформации накапливается за счет деформации твердых частиц при течении дисперсионной среды. [c.109]

Вязкие жидкости, вязкоупругость, пористые среды. Уравнения Лагранжа (А.3.44) применимы к динамике несжимаемых вязких жидкостей. Движение жидкости описывается обобщенными координатами, а вязкость учитывается с помощью диссипативной функции Релея. Такой метод дает хорошие результаты при анализе многих задач гидродинамики. Особый интерес представляет его применение для течений в пограничном слое. [c.199]

Наличие у вытесняемой жидкости вязкоупругих свойств приводит к замедлению движения фронта вытеснения, выравниванию профиля насыщенности по длине и, следовательно, увеличению коэффициента вытеснения. Поэтому при прочих равных условиях коэффициент вытеснения вязкоупругой жидкости больше, чем вязкой жидкости при их одинаковых вязкостях. [c.137]

Вязкоупругие жидкости, т.е. среды, обладающие свойствами как твердого тела, так и жидкости, а также способные к частичному восстановлению формы после снятия напряжений. Для таких сред зависимость между касательными напряжениями и градиентом скорости значительно сложнее-она включает производные по времени как напряжений, так и градиента скорости. [c.336]

Поскольку переход в стеклообразное состояние связан с фундаментальным изменением характера теплового движения в полимере, то этот переход носит качественный характер, а его температура Тс, называемая температурой стеклования, является важнейшей физической характеристикой полимера. Напротив, общность молекулярного механизма теплового движения в высокоэластическом и вязкотекучем состояниях делает границу между ними чрезвычайно условной Гт оказывается столь чувствительной к молекулярной массе, ММР полимера, а также к условиям деформирования, что не всегда может быть зарегистрирована как особая температура. Следовательно, при температурах, больших Тс, свойства полимера должны рассматриваться в рамках единых представлений о полимере как о своеобразной вязкоупругой жидкости. [c.40]

Набухание соответствует неравновесному переходному состоянию системы от чистых сополимера и растворителя к их полному взаимному смешению. Согласно законам термодинамики самопроизвольное течение изобарно-изотермических процессов сопровождается уменьшением термодинамических потенциалов, поэтому можно считать, что причиной сорбции является стремление системы к выравниванию химических потенциалов компонентов. Набухание — это замедленный процесс смешения двух фаз. Из-за разницы в подвижности молекул компонентов набухание осуществляется диффузией растворителя в сополимер, тогда как макроцепи весьма медленно проникают в объем, занятый чистым растворителем. Диффузии сопутствуют процессы взаимодействия молекул растворителя со звеньями макроцепей, перемещения структурных элементов сополимера, изменение конформаций макроцепей. Полимеры (сополимеры) по своим механическим (реологическим) свойствам обладают ярко выраженной анизотропией (продольные свойства близки к свойствам твердых тел, в то время как поперечные приближаются к свойствам жидкостей), вследствие чего занимают промежуточное положение между твердыми телами и жидкостями. Силовое поле, наводимое диффузией растворителя в полимер, частично запасается в последнем, что приводит к возникновению комплекса релаксационных явлений или явлений вязкоупругости. [c.296]

Прочность полимерных материалов приобретает все более актуальное значение. До появления кинетической точки зрения на разрушение полимеров придерживались представлений о разрушении исключительно с позиций механики упругих твердых тел, имеющих дефекты. Однако экспериментальные факты [33—36] доказывают существенную роль вязкоупругих релаксационных явлений при разрушении полимеров. В этой связи построение математической модели кинетики набухания, учитывающей релаксационные явления в полимере, актуально для нахождения благоприятных условий проведения процесса с целью уменьшения брака при производстве ионообменных материалов аналитического назначения (хроматографического и ядерного класса). При этом описание релаксационных явлений в полимерных материалах связывается с рассмотрением их как сплошных сред, которые по своим механическим свойствам занимают промежуточное положение между упругими твердыми телами и вязкими жидкостями (что приводит к возникновению явлений вязкоупругости). [c.300]

Аномалии в механических свойствах полимеров достаточно подробно рассмотрены в работах [2—5, 16, 17, 43, 48, 49]. Причины, вызывающие эти аномальные отклонения, кроются в свойствах и строении цепных макромолекул, а также в развитии тех или иных надмолекулярных структур. Исходя из современных представлений релаксационных явлений полимерных тел [16, 18, 42, 48], можно утверждать, что рассматриваемой системе полимер — растворитель при ограниченном набухании полимера с пространственной структурой присущи свойства, характерные как для жидкости, так и для твердого тела,— так называемые вязкоупругие свойства. Свойства вязкоупругости проявляются различными путями. Тело, не являющееся идеально твердым, не достигает постоянных значений деформации при постоянных напряжениях, а продолжает медленно деформироваться с течением времени (ползти). С другой стороны, не являющееся полностью жидким, тело при течении под действием постоянного напряжения может накапливать подводимую энергию, вместо того чтобы рассеивать ее в виде тепла. [c.308]

Этот метод исследования вязкоупругих свойств жидкости позволяет проводить измерения на звуковых частотах в широком интервале температур и скоростей сдвига при фиксированной, постоянной во времени, величине рабочего зазора. Это позволяет проводить моделирование процесса формирования граничного слоя жидкости на контакте с твердой фазой [5]. [c.83]

К третьей группе относятся вязкоупругие, нли максвелловские, жидкости, которые текут под воздействием напряжения т, но после снятия напряжения частично восстанавливают свою форму, подобно упругим твердым телам. Такими свойствами характеризуются некоторые смолы и вещества тестообразной консистенции. [c.93]

При частичном проникновении жидкости или пара в матрицу возникают градиенты концентраций, которые действительно оказывают прямое механическое действие вследствие неоднородного набухания или косвенное действие вследствие неоднородной релаксации или распределения напряжений. Подобные действия даже усиливаются в присутствии температурных градиентов и могут вызвать быстрое образование обычных трещин и трещин серебра. В случае медленного проникновения окружающей среды в однородную матрицу с достаточно перепутанными цепями вынужденные напряжения обычно снимаются упругими или вязкоупругими силами. Например, в листах поликарбоната после проведения искусственных погодных испытаний не обнаруживаются трещины даже после воздействия суровых температурно-влажностных циклов [212]. Однако за относительно короткий период, 30—32 мес, естественных погодных испытаний на стороне, обращенной к солнечным лучам, возникала сетка поверхностных микротрещин. Путем сравнения с искусственным ультрафиолетовым облучением образцов авторы работы [212] смогли показать, что фотохимическая деградация поверхностных слоев вносит дефекты в материал и снижает прочность полимера в такой степени, что вызванные физически неоднородные напряжения стимулировали образование микротрещин, а не рассасывание неоднородностей. Влияние жидкой среды на образование обычной трещины и трещины серебра будет рассмотрено в разд. 9.2.4 (гл. 9). [c.319]

По-видимому, оно обоснованно и для большинства полимерных расплавов, которые представляют собой вязкоупругие жидкости почти при всех условиях течения. Экспериментальное подтверждение отсутствия проскальзывания полимерных расплавов при низких скоростях течения было дано ден Оттером [121. Он использовал для наблюдений частицы гель-фракции, введенные в расплав полиэтилена, и изучал условия течения вблизи стенки. Эксперименты, в которых использовались трассеры большого размера, показали возможность появления проскальзывания на стенке [13, 14]. Часть этих наблюдений ден Оттер интерпретировал как артефакты, возникшие из-за несовершенства экспериментальной системы и больших размеров трассеров. Проскальзывание на стенке может наблюдаться также при высоких скоростях течения в области разрушения расплава (см. гл. 13). Этот случай типичен, например, для расплавов ПЭВД [15]. Явление, которое имеет место при повышенных скоростях течения, — стик—слип (отлипание—прилипание) заключается в том, что под действием растягивающих напряжений расплав отрывается от стенки (силы адгезии преодолеваются) и прилипает обратно, когда напряжения восстанавливаются [14]. В любом случае, особенно при скоростях ниже области разрушения расплава, используют условие прилипания. [c.115]

Как указывалось выше, применение смазочной аппроксимации приводит к удовлетворительным результатам при расчетах течений маловязких и ньютоновских жидкостей. Но расплавы полимеров являются вязкоупругими жидкостями и при течении проявляют нормальные напряжения. Вследствие этой их особенности о применении смазочной аппроксимации для расчета течения этих жидкостей существует другая точка зрения, которая обсуждается в гл. 6 и 16. [c.119]

К жидкостям с нестационарными реологическими характеристиками можно отнести и так называемые вязкоупругие жидкости, способные одновременно проявлять свойства жидкого и твердого тел. Этот термин ввел Джеффрис (в 1929 г.). Из нефтяных жидкостей вязкоупругие свойства проявляют нефти и нефт епродукты с большим содержанием смол. [c.12]

Выше температуры размягчения упругость полимеров не идеальна, так как упругое восстановление после деформации образца не является полным ( остаточная деформация ). Это происходит потому, что внутренние напряжения внутри образца, вызванные деформацией сегментов, при взаимном перемещении макромолекул могут быть компенсированы, что, в свою очередь, вызывает уменьшение восстанавливающей силы. Такого рода процессы называются релаксационными. При более высоких температурах процессы релаксации протекают быстрее (усиление мак-роброуновского движения), хотя сам полимер в расплавленном состоянии еще остается упругим, так как макромолекулы находятся в виде переплетенных клубков. Поэтому расплавы высокомолекулярных веществ называют также вязкоупругими жидкостями. Вязкоупругие свойства отчетливо обнаруживаются только в определенном температурном интервале в непосредственной близости от температуры размягчения полимеры являются настолько жесткими, что для их деформирования требуются значительные усилия и восстановление протекает весьма медленно. Значительно выше температуры размягчения расплав легко деформируется, но на упругое восстановление накладывается течение вследствие усиления макроброуновского движения. Область [c.37]

Существует много моделей сред с нелинейной кривой течения [1.7, 14.5]. Ограничимся следующими типами 1—жидкости с однозначной, но нелинейной связью между напряжением и скоростью сдвига в данной точке (это среды со структурной вязкостью псевдопластичные, если с ф/йт>0 дилатантные, если ф/ т<0) 2 — жидкости с меняющейся во времени свя зью между напряжением и скоростью сдвига (среды с нестационарным за коном текучести — тиксотропные) 3 — жидкости вязкоупругие, т. е. прояв ляющие частичное упругое восстановление формы после снятия напряжения Гетерогенные (дисперсные, газожидкостные и т. п.) потоки с ньютонов скими свойствами носителей в целом ведуг себя как неньютоновские среды Жидкости со структурной вязкостью имеют зависимость текучести от т, изображенную на рис. 14.6. [c.235]

В заключение необходимо отметить, что напряжение вязкого трения, обусловлеинсе молекулярным переносом импульса, не всегда описывается законом Ньютона [уравненне (6) . В некоторых случаях коэффициент вязкости т зависит от самого напряжения трения. В движущихся жидкостях наблюдаются также эффекты упругости. Теория молекулярного переноса импульса в так называемых неныотоновских и вязкоупругих жидкостях изложена в [5, 6], а также обсуждается в 2.2.8. [c.72]

С. Модели неныотоновских жидкостей. Проблема построения реологических уравнений состояния, описывающих реальную взаимосвязь напряжений и деформаций в иеньютоновских жидкостях, являлась основным предметом реологии на протяжении последних 20 лет. Определенный прогресс в описании различных аспектов вязкоупругого поведения материалов был достигнут за счет использования более громоздких и сложных уравнений состояния, что значительно затрудняет их применение в решениях конкретных задач гидродинамики. Ниже сначала описывается модель обобщенной ньютоновской жидкости, которая хотя и является одной из наиболее ранних моделей, до сих пор широко используется в инженерных приложениях. Затем кратко излагаются некоторые из более современных моделей с указанием их предельных форм, представляющих определенный практический интерес. [c.170]

Для вязкоупругих неныотоновских жидкостей коэффициент трения обычно меньше, чем для обладающих такой же вязкостью, но не упругих. Сравнительно простые корреляционные соотношения для этих жидкостей предложены в [26] [c.175]

В отличие от твердых тел, для которых характерна полная обратимость ттругих деформаций, вязкоупругие жидкости проявляют способность к рела сацш (от лат. relaxatio - ослабление, уменьшение) внутренних напряжений (или, как принято еще говорить, вязкоупругое тело постепенно забывает о своей прежней форме). Количественной характеристикой релаксации служит время релаксации - время, за которое происходит полное самопроизвольное [c.12]

Случаи проявленш свойств вязкоупругих жидкостей описаны [c.14]

Рассмотрим ньютоновскую жидкость и расплав полимера, находящиеся в одинаковых экспериментальных условиях между двумя параллельными пластинками (рис. 6.3). Нижняя пластинка фиксирована, верхняя мгновенно смещается на расстояние Ах . Тогда мгновенно приложенная деформация составит -= Ах/Ау. В обеих жидкостях будут развиваться напряжения =--- t)IAy. Их зависимость от времени показана на рис. 6.3, а и б. В случае ньютоновской жидкости напряжения релаксируют мгновенно в соответствии с уравнением (6.2-1) таким образом, за исключением бесконечно малого промежутка времени, когда пластинка смещается на расстояние Ах, величина к (AxlAy)ldt == dvjdt у = 0. Следовательно, медленная релаксация напряжений в полимерных расплавах при Y = О не может быть описана с помощью определяющего уравнения ньютоновской жидкости, однако это возможно в рамках тррии вязкоупругости (см. разд. 2.1 и 6.4). [c.138]

Другой особенностью вязкоупругого поведения является восстановление деформации после прекращения действия внешних сил. Такое восстановление может быть полным, частичным или вообще отсутствовать в зависимости от числа Деборы . Восстановление деформации было рассмотрено ранее в связи с явлением разбухания экструдата. Более четко это явление было продемонстрировано Капуром [9]. Снова рассмотрим два одинаковых капилляра типа изображенного на рис. 6.1. Один содержит ньютоновскую жидкость, другой — расплав полимера. Заранее введем в жидкости метки, а затем на короткое время приложим давление. Поведение ньютоновской жидкости соответствует урав-нению (6.2-1). После прекращения [c.138]

Вместе с выражением производной (6.3-16) уравнение (6.3-15) представляет собой реологическое уравнение Уайта—Метциера, которое часто используют в качестве модели нелинейной вязкоупругости. Естественно, при малых деформациях Т -1] = и (6.3-15) превращается в уравнение максвелловской жидкости (6.3-9). Наконец, ряд широко используемых определяющих уравнений получают, конкретизируя вид функций G , G . .. (или Мх, М. ,. ..). вместо [c.144]

Вполне логично предположить, что линейное вязкоупругое поведение можно описать (по крайней мере, качественно), если представить, что среда имеет двойственную природу и обладает свойствами ньютоновской вязкой жидкости и твердого упругого тела Гука. Эта идея может быть выражена с помощью простой механической модели, изображенной на рис. 6.5. Если, например, в максвелловском элементе происходит релаксация напряжений (у = О при / < О, 7 = 7о при I > 0), то их зависимость от времени имеет вид (см. Задачу 6.1) [c.147]

Расплавы полимеров ведут себя как ньютоновские жидкости только при очень малых скоростях сдвига. Более того, как указывалось в разд. 6.3, уравнения ЛВУ ограничиваются очень малыми деформациями. При более высоких скоростях деформаций и при больших деформациях применяются нелинейные определяющие уравнения вязкоупругости типа рассмотренных в разд. 6.3 уравнений ЗФД, Уайта—Метцнера, ГМ, БКЗ, Лоджа или Богью. Только с помощью более сложных уравнений удается полуколичественно описать реологическое поведение расплавов полимеров, остальные согласуются с экспериментом лишь качественно. Тем не менее теория линейной вязкоупругости полезна по следующим соображениям 1) она дает возможность понять, почему полимеры проявляют вязко-упругое поведение, а также качественно показывает тенденции зависимости их механических свойств от времени 2) она объясняет наблюдаемую экспериментально температурно-временную эквива- [c.151]

Свободноконвективные течения, тепло- и массообмен Кн.2 (1991) -- [ c.449 ]

Основные процессы и аппараты химической технологии Кн.1 (1981) -- [ c.22 ]

Свободноконвективные течения тепло- и массообмен Т2 (1991) -- [ c.449 ]

Явления переноса (1974) -- [ c.115 ]

Основы технологии переработки пластических масс (1983) -- [ c.29 , c.58 , c.60 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология