Силы и напряжения, действующие в жидкости

Для того чтобы установить различия между текучими свойствами ньютоновских и неньютоновских жидкостей, рассмотрим жидкость между двумя параллельными поверхностями, отстоящими друг от друга на расстояние й (рис. 16.1.1). Если к верхней пластине приложить силу Р, действующую в направлении оси X, то пластина начнет двигаться с постоянной скоростью и. При этом жидкость просто увлекается в направлении х вследствие своего сцепления с верхней пластиной. Результирующее касательное напряжение определяется формулой Хух = Р/А, где А — площадь поверхности верхней пластины. [c.412]

Основной. и ответственный элемент центрифуги — ротор. Цилиндрическая обечайка его испытывает растягивающие напряжения от действия центробежной силы, приложенной к жидкости, заполняющей ротор, п к самому материалу ротора. [c.197]

Изменение импульса жидкости в контрольном объеме равно сумме приложенных к объему массовой F/ н поверхностной Р сил, которая является результирующей всех напряженн , действующих на границе, [c.99]

Распределение жидкости производится цапфой 13 с прорезями 10 VI 16 к перемычками 9, на которой вращается ротор. При вращении каждый цилиндр половину оборота (при выдвижении поршня) соединен окном 17 с прорезью 10, а другую половину (при вдвигании поршня) с прорезью 16. Осевые отверстия 11 и 15 соединяют прорези с подводящей 14 и отводящей 12 линиями. Поршни выдвигаются из цилиндров центробежными силами и действием давления жидкости. Для уменьшения напряжений в месте контакта поршней 1 и колец 2, площадь поршней стремиться сделать меньшей, а их число I — большим. Одновременно это содействует выравниванию подачи и уменьшению радиальных габаритных размеров благодаря уменьшению 5 при заданном значении [c.291]

Вращающихся граничных поверхностей. В данном разделе рассматривается однородная жидкость в сосуде, на который в свою очередь действуют случайные возмущения его линейной и угловой скоростей, т. е. скоростей поступательного движения и вращения. Распространение флуктуаций поступательной скорости происходит в основном с помощью нормальных напряжений (сил сжатия), действующих на границах раздела твердое тело — жидкость. Уравновешивание внутреннего движения жидкости под воздействием волн сжатия происходит достаточно быстро, за исключением случая очень больших сосудов. Вместе с тем изменения вращательного движения сосуда передаются только посредством касательных напряжений и поначалу действуют только на поверхности раздела. Затем это влияние распространяется внутрь объема жидкости, правда, весьма медленно. [c.474]

Усадка в процессе высушивания происходит до тех пор, пока механические напряжения, возникающие в силикагеле, неспособны противостоять давлению, воздействующему на структуру благодаря поверхностному натяжению жидкости, находящейся на границе раздела фаз в силикагеле. Как показал Баркас [290], силы сжатия, действующие на силикагель, возрастают с уменьшением диаметров капилляров. Такое сжатие сходно с силами, способствующими сближению стеклянных пластинок, помещенных вертикально в жидкость [291]. Силы, действующие на пластинки, обратно пропорциональны расстоянию между пластинками. Когда любая влажная масса измельченного в порошок материала высушивается, то возникающие капиллярные силы сдавливают гранулы порошка, при этом поверхность твердого материала, смоченного жидкостью, имеет по существу нулевой краевой угол (рис. 5.21). [c.734]

В испарителях с жестко закрепленными лопастями жидкость движется по поверхности корпуса в виде пленки под действием двух сил касательной, обусловленной динамическим воздействием ротора на жидкость, и нормальной, обусловленной действием силы тяжести. В результате жидкость движется сверху вниз по спирали. Вертикальная и горизонтальная составляющие скорости определяются силами вязкого трения и тяжести. Поскольку вязкость изменяется по высоте аппарата вследствие изменения состава раствора и температуры, соответственно изменяется вертикальная составляющая скорости. С увеличением вязкости раствора она уменьшается, что приводит к увеличению толщины пленки жидкости и соответствующему возрастанию задержки — объема жидкости, находящейся в аппарате. Если толщина пленки жидкости меньше зазора между лопастями и корпусом аппарата, то касательное напряжение, действующее на жидкость, обусловлено динамическим воздействием на нее вращающегося парогазового потока, которое при малой плотности последнего сравнительно невелико. При малых расходах жидкости образуется тонкая пленка, стекающая по стенке корпуса аппарата ламинарно. Если зазор между ротором и статором превышает толщину пленки, то лопасти ротора практически не оказы- вают на нее воздействия. Ламинарный режим течения пленки имеет место при Ке < 400. При этом толщина пленки определяется по теории Нуссельта [c.326]

Деформация в вязкотекучем состоянии представляет собой деформацию сдвига, для которой характерно изменение формы тела при неизменном его объеме. Деформация сдвига, вызванная действием внешних сил (напряжением сдвига), является необратимой. Характер течения и поведение при течении обычных жидкостей и расплавов (а также растворов) полимеров имеют существенные различия. Обычные жидкости подчиняются закону Ньютона, смысл которого состоит в следующем. Если осуществлять чрезвычайно медленно деформирование жидкости, то в ней начнут развиваться бесконечно малые напряжения, т. е. слои жидкости будут сдвигаться относительно друг друга без всякого сопротивления. Однако как только скорость смещения слоев станет конечной, сразу же проявится сопротивление жидкости сдвигу. Математически связь между скоростью сдвига и напряжением сдвига может быть представлена уравнением, выражающим закон Ньютона или закон течения идеальных вязких жидкостей [c.34]

Силы, действующие на массу жидкости, делятся на массовые (или объемные) и поверхностные. Массовые силы действуют на каждую частицу данного объема жидкости и пропорциональны массе к их числу относятся силы тяжести, инерции, центробежная. Поверхностные силы (давления, трения) действуют на поверхностях, отделяющих данный объем жидкости от окружающей его среды они пропорциональны размеру поверхности. Так как идеальная жидкость не сопротивляется растяжению и сдвигу, то под действием сил давления в жидкости возникает напряжение сжатия, которое будем называть гидромеханическим давлением. Напряжение, обусловленное действием равномерно распределенной поверхностной силы Р на поверхность f и называемое гидростатическим давлением р, можно выразить так [в Н/м (Па)] [c.17]

Уравнения движения вязкой жидкости можно применять и к многокомпонентным смесям до тех пор, пока массовые силы действуют одинаково на все компоненты смеси. Такой силой, например, является сила тяжести. Электрическая сила может действовать избирательно на некоторые компоненты, например, на электролит, смешанный с электрически нейтральной жидкостью. Основная причина этого факта состоит в том, что феноменологическое уравнение вязкой жидкости (4.13), определяющее вид тензора напряжений, не зависит от градиентов концентраций компонент. Поскольку уравнение (4.13) тензорное, в которое входят тензоры второго ранга, то если бы такая зависимость и существовала, то только от Vp, Vpy, так как эта комбинация является тензором второго ранга. Однако члены Vp, Vpy имеют второй порядок малости по сравнению с тензором скоростей деформации. Напомним, что закон (4.13) справедлив для малых скоростей деформаций. Следовательно, в этом приближении тензор напряжений не зависит от градиентов концентраций. [c.62]

Распределение скорости во времени и пространстве определяется свойствами жидкости, формой канала, ограничивающего поток, и действующими на частицы жидкости силами. Различают силы, обусловленные взаимодействием жидкости и окружающей среды (сила тяжести, сила механического давления, сила трения на границе жидкости с твердой стенкой), и силы, возникающие в самой жидкости (инерционная сила, вызванная ускорением, и сила вязкого трения, связанная с наличием градиента скорости в жидкости). Чаще всего рассматривается не сама сила, а напряжение, т. е. сила, отнесенная к единице площади, на которую она оказывает действие. Обычно из действующих на жидкость сил выделяют массовые силы, т. е. пропорциональные массе (сила тяжести, центробежная сила и т. д.). [c.84]

В стационарных условиях внешняя электрическая сила должна уравновешивать силу трения. Вязкость жидкости Г) равна силе, действующей на единицу площади при градиенте скорости, равном единице. У самой стенки скорость жидкости равна нулю и градиент скорости можно записать в виде где — толщина диффузного двойного слоя, а у — скорость. Если суммарная плотность заряда двойного слоя равна а Кл/м , то напряжению X соответствует электрическая сила Ха. Приравнивая ее силе трения гр/уГ , получаем [c.252]

Пограничный слой между жидкой и газовой фазами можно рассматривать как третью фазу со свойствами, промежуточными между свойствами жидкости и газа. Качественная картина поверхностного слоя при исследовании под микроскопом показывает, что молекулы подвержены воздействию неравных сил. При низких плотностях газа на поверхностные молекулы жидкости действуют как поперечные, так и нормальные силы, направленные внутрь жидкости. По направлению к газовой фазе нормальные силы имеют гораздо меньшую величину. Таким образом, поверхностный слой находится в напряженном состоянии к стремится к уменьшению своей площади до минимума, определяемого массой вещества, размерами сосуда и внешними (гравитационными) силами. [c.513]

Влияние магнитных полей на растворы не ограничивается изменением структуры и смещением равновесий. При движении жидкости в магнитном поле существенную роль играют силы Лоренца, действующие со стороны внешнего поля на заряженные частицы. Под влиянием этих сил траектории движения гидратированных ионов, коллоидных и других частиц в области воздействия магнитного поля изменяются. Сила f, действующая на частицы с зарядом q, движущиеся в магнитном поле напряженностью Н со скоростью и [c.38]

Запорные электромагнитные вентили. Наиболее просты по конструкции соленоидные вентили прямого действия (рис. 48, а). Сердечник 2 с клапаном 1, закрывающим проходное сечение, расположен внутри трубки 6 из немагнитной стали, на которую надета катушка электромагнита 4, сверху закрытая легким кожухом 5. При подаче напряжения катушка электромагнита 4, преодолевая силу разности давлений жидкости и силу упругости пружины 3. втягивает сердечник 2, который перемещается вверх. Клапан 1 из специальных сортов резины, впрессованный в сердечник, отрываясь от седла, открывает проход жидкости. При снятии напряжения пружина 3 сажает клапан на седло давление жидкости на клапан обеспечивает плотное закрытие. Эти вентили выпускаются с диаметром условного прохода 6—10 мм. При больших диаметрах возрастает сила давления жидкости на клапан и требуются электромагниты большой мощности. [c.94]

Поверхностные силы представляют собой силы, действующие на поверхность выделенного элемента со стороны соприкасающихся с ним других частиц жидкости. Поверхностные силы могут быть разложены на нормальную (давление) и касательную (трение) составляющие. В условиях равновесия касательные напряжения в жидкости равны нулю и поверхностные силы выражаются лишь силами давления (причем давление в данной точке распространяется одинаково по всем направлениям), которые действуют как в неподвижной, так и в движущейся жидкости. [c.52]

Действие самой пенящейся составляющей теперь можно объяснить так все молекулы жидкости связаны друг с другом определенными силами притяжения. Молекулы внутри жидкости взаимно удерживаются друг около друга равномерными силами со всех сторон поэтому они находятся в равновесии. Этого, однако, не существует для молекул, располагающихся на поверхности жидкости, у раздела жидкой и газовой фаз. Воздух или газ, конечно, не притягивают молекулу с той же силой, что и жидкость поэтому все эти молекулы стремятся под поверхность жидкости (вниз), чему препятствуют молекулы, уже находящиеся здесь. Поэтому на поверхности жидкости создается очень прочная, упругая прослойка с известным поверхностным напряжением, достигающим величины в несколько эргов на 1 см . При этом различные жидкости имеют разные поверхностные напряжения, которые еще изменяются (уменьшаясь) по мере повышения температуры жидкости. [c.245]

Силы и напряжения, действующие в жидкости [c.9]

Следует заметить, что в покоящейся жидкости могут действовать только силы давления. Ибо, при наличии касательных напряжений в жидкости непременно возникнет течение. [c.10]

В ЭТОМ случае результирующая сила движения действует под некоторым углом к горизонтали в направлении потока жидкости, вызывая появление значительных касательных напряжений на границе раздела фаз. Угол, под которым эта [c.322]

При перекрестных потоках, например при движении жидкости в горизонтальном направлении и газа (пара) в вертикальном, как это происходит в тарельчатых колоннах, создаются благоприятные условия для вихреобразования на границе раздела фаз. В этом случае результирующая сила движения действует под некоторым углом к горизонтали в направлении потока жидкости, вызывая появление значительных касательных напряжений на границе раздела фаз. Угол, под которым эта сила действует, зависит от формы и типа тарелок, от того, как направлены жидкостный и газовый потоки. В зависимости от этого угла энергия жидкости накладывается на поток образуемой пены или паро-жидкостной эмульсии, так что высота пены и парораспределение вдоль тарелки являются функцией этого угла. [c.140]

Качественная картина поверхностного слоя при исследовании под микроскопом показывает, что молекулы подвержены действию неравных сил. При низких плотностях газа на поверхностные молекулы жидкости действуют как поперечные, так и нормальные силы, направленные внутрь жидкости. По направлению к газовой фазе нормальные силы имеют гораздо меньшую величину. Таким образом, поверхностный слой находится в напряженном состоянии и стремится к уменьшению своей поверхности до минимума, определяемого массой вещества и размерами сосуда. [c.405]

Задача определения силы сопротивления, действующей на частицу в суспензии, сводится к задаче отыскания полей скоростей и давлений вокруг частицы, движущейся в замкнутой оболочке. Течение жидкости в ячейке должно удовлетворять уравнениям Навье-Стокса. Рещение в аналитическом виде удается получить только для двух предельных случаев режима ползущего движения, описываемого уравнениями Стокса, и инерционного режима движения, описываемого уравнениями идеальной несжимаемой жидкости. На поверхности частицы должно удовлетворятся обычное условие отсутствия скольжения, т. е. скорость движения жидкости должна быть равной средней скорости движения частицы. Условия на внещней границе ячейки, отражающие воздействие всего потока на выделенную ячейку, не могут быть определены однозначно, поскольку механизм этого воздействия недостаточно понятен. В основном используются три типа условий 1) предполагается, что возмущение скорости, вызванное наличием частицы в ячейке, исчезает на границе ячейки [105] 2) ставится условие непротекания жидкости через границу ячейки (обращается в нуль нормальная составляющая скорости) и предполагается отсутствие касательных напряжений на границе ячейки (модель свободной поверхности) [106] 3) условие непротекания жидкости сохраняется, но предполагается, что на границе ячейки обращаются в нуль не касательные напряжения, а вихрь [107]. [c.68]

В ламинарном или турбулентном потоке между слоями жидкости возникают касательные напряжения. По длине L прямого трубопровода происходит падение давления на Ар. При этом разность сил давления (я Ар, где R — радиус трубы) должна быть равна силе трения, действующей на поверхности стенки трубопровода и определяемой как произведение этой поверхности (2пНЬ) на касательное напряжение Од.. [c.47]

В любой жидкости, если время воздействия на нее деформирующей силы значительно меньше периода релаксации (пропорционального вязкости), течение за это время не успевает произойти, и жидкость ведет себя как упругое твердое тело. Таким образом, можно было бы, например, ходить по воде, не погружаясь в нее, если бы время каждого шага не превышало периода релаксации для воды, т. е. ничтожно малой величины по сравнению с измеримыми (для воды т] = 0,01, Е = 10 , 0 i=5 Ю- з сек). Однако для более вязких жидкостей периоды релаксации вполне измеримы. Например, для битумов и асфальтов их можно непосредственно измерить. За короткое время действия деформирующих сил такие высоковязкие жидкости ведут себя как истинно упругие тела, подчиняясь закону Гука вплоть до хрупкого разрушения. М. О. Корнфельд в лаборатории академика А, Ф. Иоффе показал, что при быстрых ударах, например при простреле пулей, струя легколетучей жидкости раскалывается хрупко, так, если бы это была стеклянная палочка. При длительно же действующих силах упругие деформации не могут быть обнаружены, так как они, по меткому выражению Я. И. Френкеля, маскируются текучестью жидкости устанавливается вязкое течение с постоянной скоростью деформацил , пропорциональной действующему напряжению сдвига. Коэффициент пропорциональности, обратный вязкости (или периоду релаксации), следует называть текучестью данной жидкости. [c.173]

Помимо указанных сил, в реальных жидкостях и газах действуют также другие силы, существование которых обусловливается вязкостью. Эти силы проявляют себя в форме напряжений сдвига между отдельными слоями жидкости, когда последние движутся с различными скоростями. При движении по схеме рис. 6-1, когда вектор скорости и параллелен поверхности стенки ab, а в нарравле- [c.158]

Использование, этих допущений позволяет сделать вывод о том, что относительное движение твердых частиц и ожижающего агента определяется только силой тяжести, действующей на твердые частицы, так как ускорением элементов смеси твердых частиц и ожижающего агента можно пренебречь по сравнению с ускорением силы тяжести. Поэтому относительное движение твердых частиц и ожижающего агента одинаково во всей области движения вне пузыря. Как отмечает Бэтчелор [128], в этом случае нет необходимости отделено рассматривать движение каждой из фаз слоя. Бэтчелор предполагает, что твердые частицы и ожижающий агент можно рассматривать как компоненты некоторой сплошной среды, тензор напряжений которой имеет такой же вид как и тензор напряжений ньютонозской вязкой жидкости. Предполагается также, что плотность этой сплошной среды [c.177]

Иногда силы, реально действующие на изделие, слишком сложны, чтобы можно было установить вид напряженного состояния, например прн де Ьормацин гибкой бутыли, при работе трубопровода, по которому подается жидкость под давлением, при изгибании кабеля и т. д. в обивочных материалах, сотканных из моноволокна, вес сидящего человека вызывает сложные напряжения из-за трения в местах переплетений волокон ткани, не говоря уже о других причинах. Поэтому, хотя ради точности и следует сказать, что для растрескивания под влиянием окружающей среды необходимо сложное напряженное состояние, практически приходится ограничиваться указанием для каждого полимера определенной величины напряжения (без его характеристики). [c.334]

Приближенное теоретпч. рассмотрение электроосмоса можпо провести следующим образом. Пусть жидкость, содержащая ионы (напр., р-р электролита), находится в капилляре радпуса R. На границе раздела фаз вдоль стенок капилляра существует двойной электрич. слой с эффективной толщиной диффузной части d. Предполагается, что d< R. Вблизи стеикп скорость течения жидкости равна нулю, а с той стороны двойного слоя, к-рая обращена к р-ру, эта скорость равна скоростп течения всей массы жидкости у. Т. обр., еслп предположить, что градиент скорости в двойном слое постоянный, то он равен vid. Тангенциальная сила трения, действующая на едпшщу новерхности, составляет x -(vld), где т] — коэфф. вязкости. Вызывающая движение электрич. сила, действующая на единицу поверхности, равна Eu, где Е — напряженность однородного внешнего поля, а — плотность электрич. заряда на новерхности, вдоль к-рой происходит движение. В стационарных условиях T]-(y/d)= a, откуда v = Ead x (1) [c.468]

Вязкость. Вязкостью называется способность жидкости сопротивляться сдвигающим усилиям. При действии сил сдвига в жидкости возникают напряжения енутреннего трения, действующие тангенциально направлению ее потока и препятствующие относительному перемещению отдельных струй. [c.9]

Течение является такой остаточной деформацией, при которой ее величина под действием постоянного касательного напряжения непрерывно возрастает. Различают два вида течения ламинарное, при котором жидкость движется (течет) параллельными несмеши-вающимися слоями, и турбулентное, при котором слои перемеши-взются, и в жидкости возникают вихревые движения. Мы будем иметь дело только с ламинарным течением как наиболее простым. В основе этого вида течения лежит сдвиговая, т. е. послойная, деформация, отличающаяся, между прочим, от других видов деформации тем, что величина ее зависит не только от величины приложенного напряжения, но и от времени его действия даже сколь угодно малые силы, но действующее очень длительное [c.205]

Выделим на развертках поверхностей винта и втулки полоску шириной в одну ячейку и рассмотрим силы, действующие на протекающую через нее жидкость (рис. 8). Пренебрегая напряжениями трения жидкости о поверхности винта и втулки, учитываем лишь напряжения, нормальные к нарезкам. В соответствии с рис. 8 нaпpяжeния трения в зазоре вызывают на нарезках силы давления / , которые им пропорциональны [c.12]

В рамках ликвокинетического подхода для жидкостей, не вызывающих набухания деформируемого полимера, постулируется решающая РОЛЬ расклинивающего действия жидкой среды в росте микротрещин. За величину расклинивающего давления, создаваемого жидкостью внутри трещин, принимается разность напряжений, необходимых для вытяжки полимерных пленок в газовой и жидкой средах, или разность значений долговременной прочности полимерных образцов при одинаковом времени до разрушения [12]. Основным аргументом в обосновании правомерности такого подхода является сам факт поглощения пленками огромных количеств жидкой среды при вытяжке, а также установленная прямыми экспериментами однозначная зависимость скорости роста крейзов от скорости вязкого течения жидкости в полости микродефектов. Известно [39], что структура крейза представляет собой систему микропор, обладающую высоким гидродинамическим сопротивлением. Перемещение жидкости внутри крейза фазовыми потоками со скоростями, наблюдаемыми в эксперименте, возможно при разности давлений между устьем и вершиной, равной 4 МПа, т.е. при наличии давления, в 40 раз превышающего атмосферное. Природа сил, способных создавать такое давление, однозначно не установлена. Известна лишь природа сил, препятствующих движению жидкости в полости крейза. [c.53]