Капилляры профиль скоростей

При течении ньютоновской жидкости в цилиндрическом капилляре профиль скоростей является параболическим. Однако расплавы полимеров обладают более сложными реологическими свойствами, поэтому расчет профиля скоростей при течении полиолефинов оказывается довольно сложным 2. [c.74]

В самом капилляре происходит торможение потока жидкости в результате гашения скорости потока у стенки, в то время как формирование стабильного профиля скоростей (например, параболического) происходит на определенном расстоянии от входа в капилляр (см. рис. 4.5), называемом входным участком , длина которого / х- Гидродинамические эффекты в потоке требуют дополнительных затрат энергии. [c.169]

Простейший случай течения псевдопластичной жидкости (расплава или концентрированного раствора полимера) - это стационарный поток со сформировавшимся профилем скоростей. При этом объемный расход жидкости, протекающей через поперечное сечение трубы (или капилляра), составляет [c.174]

Торможение потока при входе в трубу меньшего диаметра приводит к резкому возрастанию энергозатрат (см. рис. 4.8, б). Они существенно уменьшаются, если входное отверстие оформлено в виде конуса (ас на рис. 4.8, а и кривая 2 на рис. 4.8, б). При этом формирование профиля скоростей происходит более плавно. Естественно, что возникающие в полимерной жидкости перенапряжения релаксируют в процессе течения в трубе (капилляре). Для ньютоновских жидкостей длина участка формирования стабильного профиля скоростей составляет [c.176]

При экструзии концентрированных растворов и расплавов полимеров через капилляры высокоэластическая деформация (см. рис. 3.7) существенно влияет на динамику формирования стабильного профиля скоростей, приводя к росту 1 . Это обусловливает значительную потерю напора уже на входе, Л/ вх- и потери напора на входе в трубу (капилляр) могут быть приравнены к дополнительному перепаду давления в гипотетическом капилляре (трубе) такого же диаметра, DJ, как и тот. по которому экструдируется жидкость, но с длиной, большей на тЯ. В связи с этим суммарное напряжение сдвига с учетом входового эффекта может быть вычислено по формуле [c.177]

Структурные изменения в пристенном слое существенно отличаются от тех, которые происходят в процессе течения в основной массе струи. Возникающие напряжения могут приводить к периодическому проскальзыванию пристенных слоев, что влечет за собой проявление нестабильности потока. В больщинстве случаев такая нестабильность проявляется по причине 5-6-кратной деформации, развивающейся в результате сдвига, и возникающих при этом нормальных напряжений. Необходимо отметить, что увеличение длины капилляра / ослабляет нестабильность процесса истечения концентрированных растворов и расплавов полимеров. Нарушение установившегося течения и профиля скоростей, которое выражается в искажении формы струи жидкости, вытекающей из капилляра, определяется как эффект эластической турбулентности . Область проявления эластической турбулентности соответствует увеличению эффективной скорости сдвига. Эта область смещается в сторону больших X и у при ослаблении входовых эффектов, при удлинении капилляра, при снижении г эф. [c.182]

Наконец, поскольку результаты капиллярной вискозиметрии, особенно при малых зависят от высокоэластической составляющей деформации и дополнительных потерь вязкого трения, возникающих вследствие перестройки профиля скоростей на входе в капилляр, необходимо ввести поправку в величину Тц,. Способ вычисления поправки рассмотрен в разд. 13.2. [c.164]

В принципе задачу ВЭВ экструдата можно решить, используя макроскопические уравнения сохранения массы и сохранения момента движения в объеме, ограниченном плоскостью выхода капилляра и плоскостью, расположенной ниже по потоку в сечении с прямоугольным профилем скоростей [28]. Этот метод был успешно применен для решения проблемы разбухания струи ньютоновских жидкостей (см. Задачу 13.4). Результаты, полученные при помощи таких уравнений для полимеров, не согласуются с экспериментальными данными. [c.473]

V — скорость экструдата после того, как профиль скоростей в капилляре стал плоским , доказать, что для ньютоновской и степенной жидкостей D/Do равно 0,87 и (2rt+ 1)/(Зп+ 1)1 соответственно (см. разд. 13.2). [c.509]

Осиовным элементом вискозиметра является капилляр 3. Профиль скоростей течения ньютоновской жидкости в капилляре представляет собой параболу (рис. 103), а бингамовской жидкости (идеально пластичной) — усеченную параболу, показанную на рис. 103 пунктиром, В соответствии с этим объемная скорость те-П 163 [c.163]

Основным элементом вискозиметра является капилляр 3. Профиль скоростей течения ньютоновской жидкости в капилляре представляет собой параболу (рис. VII.29), а бингамовской жидкости (идеально пластичной)—усеченную параболу (на рис. VII.29 пунктирная линия). В соответствии с этим объемная скорость течения v = V t в случае ньютоновской жидкости определяется формулой Пуазейля [c.220]

Закон Ньютона. Представим себе жидкость, ламинарно текущую через цилиндрический капилляр. Сила Р, приложенная к жидкости (например, сила тяжести), заставляет ее двигаться со скоростью V. Однако не вся жидкость, заключенная в капилляре, движется с одинаковой скоростью. Скорость изменяется с увеличением расстояния от стенок капилляра и имеет максимальное значение в центре капилляра, уменьшаясь до нуля за счет сил адгезии в слое, соприкасающемся со стенками капилляра. Если для каждого слоя жидкости, отстоящего от соседнего слоя на расстояние с1л , изобразить направление и скорость течения вектором и соединить концы векторов плавной кривой, получим эпюру (профиль) скоростей в капилляре. Для ньютоновских жидкостей профиль скоростей представляет собой параболу (рис. 23.6). [c.380]

Рис. 23.6. Параболический профиль скоростей при течении жидкостей в цилиндрическом капилляре

Если рассмотреть простой случай соединения двух неодинаково нагретых объемов макрокапилляром, то эффект теплового скольжения, вызывающий движение газа вдоль стенки капилляра (рис. 1.15), приведет к появлению разности давлении в соединенных объемах Р > Рг), что в свою очередь заставит центральные слои газа перемещаться в сторону меньшей температуры. Профиль скорости газа в таком капилляре не будет простым даже в случае постоянного градиента температуры. [c.37]

Если параллельно поверхности капилляра приложено электрическое поле, то оно притягивает противоионы из подвижного слоя вдоль оси и засасывает жидкость в капилляр. Поэтому в случае кварцевых капилляров электроосмотический поток направлен к катоду. Образуется очень плоский профиль потока. Это приводит к значительно меньшему уширению пиков, чем при гидродинамическом течении, при котором образуются сильно зависящие от радиуса капилляра и скорости течения параболические профили потока - профили Хагена-Пуазейля (рис. 4). [c.10]

Заметим, что в приближении малой толщины двойного слоя движение жидкости в капилляре носит характер поршневого движения со скоростью 1/. Если толщина двойного слоя малая, но конечная величина, то профиль скорости имеет вид, изображенный на рис. 7.9. Для характерного значения = 0,1 В, = 10 В/м имеем для воды 17= Ю м/с. Таким образом, скорость электро-осмотического движения жидкости чрезвычайно мала. [c.155]

Определим теперь скорость поднятия жидкости в капилляре. Предположим, что профиль скорости в капилляре пуазейлевский с = 2и и к = а/ур2 Тогда получим [c.438]

Течение в капилляре складывается из ряда процессов. В связи с этим для удобства рассмотрения капилляр целесообразно разбить на четыре зоны, которые на рис. 7.1 обозначены индексами А, Б, В и Г. Ъ зоне А, которую называют входной, жидкость течет сходящимся потоком. Различия в скорости между смежными слоями этого потока обусловливают затрату энергии на преодоление сопротивления вязких и упругих сил, поэтому необходимо создать дополнительное давление, сверх предписываемого законом Пуазейля. Кроме того, энергия затрачивается на придание скорости жидкости, что также выражается в дополнительном перепаде давления. В следующей зоне Б происходит развитие профиля скоростей. Здесь также затрачивается энергия на преодоление сил вязкости, упругости и инерции. Зона В характеризуется установившимся течением, для которой справедлив закон Пуазейля, т. е. между длиной капилляра н давлением существует прямо пропорциональная зависимость. Наконец, зона Г — это выходная зона, где прекращается взаимодействие между стенкой капилляра и текущим раствором, т. е. исчезает источник напряжения сдвига. [c.167]

В точке отрыва вытекаюш его раствора от поверхности капилляра, т. е. в начале зоны Г, прекращается действие уравновешивавших сил со стороны стенки капилляра, которые вследствие вязкости и упругости раствора поддерживали определенный профиль скоростей и вытянутое, ориентированное состояние структурной сетки раствора. Раствор как механическая система сил становится неравновесным. Профиль скоростей, определенный выражением (7.5), стремится выравняться, т. е. стать плоским, что предписывает некоторое уменьшение диаметра вытекающей струи. Напротив, некомпенсированные упругие силы стремятся возвратить раствор к прежней форме, т. е. расширить вытекающую струю. Кроме того, в зоне Г на струю начинают действовать силы поверхностного натяжения и адгезии. На характер всего течения в целом, и особенно в выходной зоне, влияет также механическое усилие отвода формующейся нити. Соотношение перечисленных сил определяет процесс образования струи, который, хотя и связан с процессом течения, но имеет свои закономерности. [c.170]

Рис. 7.4. Профиль скоростей в капилляре лля разных значений показателя п в степенном законе

Нормальные потоки осадительной ванны вызваны понижением давления за счет отвода осадительной ванны в виде пограничных слоев. Понижение давления в зоне развития профиля скоростей показано экспериментально путем введения в формующуюся нить тонкостенного капилляра диаметром 1 мм, соединенного с микроманометром [188]. Формовали кордную нить с линейной плотностью 244 текс со скоростью отвода нити 22,7 м/мин. Использовали фильеру диаметром 12,6 мм с 1500 отверстиями (диаметром 0,04 мм). Диаметр перфорированной части фильеры 10,5 мм. Как видно из рис. 7.64, наибольшее понижение давления (на 70 Па) наблюдается на расстоянии 3—4 мм от поверхности фильеры и 2—3 мм от ее центра (кривая 1). На расстоянии 7 мм по [c.246]

Движение жидкости в капилляре можно представить как движение коаксиальных цилиндрических слоев разного радиуса г с различными скоростями и(г). Диаграмма зависимости скорости движения слоя от его радиуса представляет так называемый профиль скоростей течения (рис. 3.116). Вычисление профиля скоростей и (г) является одним из этапов нахождения уравнений преобразования результатов измерения к инвариантному виду. [c.723]

Рис. 11.8. Трансформация профиля скоростей на входном участке трубы (а) (по оси абсцисс отложено безразмерное расстояние от входа, нормированное по числу Рейнольдса) и распределение давлений по длине капилляра (б) [градиент давлений на участке Ls установившегося течения равен ЛР/(1+ т)].

Здесь Ve — величина высокоэластической деформации сдвига, накопленной в материале к моменту выхода из канала. Обычно при течении расплава по капилляру на процесс накопления высокоэластической деформации накладывается процесс релаксации деформации растяжения, возникающей вследствие резкой перестройки профиля скоростей на входе в канал. При больших отношениях LID этим релаксационным процессом можно пренебречь, тогда деформация сдвига в каждом слое определится текущим значением модуля 92 [c.92]

Обычно при течении расплава по капилляру на процесс накопления высокоэластической деформации накладывается процесс релаксации деформации растяжения, возникающей вследствие резкой перестройки профиля скоростей на входе в канал. При больших отношениях Ljd этим релаксационным процессом можно пренебречь, и тогда деформация сдвига в каждом слое определится текущим значением модуля сдвига и соответствующим значением напряжения сдвига. Из сформулированной выше гипотезы об аналогии между динамическим режимом и стационарным течением (см. гл. И) следует, что модуль сдвига можно рассчитать по формуле для динамического модуля, положив ш = у. Значение эластической деформации в слое с безразмерным радиусом v — гЩ определится соотношением [c.103]

Напряжения сдвига в капилляре при развившемся профиле скоростей и установившемся течении линейно изменяются по радиусу, так что на оси капилляра напряжение сдвига равно нулю, а на стенке капилляра напряжение максимально поэтому для характеристики напряженного состояния среды в капилляре достаточно знать напряжение сдвига на стенке капилляра. [c.395]

Выполненное Хиплом [29а] детальное исследование профилей скоростей в области до и после выхода из капилляра является первым шагом на пути поиска ответов на некоторые из этих вопросов. Оказалось, что расплавы полимеров предчувствуют явление ВЭВ перед самым выходом, при этом наблюдается уменьшение осевой и радиальной составляющих скорости. Таким образом, профиль скоростей на выходе отличается от профиля в зоне установившегося течения, и течение в этой области не является вискозиметрическим . [c.474]

Условие ламинарности в случае пропитки бумаги-основы формально всегда соблюдается, поскольку число Рейнольдса Не = v/г/v (к — толщина бумаги, V — скорость протекания жидкости по капилляру, V — кинематическая вязкость растворов) много меньше 2500. Пуазейлев же профиль скоростей потока жидкости в капилляре, определяющий границу пригодности уравнения Пуазейля, к моменту входа жидкости в капилляр оказывается сформировавшимся. Формирование пуазейлева профиля скоростей происходит не в самом капилляре, а в углублениях (не-оавномерностях) макроструктуры поверхности бумажного полотна. [c.148]

На рис. 30 приведены профилограммы поверхности бумаги-основы, полученной из волокнистых полуфабрикатов с различными степенями помола (кривая 1 — 25 ШР, 2 — 45 ШР, 3 — 77 ШР). Обращает на себя внимание то, что с увеличением степени помола до 77 ШР общий характер макроструктуры поверхности бумажного полотна с характерным профилем входных отверстий в капилляры сохраняется. Расчет, проведенный с использованием уравнения (106) для случая наиболее часто используемых в практике бумаги-основы со степенью помола полуфабриката 25—45 ШР, позволил определить протяженность (й) входного отверстия на поверхности бумаги-основы, где формируется пуазейлев профиль скоростей [c.148]