НЕНЬЮТОНІВСЬКІ РІДИНИ
У цьому розділі проводиться класифікація неньютонівських рідин і розглядаються різні емпіричні та теоретичні рівняння, що зв'язують неньютонівську в'язкість г зі швидкістю зсуву (або з напругою зсуву) у разі простого ізотермічного зсуву. Вплив температури на г розглядається у розділі 1.5.
До неньютонівських рідин відносяться рідини, крива течії яких не є лінійною, тобто в'язкість неньютонівської рідини не залишається постійною при заданих температурі і тиску, а залежить від інших факторів, таких, як швидкість зсуву, конструктивні особливості апаратури, в якій знаходиться рідина , а також від «передісторії» рідини.
Реальні рідини з нелінійною кривою течії можна розбити на три великі групи:
1) системи, для яких швидкість зсуву в кожній точці представляє деяку функцію тільки напруги зсуву в цій же точці;
2) складніші системи, у яких зв'язок між напругою та швидкістю зсуву залежить від часу дії напруги або «передісторії» рідини;
3) системи, що мають властивості як твердого тіла, так і рідини і частково виявляють пружне відновлення форми після зняття напруги (так звані в'язкопружні рідини).
Системи першого типу, властивості яких залежать від часу, можна описати реологічним рівнянням (1, 5—7)
in якого випливає, що швидкість зсуву у кожній точці рідини є функцією напруги зсуву в тій же точці. Такі речовини можуть бути названі в'язкими неіютоїївськими рідинами. Їх зручно поділяти на 3 групи – залежно від виду функції (1.23):
1) бінгамовскіс пластичні рідини (бінгамовскіс пластики);
2) псевдопластичні рідини (псевдопластика);
3)дилатантні рідини.
Криві течії, характерні цих трьох типів рідин, наведені на рис. 1.4.
Бінгамівський пластик. Крива течії цих матеріалів представляє пряму лінію, що перетинає вісь напруги зсуву з відривом тт від початку. Напруга плинності тт є межа, перевищення якої призводить до виникнення в'язкої течії.
Реологічне рівняння для бінгамівських пластиків (яке Бінгам вивів 1916 р., а Ф. Н. Шведов — 1889 р.) можна записати у вигляді:
/(т) = т-тт=0, т 1, а тим більше, що менше в'язкість.
Слід зазначити, що розмірності і залежать від показника ступеня, але для багатьох інженерних розрахунків це не має істотного значення.
Здається в'язкість ги для статечного закону можна виразити через п. Для цього у вираз для в'язкості, що здається, підставимо значення т з рівняння (1.25).
Гогла отримаємо остаточно:
н оскільки для псевлопластичних матеріалів л лк у (або I) можуть бути і позитивними, і негативними, але h повинна бути завжди позитивною. Зауважимо, що, коли ІІ - 1скс течії дорівнює I, статечний закон зводиться до ньютонівського. Таким чином, збільшення відхилення п від одиниці укази - гає г на неньютонівську природу рідини. Слід зауважити, • по. згідно з статечним законом, в'язкість псевдопластичної мшкісті стає нескінченно великою, коли у (або т) принижується до нуля, а р прагне до нуля, коли у (або т) стано вігся безмежно малим. Для дилатантних систем справедливе • ратне затвердження.
Загальне співвідношення — рівняння (1.7) — зв'язує напругу м швидкість зсуву для рідини, що підпорядковується статечному закону, з урахуванням знаку •
де знак т має бути таким, як і знак у. Якщо у0 = 1 і т позитивно,то логарифмічне рівняння набуде вигляду
показуючи, що графік залежності lg т від Igy повинен бути прямою лінією для тих рідин, які підпорядковуються статечному ікону.
Виявляється, логарифмічні криві течії розплавів але - I нмерів часто є прямими лініями, якщо обмежитися одним-двома. мя порядками швидкостей зсуву, але коли швидкості жига перевищують кілька порядків, то вони зазвичай відхиляють
ються від прямої. Логарифмічна крива течії для розплаву поліетилену (Алатон-14 при 126 ° С) показано на рис. 1.5. Вона схожа на кривими для багатьох розплавів полімерів. При дуже низьких швидкостях зсуву крива перетворюється на пряму, має тангенс кута нахилу, рівний одиниці, що свідчить про ньютонівське поведінка рідини у цій галузі.
Мал. 1.5. Логарифмічна крива течії для. іотилену Алатон-14 при 126 'З
При швидкостях зсуву 1
тангенс кута нахилу кривої стає меншим одиниці, вказуючи на псевдопластическос поведінку, причому зі збільшенням швидкості зсуву він безперервно зменшується, тим самим збільшуючи відхилення від поведінки ньютонівської рідини.
Хоча ясно, що неможливо описати повну криву, показану на рис. 1.5, за допомогою статечного закону, однак окремі частини кривої приблизно можуть бути ним описані. Наприклад, в області швидкостей зсуву між 0,1 і 1,0 с-1 пряма лінія, яку експериментальні точки лягають досить добре, має нахил близько 0,59. Вибираючи у0 рівною 1 с-1, отримуємо значення т ° = 1,5 - 105 дин / см2 (1,5 - 104 Н / м2). Отже, ti0 дорівнює 1,5 - 105 з (1,5 - 104 11 - с/м2), а рівняння в'язкості набуває вигляду
і його можна використовувати в межах швидкостей зсуву від 0,1 до 1,0 с-1 з помилкою, що становить менше ніж 5 %.
Дилатантні рідини. Дилатантні рідини подібні з псевдопластиками тим, що в них також відсутня межа плинності, проте їх в'язкість, що здається, підвищується зі зростанням швидкості зсуву.
Ступіньовий закон і в цьому випадку часто виявляється придатним, але показники ступеня п вже перевищують одиницю, a k
Теорія та практика екструзії полімерів
СИСТЕМИ ОХОЛОДЖЕННЯ РУКАВНИХ ПЛІВОК
Системи охолодження екструзійних агрегатів для виробництва рукавних плівок повинні забезпечувати: - задану інтенсивність охолодження з цілого отримання якісного виробу при заданій продуктивності екструдера; - задану структуру плівки; - рівномірність охолодження …
РОЗРАХУНОК ПРОЦЕСУ НАМОТАННЯ ПЛІВКИ
При розрахунку процесу намотування плівки задають довжину полотна чи масу готового продукту. Якщо розрахунок рулону проводять по масі, часто буває необхідно виходячи з діаметра рулону оцінити товщину намотаної плівки. …
РОЗРАХУНОК ПРОЦЕСУ ОХОЛОДЖЕННЯ РУКАВНИХ ПЛІВОК
При виготовленні рукавної плівки довжина зони охолодження визначається системою та інтенсивністю охолодження. Зазвичай використовують охолодження рукава за допомогою кільцевого сопла («повітряного кільця»). Переваги цього методу охолодження перед іншими (розпорошенням води, …