LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW
Celem ćwiczenia jest:
Wyznaczenie współczynnika lepkości cieczy oraz zbadanie jego zależności od temperatury.
Wykorzystanie do pomiaru wiskozymetru (lepkościomierza) Hoeplera.
Poznanie innych metod badania lepkości cieczy
Wiskozymetry kapilarowe (lepkościomierze włoskowate) - ich zasada działania oparta jest na pomiarze czasu wypływu uwarstwionego cieczy, z pojemnika o określonej objętości przez pionową rurkę włoskowatą.
Wypływ uwarstwiony - (czyli laminarny tj. taki przy którym warstwy elementarne cieczy zsuwają się po sobie z oporami określonymi prawem Newtona)
Opis stanowiska:
Schemat urządzenia pomiarowego przedstawia poniższy rysunek. Składa się ono z szklanej rury -1 wypełnionej wodą, w której porusza się kulka o określonej gęstości i wymiarach. Rura ta jest w miarę potrzeby ogrzewana za pośrednictwem wody -4 , przepływającej z urządzenia grzewczego do pojemnika-2.wymuszony przepływ ciepłej wody zapewnia szybsze i równomierne rozprowadzanie ciepła. Temperatura odczytywana jest za pomocą termometru-3
Przebieg pomiaru polega na zmierzeniu czasu opadania kulki z określonej wysokości -6, dla różnych temperatór ( > 4 )w celu spożądzenia wykresu.Gęstośc wody , która zmienia się (maleje) ze wzrostem temperatury, odczytujemy z odpowiednich tablic.
Schemat wiskozymetru Hoeplera
Wyniki pomiarów i obliczenia:
t
oC |
τ
s |
ρc
g/cm3 |
η
cP |
ν
cSt |
24 |
72.2 |
0.9973 |
4,1320*103 |
4,1432 |
33 |
60.5 |
0.9947 |
3,46884*103 |
3,4873 |
39 |
52.1 |
0.9922 |
2,99253*103 |
3,0161 |
45 |
47.5 |
0.9901 |
2,73239*103 |
2,7597 |
50.5 |
43.2 |
0.9880 |
2,48873*103 |
2,5190 |
η - współczynnik lepkości dynamicznej
ν - współczynnik lepkości kinematycznej, obliczany jako
Wartość współczynnika lepkości obliczamy z następującego wzoru:
przy czym gęstość kulki
gęstość wody zawiera tabela
a współczynnik K=0,0408
Wykres przedstawiający zależność lepkości od temperatury.
Wnioski:
Jak wynika z wykresu lepkość cieczy maleje ze wzrostem temperatury. Nie jest to jednak zależność liniowa - różnice pomiędzy zaobserwowanymi wartościami współczynnika lepkości stają się coraz mniejsze przy stałych różnicach temperatury.
Należy się domyślać że istnieje pewna graniczna wartość lepkości (różna dla różnych płynów) jednak jej zaobserwowanie wymagałoby przeprowadzenie pomiarów w szerszym zakresie temperatur.
Aby obliczenia były poprawne przepływ cieczy musi mieć charakter laminarny.
1
2
3
4
5
6
t oC
η cP