Теплофизика и основы металлургической теплотехники - page 47

ТЕПЛОФИЗИКА И ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ
ТЕПЛОТЕХНИКИ
45
Другим параметром, определяющим условия движения газов и жидкостей,
является их вязкость. Сущность явления вязкости заключается в том, что
отдельные частицы при движении как бы прилипают друг к другу. Нужно
приложить определенные усилия, чтобы их разделить. В этих условиях
возникает сила трения τ, которая оказывает сопротивление перемещению
частиц. Количественное влияние вязкости определяется двумя величинами -
динамическим и кинематическим коэффициентами вязкости.
Рассмотрим два смежных слоя несжимаемой жидкости, двигающихся с
разной скоростью (рис. 3.1). При этом нижний слой 1 скользит по слою 2.
Скорость ω3 считаем неизменной. На поверхности раздела слоев 1 и 2
возникают силы трения, которые противодействуют движению.
Рис. 3.1. Изменение скорости смежных слоев
газа или жидкости при движении
Сила вязкости S есть одна из причин гидравлического сопротивления
потоку при движении. Связано это с тем обстоятельством, что возникает
напряжение силы внутреннего трения τ, вызванное наличием относительного
сдвига слоев. Напряжение τ, Н/м2 подсчитывается по формуле
Ω= S τ , (3.7)
где Ω - площадь соприкосновения слоев.
Согласно Ньютону напряжение τ прямо пропорционально поперечному
градиенту d ω/dn и зависит от рода жидкости:
dn d ω µ τ ⋅ = . (3.8)
Коэффициент пропорциональности µ называется коэффициентом
динамической вязкости или просто динамической вязкостью. Размерность
его – [H ⋅ c/м2] = [Пa ⋅ c].
В технических расчетах часто используют другую величину - коэффициент
кинематической вязкости (кинематическая вязкость) ν , м2/с, который равен
отношению динамической вязкости к плотности
ρ µ ν = . (3.9)
Название кинематическая вязкость связано с тем, что в ее размерности
составляющая силы отсутствует. Вязкость капельных жидкостей уменьшается