Свойства газов и жидкостей - Рид Р.Г.
Скачать (прямая ссылка):
81. Smith, J. M., and H. C Van Ness: «Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics*, 3d ed., McGraw-Hill, New York, 1975. 82. Soave, G.: Chem. Eng. Sei., 27: 1197 (1972). 83. Starling, K. E., and M. S. Han: Hydrocarbon Process., June 1972. 84. Steele, K-, В. E. Poling, and D. B. Manley: paper presented at AIChE Meet., Washington, D. C, December 1974. 85. Tapavicza, S., and J. M. Prausnitz: Chem. Ing. Tech., 47: 552 (1975); English translation in Int. Chem. Eng., 16 (2): 329 (April 1976). 86. Tassios, D.: AIChE J., 17: 1367 (1971). 87. Tiepel, E. W., and K. E. Gubbins: IEC Fundam., 12: 18 (1973); Can. J. Chem. Eng., 50: 361 (1972). 88. Tompa, H.: «Polymer Solutions,» Butterworths, London, 1956. 89. Treybal, R. E.: «Liquid Extraction,» 2d ed., McGraw-Hill, New York, 1963. 90. Удовенко В. В., Фрид Т. Б., Ж- фиа. хим., 1948, № 22, с. 1263.
91. Weimer, R. F., and J. M. Prausnitz: Hydrocarbon Process. Pet^Refriner, 44: 237 (1965). 92. Wilson, G. M.: J. Am. Chem. Soc, 86: 127, 133 (1964). 93. Wilson, G. M., and C H. Deal: Ind. Eng. Chem. Fundam., 1: 20 (1962). 94. Wohl.,K.: Chem. Eng. Prog.: 49: 218 (1953). 95. Wohl, K.: Trans. AIChE., 42: 215 (1946). 96. Wong, K. F., and C A. Eckert: Ind. Eng. Chem. Fundam., 10: 20 (1971). 97. Yen, L., and J. J. McKetta: AIChE J., 8: 501 (1962). 98. Yodovich, A., R. L. Robinson, and K. C Chao: AIChE J., 17: 1152 (1971). 99. Young C L.: Chromatog. Rev., 10.: 129 (1968).
Глава 9 ВЯЗКОСТЬ
9.1. СОДЕРЖАНИЕ ГЛАВЫ
Первая часть этой главы посвящена вязкости газов, вторая — вязкости жидкостей. В каждой из них рекомендуются методы: 1) коррелирования вязкости с температурой; 2) расчета вязкостей, когда не имеется никаких экспериментальных данных; 3) определения влияния давления на вязкость; 4) расчета вязкостей смесей. Кратко рассматривается молекулярная теория вязкости.
9.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ
Если силу сдвига приложить к любой части ограниченной жидкости (газа) то жидкость будет перемещаться и в ней возникнет градиент скорости, максимум которой будет приходиться на точку приложения силы. Вязкость среды определяется как соотношение силы сдвига на единицу площади в любой точке к градиенту скорости. Таким образом, вязкость является мерой сил внутреннего тре-
346
ния жидкости, которые стремятся оказать противодействие любому динамическому изменению в движении жидкости, т. е. если трение между слоями жидкости мало (низкая вязкость), то приложенная сила сдвига будет приводить к большому градиенту скорости. С увеличением вязкости каждый слой жидкости оказывает на соседний слой большее тормозящее воздействие, обусловленное трением, и градиент скорости уменьшается.
Необходимо отметить, что вязкость отличается в одном важном отношении от рассмотренных ранее в этой книге свойств, а именно: вязкость является динамическим неравновесным свойством в макромасштабе. Плотность же, например,— это статическое равновесное свойство. В микромасштабе оба эти свойства отражают влияние движений и взаимодействия молекул. Хотя обычно вязкость называют неравновесным свойством, она является функцией состояния жидкости, как и температура, давление, объем, и может быть использована для определения состояния вещества .
В механизм или теорию вязкости газов уже внесена достаточная ясность с помощью кинетической теории газов, но теория вязкости жидкости все еще развита слабо. Резюме обеих теорий будут приведены ниже.
Поскольку вязкость определяется как сила сдвига на единицу площади, деленная на градиент скорости, она должна иметь размерность (сила) (время)/ (длина)2 или (масса)/[(длина) (время)]. Используются обе размерности, хотя в большинстве научных работ вязкость выражают в пуазах, сантипуазах, микропуазах и т. д. Пуаз (П) означает вязкость 1 дин-с/см2 или 1 г/(с-см), а 1 сП = = 0,01 П. Для единиц вязкости используются следующие коэффициенты пересчета:
1 П = МО2 сП = 1•1O6 мкП= 6,72 фунт-масса/(фут-с) = = 242 фунт-масса/(фут-ч) = 0,1 Па-с
Кинематическая вязкость — это отношение вязкости к плотности. При вязкости, выраженной в пуазах, и плотности, измеряемой в граммах на кубический сантиметр (г/см3), единицей кинематической вязкости будет стоке, равный квадратному сантиметру на секунду (см2/с).
9.3. ТЕОРИЯ ВЯЗКОСТИ И ДРУГИХ ПЕРЕНОСНЫХ СВОЙСТВ ГАЗА
Теорию вязкости нетрудно изложить, но весьма сложно выразить уравнениями, которые можно было бы использовать непосредственно для расчета. Когда газ находится под действием силы сдвига, которая приводит к некоторому объемному движению, то в любой точке к собственному вектору неупорядоченного движения молекул добавляется вектор объемной скорости. В результате столкновения молекул происходит взаимный обмен количеством движения, и эта скорость объемного движения (или количество движения) распределяется по всей массе вещества. Вблизи источника приложения силы вектор объемной скорости большой, но при удалении от этого источника молекулы «замедляются» (в направлении объемного потока), заставляя другие зоны среды тоже двигаться в направлении потока. Этот беспорядочный взаимный обмен количеством движения молекул является главной причиной возникновения вязкости газа.
