Reologiya. Ideal jismlarning reologiyasi

Tasniflashreologik jismlar

Oziq-ovqat reologiyasining tadqiqot ob'ekti oziq-ovqat materiallari hisoblanadi. Biz oziq-ovqat materiallarini sifatli dastlabki tahlil va guruhlashni o'tkazamiz. Agar gazlar, suyuqliklar va qattiq moddalarni eng oddiy (agregatsiya holati bo'yicha) materiallar sifatida oladigan bo'lsak, oziq-ovqat materiallarining katta qismi dispers tizimlar deb ataladi. Bu, ayniqsa, deformatsiya va oqimning klassik qonunlaridan sezilarli og'ishlar bilan tavsiflanadi.

Dispers tizimlar ikki yoki undan ortiq komponentlar yoki fazalardan iborat. Odatda fazalardan biri uzluksiz deb hisoblanadi va dispersion muhit deb ataladi, ikkinchisi, uzluksiz, dispers faza deb ataladi. Bu bo'linish shartli va ko'p hollarda ko'proq yoki kamroq aniq. Rasmiy va ma'lum darajada shartli ravishda tarqoq muhitni sakkiz turga bo'lish mumkin:

1) qattiq va gaz fazalarining ikki fazali tizimlari;

2) qattiq va suyuq fazalarning ikki fazali tizimlari;

3) suyuq va gaz fazalarining ikki fazali tizimlari;

4) ikkita qattiq fazaning ikki fazali tizimlari;

5) ikki suyuqlik fazasining ikki fazali tizimlari;

6) ikki gaz fazasining ikki fazali tizimlari;

7) qattiq, suyuq va gaz fazalarining uch fazali tizimlari;

8) ko'p fazali tizimlar.

Oziq-ovqat mahsulotlari, jumladan, xom ashyo va yarim tayyor mahsulotlar, ularning tarkibi, dispers tuzilishi va tuzilishiga qarab, turli xil reologik xususiyatlarga ega (1.1-jadval).

Fazoviy tuzilmalarga ega yuqori konsentratsiyali dispers tizimlar eng murakkab reologik xususiyatlarga ega.

Agar dispers muhitlarning tasnifini kengroq ma'noda oziq-ovqat sanoatida uchraydigan ommaviy axborot vositalarining holatlari tasnifining bir qismi sifatida ko'rib chiqsak, u (ushbu tasnifda) magnit va elektr maydonlari, elektromagnit nurlanish oqimlari haqidagi g'oyalarni o'z ichiga olishi kerak. radioaktiv nurlanish, ultratovush va boshqalar.

Makroheologiya barcha materiallarni yalang'och ko'z bilan yuzaki tekshirish paytida kuzatuvchiga ko'rinadigan shaklda tekshiradi, ya'ni. bir hil va chiziqli tuzilmalar sifatida. Biroq, faqat sof suyuqliklar va mukammal kristallar fenomenologik jihatdan bir hildir.

Mikroreologiya ikki va ko'p fazali tizimlarning reologik harakatlarini ularning tarkibiy qismlarining reologik xususiyatlariga qarab o'rganadi.

1.1-jadval. Oziq-ovqat mahsulotlarini reologik xususiyatlariga ko'ra tasnifi

Tarqalgan tizim

Mahsulot (shu jumladan xom ashyo, yarim tayyor mahsulotlar)

Oddiy reologik xususiyatlar

Shaffof suyuqlik

Suv, spirt, moy

Nyuton yopishqoqligi

Toza eritma

Eritilgan yog'lar (kakao moyi), eritilgan shakar

Asosan Nyuton viskozitesi

Haqiqiy yechim

Tuz va shakar eritmalari, ekstraktlar, pivo, ichimliklar

Kolloid eritma

Proteinli eritmalar, bulutli meva va berry sharbatlari

Nyuton viskozitesi, mumkin bo'lgan yopishqoqlik, tiksotropiya

Suyuqlikka o'xshash

Suspenziyalar (kakao, meva va sabzavot sharbatlari, sho'rvalar), emulsiyalar (sut, qaymoq, mayonez)

Nyuton va nonyuton yopishqoqligi, tiksotropiya, yopishqoq elastiklik

Pastadir

Meva pyuresi (olma mussi), yong'oqli muss, tvorog, qiyma

Nyuton bo'lmagan yopishqoqlik, tiksotropiya, reopeksiya, yopishqoqlik

Yumshoq bog'langan

Sariyog ', ko'pik, jele, xamir, yogurt, sho'rva, pate, kartoshka pyuresi

Plastmassaning yopishqoqligi, tiksotropiya va tiksotropiya, elastiklik, yopishqoqlik.

Bog'langan yarim qattiq

Non bo'laklari, qaynatilgan kolbasa, qaynatilgan kartoshka

Yangi olma, nok, kartoshka, bodring, go'sht, barqaror non mahsulotlari, shokolad, konfetlar

Elastiklik, plastik yopishqoqlik, yopishqoqlik

Karamel, donalar, yong'oq yadrolari, makaron, sabzi

Elastiklik, qattiqlik, yuqori suyuqlik va quvvat, mo'rtlik

Haqiqiy jismning dastlabki tajribalar asosida aniqlangan u yoki bu turdagi "ideal" reologik jismga tegishliligi tadqiqot uchun moslamani to'g'ri tanlash va o'rganiladigan xossalarini aniqlash imkonini beradi.

Kesish xususiyatlari mashinalarning ishchi qismlarida turli xil harakat jarayonlarini hisoblashda ham, oziq-ovqat mahsulotlarining sifatini baholashda ham keng qo'llaniladigan xususiyatlarning asosiy guruhini ifodalaydi. Shu munosabat bilan oziq-ovqat va boshqa reologik jismlarni kesish xususiyatlariga ko'ra tasniflash usullari eng keng tarqalgan.

Gorbatov A.V tomonidan taklif qilingan reologik jismlarning tasnifi. (1.2-jadval), oxirgi kesish kuchlanishining ularning zichligiga va erkin tushish tezlashishiga nisbati bo'yicha [ θ 0 /(ρ ∙g)], bu moddaning o'z shaklini saqlab qolish qobiliyatining o'lchovi bo'lib, quyida keltirilgan.

1.2-jadval Jismlarning jismoniy parametrlari bo'yicha tasnifi

θ 0 /(ρ ∙g), m

0,005 dan kam

Moddaning nomi

Strukturaviy suyuqliklar

Suyuq pastalar

Qalin pastalar

Qattiq moddalar

B.A. Nikolaev mexanik xususiyatlarning kattaligiga ko'ra (qattiq holatdan haqiqiy yopishqoq holatga) umumlashtirilgan tasnifni taklif qildi: elastiklik modullari, yopishqoqlik va boshqalar. Birinchi guruhga qattiq va qattiq o'xshash jismlar (qattiq yog ', butun go'sht to'qimalari, krakerlar, pechene) kiradi. va boshqalar), ikkinchisiga - qattiq suyuqlik (qiyma, tvorog, jele, un xamiri va boshqalar), uchinchisiga - suyuq va suyuqliklar (erigan yog ', bulonlar, sut, asal, suv va boshqalar). .).

Gerschel-Bulkley quvvat tenglamasidan foydalangan holda haqiqiy jismlarni tasniflash qiziq:

, (1.7)

Qayerda: – birlikka teng tezlik gradientida yopishqoqlikka mutanosib koeffitsient, Pa s n ;

n- joriy indeks.

Ba'zi o'zgarishlardan so'ng biz quyidagi ifodani olamiz:

, (1.8)

– birlikka teng tezlik gradientida samarali yopishqoqlik, Pa s;

– o‘lchamsiz tezlik gradienti;

m– strukturani yo‘q qilish tezligi, oqim ko‘rsatkichi.

Ushbu tasniflash usuli bilan kesish kuchlanishi va tezlik gradienti (oqim egri chiziqlari) va samarali yopishqoqlik va kesish tezligi gradienti o'rtasidagi munosabatlar o'rnatiladi (1.3-bo'limga qarang). Olingan egri chiziqlarning tabiatiga ko'ra, ettita turdagi jismlar ajratiladi:

    Hukning elastik tanasi;

    Saint-Venantning plastik korpusi;

    plastik-qovushqoq Shvedov-Bingham tanasi;

    psevdoplastik tana;

    kengaytiruvchi tana;

    haqiqiy viskoz Nyuton tanasi;

    ideal suyuqlik (Paskal).

Yuqorida sanab o'tilgan tizimlar vaqt o'tishi bilan o'z xususiyatlarini o'zgartirmaydi.

Vaqt o'zgaruvchan xususiyatlarga ega tizimlar guruhi ham mavjud: tiksotrop, unda mexanik kuchlanish paytida kesish kuchlanishi va samarali yopishqoqlik kamayadi va reopex, bunda tizim doimiy siljish tezligi gradientida tangensial kuchlanishlarga duchor bo'lganda, kesish kuchlanishi va samarali yopishqoqlik vaqt o'tishi bilan ortadi.

P.A. Rebinder va N.V. Mixaylov reologik jismlarni bo'linishni taklif qildi suyuqlikka o'xshash Va qattiq egri chiziqning tabiatiga bog'liq η EF ( τ ) (1.3-rasm) va bo'shashish davridan (bo'shashish davri - yuklangan tanadagi stressning kamayishi vaqti. e= 2,7 marta). Suyuqlikka o'xshash jismlarga Nyuton suyuqliklari va statik cheklovchi siljish kuchlanishiga ega bo'lmagan tizimli tizimlar kiradi ( θ 0 ST = 0), ya'ni. Bunday tizimlar o'zboshimchalik bilan kichik tashqi ta'sir qo'llanilganda oqadi.

Qattiq jismlarga elastik-plastmassa va boshqa jismlar kiradi, ular statik va dinamik yakuniy kesish kuchlanishiga ega. Effektiv yopishqoqlikning kuchlanish yoki siljish tezligiga bog'liqligi dispers tizimlarning strukturaviy va mexanik xususiyatlarining asosiy xarakteristikasi hisoblanadi, chunki samarali yopishqoqlik barqaror holatda strukturani yo'q qilish va tiklash jarayonlari o'rtasidagi muvozanat holatini tavsiflovchi yakuniy xususiyatdir. oqim. Umuman olganda, oqim egri chizig'i
S-shaklidagi xarakterga ega va ichidagi abscissa o'qi bo'yicha segmentni kesib tashlaydi bunda tanaga ta'sir etuvchi kuchlanishlar faqat elastik yoki elastik deformatsiyalarni keltirib chiqaradi.

Strukturaviy tizimlarning eng muhim kesish xususiyatlari plastikdir η PL va samarali yopishqoqlik η EF ( τ ) va dam olish davri τ R ( τ ); eng yuqori yopishqoqlik ( η 0) aloqa nuqtalarining "sirg'ishi" paytida buzilmagan tuzilma va o'ta vayron qilingan strukturaning yopishqoqligi ( η m); kesish elastik modullari ( G); rentabellik chegaralari shartli ravishda statik ( τ ST) va dinamik - yakuniy kesish stressi ( θ 0); elastik-mo'rt yoki elastik yorilish paytida strukturaning mustahkamligi ( τ m) va elastik-qovushqoq sinishi bilan ( τ r). Ushbu xususiyatlar rasmda ko'rsatilgan. 1.3. Yuqorida sanab o'tilgan xususiyatlarga qo'shimcha ravishda, egri chiziqda quyidagi zonalarni ajratish mumkin: 0 A– elastik deformatsiyalar zonasi; AB- eng yuqori samarali va plastik yopishqoqlikka ega bo'lgan oqimning boshlanishi zonasi; Quyosh– inshootning ko‘chkisimon vayron bo‘lish zonasining boshlanishi; BILAND- konstruksiyaning ko'chkiga o'xshash vayron bo'lish zonasi (eng past plastik yopishqoqlikka ega oqim); E va undan yuqori - o'ta vayron qilingan strukturaning doimiy yopishqoqligi bilan Nyuton oqimining zonasi.

      Oqim egri chiziqlari materiallarning reologik xususiyatlarini tavsiflash vositasi sifatida

Oziq-ovqat materiallarining strukturaviy va mexanik xususiyatlarini o'rganishning eng oddiy usuli deformatsiya kinetikasining egri chiziqlarini qurishdir ( oqim egri chiziqlari). Ushbu egri chiziqlardan materialning ettita mustaqil deformatsiya xarakteristikasini topish mumkin: oniy elastiklik va elastik ta'sir modullari; gevşeme (oqim) va elastik ta'sirning yopishqoqligi; elastiklik, suyuqlik va kuch chegaralari. Yakuniy quvvatning kattaligi o'zgarmas emas, chunki u deformatsiyaning mexanik rejimiga bog'liq. Ro'yxatga olingan konstantalar materialning deformatsiya harakatini tushuntirishga va uning strukturaviy va mexanik xususiyatlarini etarlicha to'liq tavsiflashga imkon beradi. Bunday xususiyatlarni olish oziq-ovqat massalarining reologik xususiyatlarini o'rganish jarayonida mumkin, ya'ni. doimiy kuchlanish ta'sirida ularning oqimi jarayonini o'rganishda.

Oqim egri chiziqlari (1.4-rasm) turli materiallarning xatti-harakatlari qonunlarini grafik tarzda tasvirlaydi, ya'ni. Shaklning bog'liqligi:

, (1.9)

. (1.10)


Guruch. 1.4. Joriy egri chiziqlar:

1 - Nyuton suyuqligi; 2 - kengaytiruvchi suyuqlik;

3 - konstruktiv yopishqoq suyuqlik; 4 - chiziqli bo'lmagan plastik korpus;

5 - chiziqli plastik korpus

Oqim egri chiziqlari (reogrammalar) Nyuton suyuqliklar to'g'ri chiziqdir 1 , kelib chiqishi orqali o'tadi. Barcha oqim egri chiziqlari ( 2 – 5 ) to'g'ri chiziqdan chetga chiqqanlar Nyuton bo'lmagan suyuqliklar deyiladi. Shu bilan birga egri chiziq 2 xarakterlaydi dilatant asosan konsentrlangan dispers tizimlarga xos oqim xarakteristikasi bo'lib, unda deformatsiya tezligining oshishi bilan "kesish qiyinligi" yuzaga keladi, ya'ni. yopishqoqlik oshadi; egri chiziq 3 tasvirlaydi psevdoplastik kuchlanish tezligi ortib borayotgan strukturani yo'q qilish tufayli "kesish yumshatilishiga" xos bo'lgan oqim; egri chiziq 4 ko'rsatadi chiziqli bo'lmagan plastmassa cheklovchi kesish kuchlanishiga erishgandan so'ng, ko'pchilik plastik jismlarga xos bo'lgan oqim θ 0 . Chiziqli bog'liqlik 5 uchun xosdir Binghamniki jismlarga to'g'ri keladi va cheklovchi kesish kuchlanishiga erishgandan so'ng, ideal plastik oqimga mos keladi θ 0 .

Tiksotropik tizimlar vayronagarchilikdan keyin strukturaning izotermik tiklanishi, shuningdek, deformatsiya paytida uning doimiy ravishda yo'q qilinishi (ma'lum chegaragacha) bilan tavsiflanadi (1.5-rasm, A). Reopex tizimlar tuzilishga qodir, ya'ni. kichik tezlik gradientlari bilan mexanik ta'sir ostida orientatsiya yoki zaif turbulizatsiya natijasida zarralar orasidagi kontaktlarni hosil qiladi (1.5-rasm, b).


Guruch. 1.5. Oqim egri chiziqlarini tavsiflovchi:

A) tiksotrop tizimlar; b) reopeks tizimlari

Koagulyatsiya tipidagi ko'plab psevdoplastik va plastmassa-qovushqoq strukturali dispers tizimlarining o'ziga xos xususiyati yuklash va tushirish vaqtida histerezis halqalarining mavjudligi (1.5-rasm). Egri chiziq va y o'qi orasidagi reogrammaning maydoni (tegishli shkalada) o'ziga xos quvvatni (Vt / m3 hajmdagi birlik uchun) ifodalaydi. U Nyuton oqimining kuchidan va strukturaning ma'lum darajada yo'q qilinishiga erishish uchun bir xil tezlik gradientida talab qilinadigan quvvatdan iborat. Gisterezis halqalarini tashkil etuvchi ikkita egri chiziq orasidagi maydonga mutanosib bo'lgan quvvat strukturaning muvozanat holatiga yaqinlashish darajasini tavsiflaydi.

Ko'pgina jarayonlarda mahsulot kuchli mexanik stressga duchor bo'ladi (nasoslar, mikserlar va boshqalar), ya'ni. uning tuzilishi qisman yoki deyarli to'liq halokatga etadi. Shuning uchun, reologik tadqiqotlar natijalaridan amaliy hisob-kitoblar uchun foydalanilganda, hech bo'lmaganda ma'lum bir halokat darajasiga mos keladigan oqim egri chizig'ini tanlash kerak. Shunga ko'ra, turli jarayonlarni hisoblashda, kuchlanish va deformatsiyalarning tegishli diapazonida aniqlangan xususiyatlardan foydalanish kerak. Mahsulotni sifatli baholash, shuningdek, ma'lum bir jarayon uchun eng muhim xususiyatlarga ko'ra amalga oshirilishi kerak.

      Reologikni mexanik modellashtirish

oziq-ovqat materiallarining harakati

Reologiyada ikkita bir-birini istisno qiluvchi tushunchalar ajralib turadi: "qattiq ideal elastik tana" va "qovushqoq bo'lmagan suyuqlik". Birinchisi, muvozanat shakli va kuchlanishiga bir zumda erishiladigan jism sifatida tushuniladi. Suyuqlik qoldiq deb ataladi, ya'ni. agar suyuqlik kesish kuchlanishlarini yaratishga va ushlab turishga qodir bo'lmasa. Tabiatda jismlarning chegaralangan holatlari - ideal elastik qattiq jismlar va qo'shilmagan suyuqliklar o'rtasida juda xilma-xil oraliq jismlar mavjud.

Keling, oziq-ovqat massalarining reologik xususiyatlarini o'rganishda duch kelishi mumkin bo'lgan asosiy modellarni ko'rib chiqaylik. Shuni ta'kidlash kerakki, faqat Nyuton suyuqliklari uchun aniq matematik qonunlar olingan, faqat taxminiy formulalar olingan;

Ideallashtirilgan materiallarning uchta oraliq modeli ma'lum (1.3-jadval): ideal elastik tana (Hooke); ideal yopishqoq suyuqlik (Nyuton); ideal plastik tanasi (Saint-Venant).

Hukning ideal elastik tanasi. Ideal elastik jismda (model - bahor) deformatsiyaga sarflangan energiya to'planadi va tushirish vaqtida qaytarilishi mumkin. Guk qonuni kristall va amorf qattiq jismlarning kichik deformatsiyalar, shuningdek, izotrop kengayish va siqilishdagi suyuqliklarning harakatini tavsiflaydi.

Nyutonning ideal yopishqoq suyuqligi. Ideal yopishqoq suyuqlik undagi kuchlanishlar deformatsiya tezligiga proporsionalligi bilan tavsiflanadi. Viskoz oqim har qanday kuchlar ta'sirida, ular qanchalik kichik bo'lishidan qat'iy nazar sodir bo'ladi; ammo kuchlar kamayishi bilan deformatsiya tezligi kamayadi va ular yo'qolganda u nolga aylanadi. Bunday suyuqliklar uchun doimiy bo'lgan yopishqoqlik kesish kuchlanishiga proportsionaldir.

1.3-jadval. Oddiy ideallashtirilgan jismlarning reologik modellari

Model turi

Tenglama

Shartli belgilar

– tangensial va normal kuchlanishlar, Pa;

-burchak va chiziqli deformatsiyalar;

G, E– burchak va chiziqli deformatsiyada elastik modullar, Pa.

– kesish tezligi, s –1; – kesishning oquvchanlik kuchi, Pa.

Nyuton qonuni ko'plab past molekulyar suyuqliklarning siljish va bo'ylama oqim ostida harakatlarini tavsiflaydi. Nyuton suyuqligining mexanik modeli damper, suyuqlik silindrida harakatlanadigan pistondan iborat. Piston harakatlanayotganda, suyuqlik piston va silindr orasidagi bo'shliqlar orqali silindrning bir qismidan ikkinchisiga o'tadi. Bunday holda, pistonning harakatiga qarshilik uning tezligiga mutanosibdir (1.3-jadvalga qarang).

Saint-Venantning mukammal plastik tanasi iborat element sifatida ifodalanishi mumkin bir-biriga bosilgan ikkita plastinkadan yasalgan. Plitalarning ular orasidagi nisbiy harakati bilan ularni siqib chiqaradigan kuchga bog'liq bo'lmagan doimiy ishqalanish kuchi paydo bo'ladi. Kesish kuchlanishi ma'lum bir kritik qiymatdan - oqish nuqtasidan oshmaguncha, Saint-Venant tanasi deformatsiyani boshlamaydi. τ T (oxirgi kesish stressi), undan keyin element istalgan tezlikda harakatlanishi mumkin.

Murakkab jismning reologik harakatini uning tarkibiy qismlarining xususiyatlariga qarab tasvirlash uchun yuqorida ko'rib chiqilgan eng oddiy ideal jismlarning modellarini turli xil kombinatsiyalarda birlashtirish mumkin, ularning har biri faqat bitta fizik-mexanik xususiyatga ega. Ushbu elementlar parallel yoki ketma-ket birlashtirilishi mumkin.

Asosiy murakkab modellar: elastik-plastmassa tanasi; Kelvinning viskoelastik jismlari - Voig va Maksvell; Bingham, Shvedov va Shvedovning visko-plastmassa jismlari - Bingham (1.6-rasm).

Elastik-plastik model tanasi (1.6-rasm, A) Hooke elastik elementini elastik modul bilan ketma-ket ulash orqali olinadi G va oquvchanlik kuchi bilan Saint-Venantning plastik elementi τ t. Qachon τ < τ t materialning elastik deformatsiyasi sodir bo'ladi va qachon τ = τ t - plastik oqim.

Viskoelastik Kelvin-Voigt tanasi tomonidan olingan mexanik model bilan ifodalanadi parallel bilan Guk elastik elementining ulanishi modul elastiklik G va yopishqoqlikka ega bo'lgan yopishqoq Nyuton elementi η (1.6-rasm, b). Kuchlanish kuchi ta'sirida kamon uzayadi va piston suyuqlikda harakatlanadi. Pistonning bu harakati suyuqlikning yopishqoq qarshiligi bilan bog'liq bo'lib, buning natijasida bahorning to'liq cho'zilishi darhol sodir bo'lmaydi. Yuk olib tashlanganda, kamon asl uzunligiga siqiladi, ammo bu suyuqlikning yopishqoq qarshiligi tufayli vaqt talab etadi.

Kelvin-Voigt tanasining matematik modelini yozish uchun ular elementlar parallel ulanganda murakkab jismning deformatsiyasidan foydalanadilar. γ CF har bir elementning deformatsiyasiga va umumiy elementning kuchlanishiga teng τ CF alohida elementlardagi kuchlanishlar yig'indisiga teng t Muhandislik REOLOGIYAANTRACTMA'RUZALARLABORATORIYAPRAKTIKUBOSHQARUVVAZIFALAR Darslik Kemerovo 2004 UDC...

  • Asosiy ta'lim dasturini o'z-o'zini tekshirish to'g'risida

    Hisobot

    Yo'nalishlar va laboratoriyaustaxonalar, boshqaruv-o'quv dasturlari, o'quv jarayoni uchun filmlar, test banklari vazifalar tomonidan... .- Voronej: VGTA, 2008 15 31 0,5 Muhandislikreologiya Kosoy V.D. Muhandislikreologiya kolbasa ishlab chiqarishda: darslik - M.: ...

  • 2010 yil uchun yangi adabiyotlar

    Kitob

    ... laboratoriyaustaxona birinchi semestr 278 140/09z Popova, M. V. Nemis tili [Matn]: boshqaruv... 86. Qo'llanma taqdim etadi eslatmalarma'ruzalar va ... bo'yicha amaliy mashg'ulotlar va muhandislik grafik [Matn]: ko'rsatmalar va boshqaruvvazifalar Uchun...

    • Joriy sahifa: 18 (kitob jami 19 sahifadan iborat) [mavjud o'qish qismi: 13 sahifa]

    111. Erkin dispers sistemalarning reologik xossalari

    Dispers sistemaning tuzilishi va reologik xossalarini belgilovchi asosiy omillar zarrachalar konsentratsiyasidir φ (hajm ulushi) va zarrachalarning juft o'zaro ta'sir qilish potentsiali. Zarrachalar o'zaro harakatlanishning to'liq erkinligini saqlaydigan yoki o'ziga xos tuzilmaga ega bo'lmagan suyultirilgan agregatsiyaga chidamli dispers tizimlar Nyuton bo'lib, ularning yopishqoqligi quyidagicha hisoblanadi. Eynshteyn tenglamasi:

    η = η 0 (1 + αφ ).

    Qayerda η 0 - o'rtacha yopishqoqlik; α – sferik zarrachalar oqimda erkin aylanganda 2,5 ga teng koeffitsient.

    Reologik xossalari erkin tarqalgan tizimlar: yopishqoqlik, elastiklik, plastiklik.

    Tashqi kuch F tomonidan hosil bo'lgan siljish kuchlanishi T suyuqlik qatlamlari orasidagi ishqalanishni engish uchun butunlay ketadi va kesish tezligiga proportsionaldir- Bu Nyuton qonuni:

    T = ηγ

    Kattalik ē = t/g (yopishqoqlik) laminar oqim rejimida suyuqlikning reologik xususiyatlarini to'liq tavsiflaydi.

    Yopishqoq jismlar plastikdan farq qiladi, chunki ular har qanday stress ostida oqadi. Ideal viskoz jismlarning oqimi tasvirlangan Nyuton tenglamasi:



    Qayerda f– yopishqoq qarshilik kuchi; h- ishqalanish koeffitsienti; u- chiziqli oqim tezligi; X- oqimga normal koordinata.

    Ushbu qonunning umumiy ifodasi siljish deformatsiyasidir. Elastik jismda tashqi kuch tomonidan bajariladigan ish T elastik deformatsiyaning potentsial energiyasi shaklida saqlanadi va yopishqoq muhitda u butunlay issiqlikka aylanadi. Energiyaning bir qismi tarqaladi, ya'ni material ham deformatsiyaga viskoz qarshilik hosil qiladi. Bunday materiallar deyiladi viskoelastik. Yopishqoq elastik muhitning muhim reologik xarakteristikasi elastik deformatsiyalarning bo'shashish vaqti (shaklni tiklash vaqti). Deformatsiyaga yopishqoq va elastik qarshilik kuchlariga qo'shimcha ravishda, bir qator materiallar tashqi (statik) ishqalanish kuchiga o'xshash qarshilik ko'rsatish qobiliyatiga ega. Dispers va polimer materiallarda xuddi shunday kuch yopishqoq qarshilik bilan bir vaqtda paydo bo'ladi, umumiy qarshilik tenglama bilan tavsiflanadi:

    T = T s + ηγ .

    Kattalik η * = (t – t Bilan) / γ plastik yopishqoqlik, material esa plastik deb ataladi. U butunlay ikkita reologik konstanta bilan tavsiflanadi: T va bilan η *. Hajmi T c yakuniy siljish kuchlanishi (oqim kuchlanishi) deb ataladi. Plastik materialning harakatini Nyuton qonuni bilan tavsiflash mumkin, bu erda η - o'zgaruvchan miqdor yoki ikki doimiyga ega Shvedov-Bingham qonuni ( T va bilan η *). Yopishqoqlik, Nyutonga ko'ra, deformatsiya tezligiga qarab barcha qarshilikni hisobga oladi. Plastik viskozite qarshilikning faqat bir qismini hisobga oladi.

    Ishqalanish kuchi Nyuton qonuniga bo'ysunmaydigan suyuqliklar va plastik-qovushqoq jismlar, Nyutoniy bo'lmagan deb ataladi(g'ayritabiiy) suyuqliklar. Ulardan ba'zilari Bingham suyuqliklari deb ataladi. Plastiklik Nyutonga xos bo'lmagan xususiyatlarning eng oddiy (matematik jihatdan) ko'rinishidir. O'rmalanishdan plastmassaga, keyin esa Nyuton oqimiga o'tish asta-sekin sodir bo'ladi. Ko'pincha kesish tezligining eng katta diapazoni (dan γ 1 ga γ 2) plastik oqim maydoniga tushadi. Bu Shvedov-Bingham qonuni va reologik konstantalarning amaliy ahamiyatini belgilaydi η * Va T Bilan.

    112. Kogerent dispers sistemalarning reologik xossalari. Bingham tenglamasi

    Reologiyaning asosiy usuli - bu ma'lum modellar bo'yicha mexanik moddalarni ko'rib chiqish, ularning xatti-harakati juda kam sonli parametrlar bilan tavsiflanishi mumkin, reologiya faqat bitta parametr bilan aniqlanishi mumkin;

    Elastik xatti-harakatlar- kuchlanish va deformatsiyalarning mutanosibligi bilan tavsiflanishi mumkin bo'lgan jarayon, ya'ni o'rtasidagi chiziqli munosabatlarning bir turi. τ Va γ . Bu qaramlik ifodalangan Guk qonuni :

    t = Gg,

    Qayerda G- elastik modul kabina bolasi.

    Agar grafik tasvirlangan bo'lsa, Guk qonuniga ko'ra, siljish kuchlanishi va siljish o'rtasidagi bog'liqlik chiziqli bog'liqlik bilan ifodalanishi mumkin, bu to'g'ri chiziqqa moyillik burchagi kotangensi Yangning elastiklik moduli bo'ladi.

    Yukni olib tashlashda tananing asl parametrlari darhol tiklanadi, tanani yuklash va tushirish jarayonlarida energiya tarqalmaydi; Elastik xatti-harakatlar jarayoni faqat qattiq jismlarga xos bo'lishi mumkin.

    Ushbu hodisaning tabiati kichik deformatsiyalarning qaytarilishida yotishi mumkin. Elastik modul qattiq jismdagi o'zaro ta'sirning tabiatiga bog'liq bo'lishi mumkin va juda katta qiymatdir. Tana bu yo'nalishni buzadigan termal harakat bilan tiklanishga intilishi mumkin.

    Elastik modul ham haroratga bog'liq va kichik qiymatga ega bo'lishi mumkin. Qattiq jismlar uchun elastik deformatsiya aniqlanishi mumkin va ma'lum bir qiymatga qadar sodir bo'lishi mumkin, undan yuqorida tananing yo'q qilinishi sodir bo'ladi. Mo'rt jismlar uchun bu turdagi stress kuchni tavsiflaydi.

    Viskoz xatti-harakatlar Stresslarning mutanosibligi va deformatsiya jarayonlarining tezligi bilan tavsiflanishi mumkin bo'lgan (yoki yopishqoq oqim) Nyuton qonuni deb ataladi:

    T = ηγ 1 ,

    Qayerda t- kesish stressi; h- yopishqoqlik.

    Kesish stressining ta'siri to'xtatilgach, tananing oldingi shakli endi tiklana olmaydi. Bunday viskoz oqim energiyaning tarqalishi, ya'ni tananing hajmida tarqaladigan energiya bilan birga bo'lishi mumkin. Yopishqoq oqim atomlar yoki molekulalar o'rtasida issiqlik harakati paytida joy almashish paytida massa o'tkazilishi bilan bog'liq.

    Qo'llaniladigan potentsial kuchlanish zarrachaning bir yo'nalishda harakatlanishi uchun energiya to'sig'ini kamaytirishi va uni boshqa yo'nalishda oshirishi yoki kamaytirishi mumkin. Taxmin qilish mumkinki, viskoz oqim jarayoni harorat bilan faollashtirilgan jarayondir va yopishqoqlik eksponent ravishda haroratga bog'liq bo'ladi.

    Plastik chiziqli bo'lmagan xatti-harakatlarni namoyon qilishi mumkin. Ushbu hodisa bilan har xil ta'sirlar va deformatsiyaning ko'p turlari o'rtasida bog'liqlik va mutanosiblik yo'q. Plastisite - bu dislokatsiya jarayonlari va atomlar orasidagi bog'lanishlarning uzilishi va qayta joylashishining kombinatsiyasi. Plastik korpus, stressni olib tashlaganidan so'ng, jarayonda unga berilgan har qanday shaklni saqlab qoladi.

    Bingham tenglamasi:



    Bingham tenglamasi bilan tavsiflangan deformatsiya tezligi ham samarali kuchlanish, ham oxirgi kesish kuchlanishi o'rtasidagi farqga mutanosib bo'lishi kerak. Bundan tashqari, tenglama reologiyaning ikkita eng oddiy elementi - yopishqoq elementning parallel ulanishi va quruq ishqalanishning Kulon elementining kombinatsiyasiga asoslangan.

    113. Dispers sistemalarni o'rganishning reologik usuli. Reologiyaning asosiy tushunchalari va ideal qonunlari

    Reologiya- qattiq va suyuq jismlarning xatti-harakatlarini aniqlashga imkon beruvchi qonunlar va qoidalarni shakllantiradigan bilim va tushunchalar majmuasi. Reologiya qo'llaydigan asosiy usul - bu oz sonli parametrlar bilan tavsiflangan ma'lum modellarda materiallarning mexanik xususiyatlarini hisobga olish.

    Elastik deformatsiya Guk qonuni bilan tavsiflanadi:

    t = Gg,

    Qayerda t- kesish stressi; G– kesish moduli (n/m 2); γ – nisbiy siljish deformatsiyasi.

    Har bir jismning elastikligining tabiati atomlar orasidagi kichik deformatsiyalar va bog'lanishlarning qaytarilishidadir. Elastik modul qattiq jismdagi o'zaro ta'sirlarning tabiati bilan aniqlanishi mumkin va amalda harorat oshishiga bog'liq emas. Elastik modulni birlik deformatsiyasi bilan birlik hajmda saqlanadigan ma'lum ikki barobar ko'p miqdordagi elastik energiya deb hisoblash mumkin. Tananing elastik deformatsiyasi ma'lum bir cheklov qiymatiga qadar sodir bo'lishi mumkin, shundan so'ng yanada nozik jismlar yo'q qilinadi.

    Kuch- materialning tashqi stresslar ta'sirida tashqi ta'sirlarga qarshilik ko'rsatish xususiyati.

    Yopishqoqlik Nyuton qonuni bilan tavsiflanadi:

    T = ηγ ,

    Qayerda h– viskozite (n/m2) – mutanosib kuchlanish va deformatsiya tezligi bilan tavsiflangan parametr, shuningdek, kesish tezligiga ham bog‘liq bo‘lishi mumkin.

    Polimer materiallarining viskozitesi energiyaning tarqalishi bilan birga bo'lishi mumkin, ya'ni barcha chiqarilgan energiya issiqlikka aylanishi mumkin bo'lgan holat. Yopishqoqlik termal faollashtirilgan jarayon bo'lib, yopishqoqlik haroratga eksponensial bog'liqlikka ega.

    Plastik chiziqli bo'lmagan element bo'lib, ta'sirlar va turli deformatsiyalar o'rtasida yo'qlik mavjud. Materialning plastikligi dislokatsiya mumkin bo'lgan atomlararo aloqalarning yorilishi va qayta joylashishi jarayonlari bilan belgilanadi.

    Ichki kuchlanish– elastik element va quruq ishqalanishning parallel birikmasi.

    Deformatsiya- aniqlanayotgan tizimning ba'zi nuqtalarining vaqtdagi nisbiy siljishi, bunda materialning uzluksizligi o'zgarmaydi.

    Plastik deformatsiya- materialning yo'q qilinishi sodir bo'lmaydigan deformatsiya.

    Elastik deformatsiya- ma'lum bir yukni olib tashlaganidan keyin tananing to'liq tiklanadigan deformatsiyasi.

    Simulyatsiya jismlarning haqiqiy turli modellari yordamida amalga oshirilishi kerak. Model yondashuvidan foydalanganda to'liq yuk har bir elementga to'g'ri keladi va shunga mos ravishda tizimning umumiy deformatsiyasi yoki deformatsiya tezligi tanaga ta'sir qiluvchi barcha turdagi deformatsiyalarning yig'indisi va tizimning paydo bo'lishiga olib keladigan barcha elementlarning tezligi bo'ladi. harakat. Deformatsiya va tezlik elementlarining parallel ulanishini hisobga oladigan bo'lsak, ular barcha elementlar uchun bir xil bo'ladi va tizimning butun qolgan yuki birgalikda olingan barcha elementlarning yuklarining yig'indisiga teng bo'ladi. Agar siz ketma-ket va parallel deformatsiya qoidalaridan foydalansangiz, oddiygina turli xil reologik modellardan foydalanishingiz mumkin. Haqiqiy jismlar uchun miqdoriy xususiyatlarni tavsiflash imkoniyatlarini kengaytirsak, biz bir nechta ideal modellardan foydalanishimiz mumkin. Haqiqiy suyuqliklarning, shuningdek, qattiq moddalarning reologik xossalari o'rtasida hech qanday farq yo'qligi qabul qilindi. Buni ushbu sistemalarning materiyaning siqilgan holatlari ekanligi bilan izohlash mumkin.

    114. Reologik modellar

    Mexanik xatti-harakatlarning uchta asosiy holati mavjud:

    1) elastiklik;

    2) yopishqoqlik;

    3) plastiklik.

    Ushbu jarayonlar va reologik jarayon modellarini birlashtirib, turli xil tizimlarning reologik xususiyatlarini tavsiflovchi murakkabroq modellarni olish mumkin.

    Barcha holatlarda har bir kombinatsiya ushbu hodisaga xos bo'lgan ma'lum bir deformatsiya rejimida ko'rib chiqiladi, bunda modellarning xususiyatlari uning elementlarining xususiyatlariga nisbatan namoyon bo'ladi.

    1. Maksvell modeli– elastiklik va yopishqoqlikning ketma-ket bog‘lanishi. Bunday elementlarning ketma-ket ulanishi Nyutonning uchinchi qonuniga ko'ra, modelning ikkita komponentiga teng kuchlar (kesish stressi) ta'sir qilishini anglatishi mumkin. τ ) va elastik deformatsiya ( γ G) va yopishqoqlik ( γ η ) katlanishi mumkin:

    γ = γ G + γ ?,

    Qayerda g- umumiy deformatsiya.

    Ushbu modelda ma'lum bir qiymatga tezda deformatsiya qilish va uni doimiy darajada ushlab turish mumkin. Vaqtning katta qiymatlarida bu turdagi tizimlar xossalari bo'yicha suyuqlikka yaqin bo'lishi mumkin, ammo siljish kuchlanishi qo'llanilganda, tizim o'zini elastik qattiq jism kabi tutishi mumkin.

    2. Kelvin modeli– elastiklik va yopishqoqlikning parallel ulanishi. Bunday modelda ikkala elementning deformatsiyalari bir xil bo'lishi mumkin va kesishish kuchlanishlari umumlashtiriladi. Doimiy kuchlanish ostida Kelvin modeli boshqacha harakat qiladi. Yopishqoq element elastik elementning zudlik bilan deformatsiyasiga yo'l qo'ymaydi. Keyin umumiy deformatsiya vaqt o'tishi bilan asta-sekin rivojlanishi mumkin:



    Bu tenglama asta-sekin sekinlashuvchi deformatsiyaga mos keladi. Elastik element tomonidan to'plangan energiya tufayli umumiy kuchlanish bartaraf etiladi, bu erda elastik jismning deformatsiyalanish jarayoni sodir bo'ladi va yopishqoq elementda energiya tarqalishi sodir bo'ladi. Bunday modellarga misol: tebranishlarni yumshatish, birinchi navbatda kauchukdagi mexanik.

    3. Tizimga chiziqli bo'lmagan elementni kiritish. Elastik element va quruq ishqalanishning parallel birikmasi bilan ichki kuchlanishlarning paydo bo'lishini tavsiflovchi model olinadi. Agar tizimda qo'llaniladigan kuchlanish oqim kuchidan oshsa, deformatsiya yuzaga keladi, bu elastik elementda energiya to'planishi bilan bog'liq bo'lishi mumkin.

    4. Bingham modeli– yopishqoq Nyuton elementi va quruq kulon ishqalanish elementining parallel ulanishi. Elementlar bir xil bo'lgani uchun ularning deformatsiyalari ham bir xil bo'ladi va kuchlanishlar qo'shiladi. Bundan tashqari, Coulomb elementidagi kuchlanish kesish kuchlanishining chegaraviy qiymatidan oshmasligi kerak.

    Bundan kelib chiqadiki, yopishqoq element bilan tavsiflangan deformatsiya tezligi samarali kuchlanish va oxirgi kesish kuchlanishi o'rtasidagi farqga mutanosib bo'lishi kerak.

    Reologik modellar murakkablashgani sari deformatsiyalarni tavsiflashning matematik apparati murakkablashadi, shuning uchun ular barcha turdagi kuchlanishlarni soddaroq modellarga kamaytirishga harakat qiladilar. Bunday vazifalarni engillashtirish usullaridan biri bu deb ataladigan narsadan foydalanishdir. elektromexanik analogiyalar, ya'ni elektr zanjirlari yordamida reologik modellarni olish.

    115. Dispers sistemalarning tasnifi. Nyuton va nonyuton suyuqliklari. Pseudoplastik, dilatant suyuqliklar va qattiq moddalar

    Ma'lumki, tabiiy va sintetik jismlarning xilma-xilligini aks ettira oladigan strukturaviy va mexanik xususiyatlarning ko'plab turlari mavjud. Ko'pgina tizimlar dispers fazalar bo'lib, ular o'z navbatida fazalarning juda ko'p turli kombinatsiyalariga ega bo'lib, tabiati, agregatsiya holati va zarrachalar hajmi bilan farqlanadi. Ko'pgina dispers tizimlarning strukturaviy va mexanik xususiyatlari uzluksiz va cheksiz qatorlar bo'lib, ular tizimni ko'rib chiqishda paydo bo'ladigan eski va yangilarini o'z ichiga oladi. Strukturaviy va mexanik xususiyatlar sohasida tadqiqotlar olib borildi P. A. Rebinder , moddalarni kondensatsiya-kristallangan va koagulyatsiya tuzilmalariga bo'lishni taklif qilgan. Kondensatsiya-kristallangan strukturaning shakllanishi zarrachalar orasidagi to'g'ridan-to'g'ri kimyoviy o'zaro ta'sir natijasida ham, ularning to'planishi paytida katta hajmli qattiq struktura hosil bo'lishiga olib kelishi mumkin. Agar jarayonda ishtirok etuvchi zarralar amorf bo'lsa, u holda dispers tizimlarda hosil bo'ladigan tuzilmalar odatda kondensatsiya deb ataladi, agar kristallar ishtirok etsa, u holda hosil bo'lgan tuzilmalar kristallanadi. Kondensatsiya-kristallangan turdagi tuzilmalar tegishli turdagi dispers tizimlarga, ya'ni qattiq dispers muhitga ega tizimlarga xos bo'lishi mumkin. Bunday tuzilmalardan foydalanish mahsulotlarga kuch va mo'rtlikni beradi, ammo ular yo'q qilinganidan keyin tiklanmaydi. Koagulyatsiya tuzilmalari faqat koagulyatsiya paytida hosil bo'ladigan tuzilmalar bo'lishi mumkin. Bunday tuzilmalar hosil bo'lganda, tuzilmalar orasidagi o'zaro ta'sir dispersiya fazasining barcha qatlamlari orqali sodir bo'lishi mumkin va van der Waals kuchlari bunday tuzilmalardan foydalanish strukturaning barqarorligiga olib kelishi mumkin emas; Bunday tuzilmalarning mexanik xususiyatlari nafaqat tizimni tashkil etuvchi zarrachalarning xususiyatlari bilan belgilanadi, balki ommaviy axborot vositalari orasidagi bog'lanish va qatlamlarning tabiatiga ham bog'liq. Koagulyatsiya tipidagi tuzilmalar bunday tizimlar uchun suyuq muhitga ega, uni yo'q qilgandan keyin tizimni tiklash muhimdir. Amaliy foydalanishda bir va boshqa materiallar xarakterlidir, bu materialning tarkibi va bir xilligini tartibga solish imkonini beradi va texnologiya jarayonida shakllanish jarayonlari tartibga solinadi.

    Suyuq tizimlar ikki turga bo'linadi:

    1) Nyuton;

    2) Nyutonlik bo'lmagan.

    Nyuton Yopishqoqlik siljish paytida yuzaga keladigan kuchlanishga bog'liq bo'lmagan va doimiy qiymat bo'lishi mumkin bo'lgan tizimlar deyiladi. Ushbu suyuqliklar ikki turga bo'linadi: statsionar(bunday tizimlar uchun reologik xususiyatlar vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydi), statsionar bo'lmagan, reologik xarakteristikalari vaqt oralig'i bilan belgilanadi.

    Nyutonlik bo'lmagan Bular Nyuton qonuniga bo'ysunmaydigan tizimlar bo'lib, bunday tizimlardagi yopishqoqlik siljish kuchlanishiga bog'liq.

    Dilatant suyuqliklar- molekulalarning xaotik harakati tartibsizlik tufayli yopishqoqlikning pasayishiga olib keladigan katta miqdordagi qattiq faza mavjud bo'lgan tizimlar. Bunday tizimlardagi yuk ortib borishi bilan zarrachalarning zich qadoqlanishi buzilishi va tizimning hajmi oshishi mumkin, bu esa tizimdagi viskozitenin oshishiga olib keladi.

    Pseudoplastik suyuqliklar- butun siljishning deformatsiya tezligining oshishi bilan Nyuton yopishqoqligining pasayishi bilan tavsiflangan tizimlar.

    116. Suyuqlik agregatsiyasi barqaror dispers tizimlarning viskozitesi

    Bu nazariyaning asoslari suyultirilgan suspenziyalarni o‘rgangan A.Eynshteyn tomonidan qo‘yilgan. A. Eynshteyn sferik shaklga ega bo'lgan, qo'shimcha aylanish harakatiga ega bo'lgan barcha qattiq zarralar uchun gidrodinamik tenglamalarni o'rgandi. Bu holda sodir bo'lgan tarqalish viskozitenin oshishiga sabab bo'ldi. A. Eynshteyn ē sistemaning qovushqoqligi va dispers fazaning hajm ulushi bilan bog'liq bo'lgan tenglamani yaratdi. φ :

    η = η 0 (1+ 2,5φ ).

    Tenglamani chiqarishda tizim siqilmasligi mumkin, zarralar va suyuqlik o'rtasida sirpanish yo'q degan taxmin qilingan. A. Eynshteyn ko'p marta o'tkazgan tajribalar uning taxminlarini tasdiqladi, u dispers fazaning ulushi parametrini ifodalovchi koeffitsient faqat zarrachalarning shakliga bog'liqligini aniqladi;

    A. Eynshteyn nazariyasidan shunday xulosa qilishimiz mumkinki, suyultirilgan va barqaror sistemalar Nyuton suyuqliklaridir, ularning yopishqoqligi chiziqli ravishda dispers fazaning hajm ulushiga bog liq va disperslikka bog liq emas. Ba'zi zarralar uchun 2,5 parametr odatda kattaroqdir. Bu sharsimon bo'lmagan zarrachaning aylanishi zarrachaning hajmidan oshib ketishi bilan izohlanadi. Bunday zarracha yuqori qarshilikka ega, bu tizimning viskozitesini oshirishi mumkin. Agar sharsimon shakldan sezilarli og'ishlar yuzaga kelsa, tizim Nyuton bo'lmagan suyuqlikka aylanishi mumkin, uning yopishqoqligi kesish kuchlanishiga bog'liq.

    Eynshteyn tenglamasida zarrachalarda sirt qatlamlari (adsorbsiya, solvat) mavjudligi hisobga olinmaydi. Bunday qatlamlar mavjudligi sababli yopishqoqlikning oshishi mumkin. Yuzaki qatlamlar zarrachalarning shaklini o'zgartirmaydi, ularning ta'siri fazaning hajm ulushi ortganda hisobga olinadi. Bu nazariyani yana G.Staudinger toʻldirib, undan suyultirilgan polimer eritmalarining qovushqoqligi haqida maʼlumot berishda foydalandi. Staudinger tenglamasi:

    η urish = KMc,

    Qayerda TO– polimerni doimiy xarakterlash; M- polimer massasi; Bilan- polimerning massa kontsentratsiyasi.

    G.Staudinger polimer zanjiri uzaygan sari uning aylanish hajmi ortadi va bir xil konsentratsiyada eritmaning qovushqoqligi ortadi, deb taklif qildi. Tenglama bo'yicha yopishqoqlik polimer eritmasining konsentratsiyasiga bog'liq emas va uning molekulyar og'irligiga mutanosib bo'lishi mumkin. Polimerning molekulyar og'irligini aniqlash uchun G.Staudinger tomonidan olingan tenglamadan foydalaniladi. Bu tenglama faqat qisqa va qattiq zanjirli polimerlarning shaklini saqlab qolgan holda eritmalari uchun amal qilishi mumkin. Ammo polimerning massasini aniqlash uchun eng ko'p ishlatiladigan tenglama Mark-Kun-Houvink tenglamasi:

    {η } = K.M. α ,

    Qayerda α makromolekulaning shakli va zichligini aks ettira oladigan xarakteristikada bu miqdorning qiymatlari birdan oshmaydi;

    Tenglamadan kelib chiqadiki, tizimdagi kuchlanish qanchalik baland bo'lsa, polimer molekulalarining ochilishi shunchalik ko'p bo'ladi va ularning yopishqoqligi past bo'ladi. Bu suyultirilganda polimer materiallarining dissotsilanish darajasining oshishi bilan bog'liq bo'lib, bu molekula zaryadining o'sishini oshiradi va uning hajmini oshiradi. Har qanday polimerlarning eritmalarida molekulalararo o'zaro ta'sir bir vaqtning o'zida tizimning yopishqoqligining keskin oshishiga olib kelishi mumkin, yopishqoqlikni polimerning birlik massasiga to'g'ri keladigan zarrachaning samarali hajmi bilan aniqlash mumkin; Bu tizimning viskozitesini aniqlash mumkin bo'lgan barcha polimerik materiallar uchun amal qiladi.

    117. Koagulyatsion tuzilishga ega dispers tizimlarning to'liq reologik egri chizig'i

    Yopishqoqlikning keskin o'zgarishi koagulyatsion tuzilishga ega bo'lgan birlashtirilgan dispers tizimlar uchun sodir bo'ladi. Shu nuqtai nazardan, tizimning ikkita ekstremal holati o'rtasida qiymatlarning butun spektri qo'llaniladi: buzilmaydigan yoki butunlay vayron bo'lgan tizim bilan. Amaldagi siljish kuchlanishini ko'rib chiqsak, bunday tizimlarning reologik xususiyatlari Nyuton suyuqliklarigacha juda keng diapazonda o'zgaradi. Reologik xususiyatlarning koagulyatsiyaga bog'liqligi reologik egri chiziq shaklida ifodalanishi mumkin.

    Reologik egri chiziq yakuniy deformatsiyaning siljish kuchlanishiga bog'liqligini ifodalaydi.

    Bo'shashish xususiyatlarini o'rganayotganda, past siljish kuchlanishlarida zarrachalarning o'zaro yo'nalishi bilan bog'liq bo'lgan elastik ta'sir paydo bo'lishi aniqlandi. Yopishqoqlikning yuqori qiymatlari tor yo'llar orqali qo'shni hujayralarga hajmi kamayadigan hujayralardan dispersiya muhitining oqimi va zarralar bir-biriga nisbatan siljishi natijasida yuzaga kelishi mumkin.

    Cheklovchi siljish kuchlanishining ma'lum bir qiymatiga erishilganda, sekin, lekin viskoplastik oqim yoki odatda deyilganidek, o'rmalanish hududi paydo bo'lishi mumkin.

    1. Bu sohada siljish sodir bo'ladi, bu dalgalanmalar paytida yuzaga keladi va vayron bo'ladi, lekin tashqi qo'llaniladigan stresslar ta'sirida tiklanishi mumkin. Bunday holda, barcha zarralar bitta koagulyatsion tuzilmaga birlashtiriladi, bu esa kontaktlardagi holatiga nisbatan dalgalanmalarni boshdan kechiradi.

    2. Ushbu bo'limda tizimning siljishi sodir bo'ladi, uni past darajadagi kesish kuchlanishida va etarlicha yuqori yopishqoqlikda viskoplastik oqimning reologik modeli bilan tavsiflash mumkin.

    3. Egri chiziqning uchinchi qismida energetik tarzda vayron qilingan strukturaning oqim hududi hosil bo'ladi. Ushbu hududni Bingham modeli yordamida tasvirlash mumkin.

    4. Bu bosqichda Nyuton suyuqligining xossalari paydo bo'lib, uning yopishqoqligi ortadi. Voltajning yanada oshishi bilan Nyuton tenglamasidan og'ish paydo bo'lishi mumkin, bu turbulentlik hodisasi bilan bog'liq.

    Tizimning reologik xususiyatlari tebranish ta'sirida o'zgarishi mumkin. Reologik egri chiziqni tahlil qilganda, tizimning juda murakkab mexanik harakati ham oddiy model bilan aniqlanadigan bir nechta oddiy bo'limlarga bo'linishi mumkin degan xulosaga kelish mumkin.

    Kontaktlarni yo'q qilish va tiklash jarayonlari o'rtasidagi muvozanatga erishish uchun tizimni doimiy tezlikda etarlicha uzoq deformatsiya qilish kerak, bu amaliy ishda har doim ham mumkin emas.

    Ammo shu bilan birga, turli xil molekulyar mexanizmlarga ega bo'lgan hodisalar, masalan, sudralma va viskoplastik oqim, bir xil model bilan tavsiflanishi mumkin, ammo har xil parametrlar bilan. Dispers tizimlarning reologik xarakteristikalari tebranish maydoniga ta'sir qilganda juda o'zgarishi mumkin.

    Tebranish zarrachalar orasidagi kontaktlarning buzilishiga olib kelishi mumkin, natijada tizim juda past kesish stresslarida suyultiriladi. Tebranish yordamida zamonaviy texnologiyadagi reologik egri chiziq dispers tizimlarning turli xususiyatlarini, masalan, suspenziyalar, turli xil pastalar yoki kukunlarni qanday boshqarishingiz mumkinligini ko'rish imkonini beradi.


    Keling, eng oddiy reologik xususiyatlarni ko'rib chiqaylik - uchta ideal jismning elastikligi, plastikligi va yopishqoqligi. Reologiyada ideal jismlar odatda ularni birinchi marta kiritgan olimlarning ismlari bilan ataladi, bu moddaning o'z shaklini saqlab qolish qobiliyatining o'lchovidir, quyida keltirilgan.

    1.2-jadval Jismlarning jismoniy parametrlari bo'yicha tasnifi:

    B.A. Nikolaev umumlashtirilgan tasnifni taklif qildi

    (qattiq holatdan chinakam yopishqoq holatga) mexanik xususiyatlarning kattaligiga ko'ra: elastiklik modullari, yopishqoqlik va boshqalar. Birinchi guruhga qattiq va qattiq o'xshash jismlar (qattiq yog ', butun go'sht to'qimalari, krakerlar, pechene va boshqalar) kiradi. ikkinchi guruhga qattiq - suyuq (qiyma, tvorog, jele, un xamiri va boshqalar), uchinchisiga - suyuq va suyuq (erigan yog ', bulonlar, sut, asal, suv va boshqalar) kiradi.

    Gerschel-Bulkley quvvat tenglamasidan foydalangan holda haqiqiy jismlarni tasniflash qiziq: , (1.7) bu erda: birlikka teng tezlik gradientidagi yopishqoqlikka proportsional koeffitsient, Pa s. n; n- joriy indeks.

    Ba'zi o'zgarishlardan so'ng biz quyidagi ifodani olamiz:

    , (1.8), bu yerda birlikka teng tezlik gradientidagi samarali yopishqoqlik, Pa s;

    – o‘lchamsiz tezlik gradienti;

    m– strukturani yo‘q qilish tezligi, oqim ko‘rsatkichi.

    Ushbu tasniflash usuli bilan siljish kuchlanishi va tezlik gradienti (oqim egri chiziqlari) va samarali yopishqoqlik va siljish tezligi gradienti o'rtasidagi munosabatlar o'rnatiladi. Olingan egri chiziqlarning tabiatiga ko'ra, olti turdagi jismlar ajratiladi:

    1. ideal qattiq jism Evklid
    2. Hukning elastik tanasi;
    3. Saint-Venantning plastik korpusi;
    4. reologik tana
    5. haqiqiy viskoz Nyuton tanasi;
    6. ideal suyuqlik (Paskal).

    Yuqorida sanab o'tilgan tizimlar vaqt o'tishi bilan o'z xususiyatlarini o'zgartirmaydi.

    7. Dispers tizimlar. Muhandislik fizik-kimyoviy mexanikasining klassik ob'ektlari ikki yoki undan ortiq fazalardan iborat dispers tizimlardir. Ularda dispersion muhit uzluksiz faza, dispersiya fazasi bir-biri bilan aloqa qilmaydigan zarrachalardan tashkil topgan maydalangan fazadir. Bunday holda, faza deganda tizimning boshqa qismlaridan jismoniy interfeyslar bilan chegaralangan bir hil bo'laklari to'plami tushuniladi. Fazalar orasidagi dispersiya va aloqa turini hisobga olmaydigan dispers oziq-ovqat mahsulotlarining soddalashtirilgan tasnifi 1-jadvalda keltirilgan. .

    1-jadval

    Tarqalgan muhit Dispers faza Tizimlarga misollar
    gaz +qattiq (aerozollar) +suyuqlik (aerozollar tumanlari) +gaz (atmosfera) Chekish tutuni, chang Qonning tarqalishi, sut Yer atmosferasi
    suyuqlik +qattiq (suspenziya) +suyuqlik (emulsiya) +gaz (ko‘pik) Bulyon, qiyma kolbasa, pate Qon, suvda yog', sut Qaymoq, ko'pirtirilgan tuxum oqi
    Qattiq +qattiq (qattiq suspenziya-qotishma) +suyuqlik (kapillyar tizimlar, qattiq emulsiya) +gaz (g'ovak jismlar, qattiq ko'piklar) Muzlatilgan mushak to'qimasi Muzlatilgan sariyog ', mahalliy mushak to'qimasi, g'ovak tanadagi suyuqlik Suyak, pishloq, izolyatsiya qilingan material, ko'pirtirilgan va koagulyatsiyalangan melanj

    Mahsulotning reologik xulq-atvorini aniqlashda jadvalda keltirilgan ma'lumotlar uni u yoki bu guruhga tasniflash imkonini beradi: donador, suyuq va qattiq (tarqalgan fazaning kontsentratsiyasiga qarab) yoki qattiq. Reologiyada suyuqlikka o'xshash mahsulotlar odatda zollar, qattiq mahsulotlarga esa jellar deyiladi. 1-jadvaldagi mahsulotlar eng muhim belgilarga ko'ra u yoki bu tizimga tasniflanadi. Masalan, kesishdan keyin maydalangan kolbasa havo pufakchalari bilan to'yingan suspenziya, ya'ni uch fazali tizimdir. Bir xil mahsulot (sariyog '), haroratga qarab, turli tizimlarga bo'linishi mumkin. Mexanik ta'sir (kesish, urish, aralashtirish) ham dispersiyaning bir turidan ikkinchisiga o'tishga olib kelishi mumkin.