Методы и средства измерения вязкости.

Вязкость— это свойство реальных жидкостей оказывать сопротив­ление перемещению одной части жидкости относительно другой. При перемещении одних слоев реальной жидкости относительно других возникают силы внутреннего трения, направленные по касательной к поверхности слоев. Действие этих сил проявля­ется в том, что со стороны слоя, движущегося, быстрее, на слой, движущийся медлен­нее, действует ускоряющая сила. Со стороны же слоя, движущегося медленнее, на слой, движущийся быстрее, действует тормозящая сила.

Единица вязкости — паскаль-секунда (Па • с): 1 Па • с равен динамической вязкости среды, в которой при ламинарном течении и градиенте скорости с модулем, равным 1 м /с на 1 м, возникает сила внутреннего трения 1 Н на 1 м² поверхности касания слоев (1 Па с=1 Нс/м²).

Чем больше вязкость, тем сильнее жидкость отличается от идеальной, тем большие

силы внутреннего трения в ней .

Существует два режима течения жидкостей. Течение называется ламинарным (слоис­тым), если вдоль потока каждый выделенный тонкий слой скользит относительно соседних, не перемешиваясь с ними, и турбулентным (вихревым), если вдоль потока происходит интенсивное вихреобразование и перемешивание жидкости (газа)

Методы определения вязкости

I. Метод Стокса. Этот метод определения вязкости основан на измерении скорости медленно движущихся в жидкости небольших тел сферической формы.

На шарик, падающий в жидкости вертикально вниз, действуют три силы: сила тяжести ( — плотность шарика), сила Архимеда (р' — пло­тность жидкости) и сила сопротивления, эмпирически установленная Дж. Сгоксом: , где r — радиус шарика, v — его скорость. При равномерном движении шарика

или

Измерив скорость равномерного движения шарика, можно определить вязкость жид­кости (газа).

2. Метод Пуазейля**. Этот метод основан на ламинарном течении жидкости в тонком капилляре. Рассмотрим капилляр радиусом R и длиной l. В жидкости мысленно выделим цилиндрический слой радиусом r и толщиной dг . Сила внутреннего трения, действующая на боковую поверхность этого слоя,

где dS — боковая поверхность цилиндрического слоя; знак минус означает, что при возрастании радиуса скорость уменьшатся..

Для установившегося течения жидкости сила внутреннего трения, действующая на боковую поверхность цилиндра, уравновешивается силой давления, действующей на его основание:

После интегрирования, полагая, что у стенок имеет место прилипание жидкости, т. е скорость на расстоянии R от оси равна нулю, получаем

Отсюда видно, что скорости частиц жидкости распределяются по параболическому закону, причем вершина параболы лежит на оси трубы . За время t изтрубы вытечет жидкость, объем которой

отсюда вязкость

10. Методы и ср-ва измерения линейных размеров тел, угловых величин, массы-???

11. Категории нормативной документации-???

12. Методы и средства измерения химического состава и свойств веществ-???

Планирование и организация эксперимента

1.Эксперимент в науке и производстве. Задачи планирования эксперимента. Основные понятия теории планирования эксперимента: объект исследования, факторы, функция отклика, план эксперимента

Эксперимент (от лат. Experimentum — проба, опыт), метод познания, при помощи которого в контролируемых и управляемых условиях исследуются явления действительности.

Опыт - воспроизведение исследуемого явления в определенных условиях проведения эксперимента при возможности регистрации его результатов.

Планирование эксперимента дает:

1. Возможность математического описания процесса!

2. Разработка стратегии поиска оптимального режима, оптимальных условий протекания процесса!

3. Минимизация числа опытов!

классификация экспериментов:

· натуральный

· модельный

· мысленный

· компьютерный

модельный эксперимент – эксперимент, который ставится на материальных моделях, воспроизводящих существующие черты исследуемой природной ситуации, технического устройства или процесса.

модельный эксперимент бывает:

качественный эксперимент устанавливает наличие или отсутствие предполагаемого теорией явления.

измерительный эксперимент, выявляет количественную определённость какого-либо свойства объекта.

Методы проведения экспериментов:

1. Пассивный эксперимент - эксперимент, при котором уровни факторов в каждом опыте регистрируются исследователем, но не задаются.

2. Активный эксперимент - эксперимент, в котором уровни факторов в каждом опыте задаются исследователем.

Особенности промышленного эксперимента

Промышленный эксперимент - эксперимент, проводимый в производственных условиях на действующем объекте!

Проблемы:

- Высокая стоимость

- Крупномасштабность

- Ограниченность вариации факторов

Задачи экспериментов:

1.Измерение величины при фиксированных условиях;

2. Проверка гипотезы;

3. Выяснение механизма явления;

4. Оптимизации;

5. Динамические измерения;

6. Классификация наблюдений, или распознавание образов

Фактор - переменная величина, по предположению влияющая на результаты эксперимента.

Отклик (параметр) - наблюдаемая случайная переменная, по предположению, зависящая от факторов.

Функция отклика - зависимость математического ожидания отклика от факторов.

Уровень фактора - фиксированное значение фактора относительно начала отсчета;

Факторное пространство - пространство, координатные оси которого соответствуют значениям факторов;

Область экспериментирования (область планирования) - область факторного пространства, где могут размещаться точки, отвечающие условиям проведения опытов

Факторы бывают:

Номинальные факторы - характеризуют качественную классификацию переменных. Например: пол, национальность, цвет, город и т.д.

Порядковые факторы позволяют ранжировать (упорядочить) объекты, указав какие из них в большей или меньшей степени обладают качеством, выраженным данной переменной.

Интервальные факторы позволяют численно выразить и сравнить различия между ними. Например, температура.

Относительные факторы - факторы измеренные в интервальной шкале, с наличием определенной точки абсолютного нуля.

Требования к факторам

1) Управляемость;

2) Операциональность (однозначность);

3) Точность измерения;

4) Совокупно совместимы;

5) Независимость;

Требования к отклику (параметру)

параметр должен измеряться при любом изменении (комбинации) фактора;

параметр должен быть статистически эффективным, то есть измеряться с наибольшей точностью;

параметр должен быть информационным, то есть всесторонне характеризовать процесс;

параметр должен иметь физический смысл;

параметр должен быть однозначным, то есть должно минимизироваться или максимизироваться только одно свойство изделия или процесса.

План эксперимента - совокупность данных, определяющих число, условия и порядок реализации опытов.

Планирование эксперимента - выбор плана эксперимента, удовлетворяющего заданным требованиям.

Понятие о факторах, классификация факторов. Требования, предъявляемые к факторам при планировании эксперимента

Фактор – переменная величина, по предположению влияющая на результат эксперимента.

Факторы классифицируются на:

1) номинальные – характеризуют качественную классификацию переменных (пол, национальность, цвет и т.д.)

2) порядковые – позволяют ранжировать (упорядочивать) объекты, указав, какие из них в большей или меньшей степени обладают качеством, выраженным данной переменной.

3) интервальные – позволяют численно выразить или сравнить различия между переменными.

4) относительные – факторы, измеренные в интервальной шкале, с наличием определенной точки абсолютного нуля

Интервальные и относительные принимают любое значение в определенном интервале.

Требования к факторам:

1) управляемость;

2) однозначность;

3) должны обеспечивать точность измерения;

4) должны быть совокупно совместимы;

5) независимы.