2.3. Клинический метод определения вязкости жидкости

Совокупность методов измерения вязкости называют вискозиметрией, а приборы, используемые для таких целей – вискозиметрами. Рассмотрим наиболее распространенные методы вискозиметрии.

Капиллярный метод основан на формуле Пуазейля и заключается в измерении времени протекания через капилляр жидкости известной массы под действием силы тяжести при определенном перепаде давлений. Капиллярные вискозиметры различной формы показаны на рисунке 7 а,б, 1 – измерительные резервуары, М1 и М2 – метки означающие границы этих резервуаров, 2 – капилляры, 3 – приемные сосуды.

Рисунок 7.

Капиллярный вискозиметр применяется для определения вязкости крови. Они измеряют вязкость от значений 10⁵ Па·с, свойственных газам, до значений 10⁴ Па·с, характерных для консистентных смазок.

Применяются также ротационные вискозиметры, в которых жидкость находится в зазоре между двумя соосными телами, например, цилиндрами. Один из цилиндров (ротор) вращается, а другой неподвижен. Вязкость определяется по угловой скорости ротора, создающего определенный момент силы на неподвижном цилиндре, или моменту силы, действующему на неподвижный цилиндр, при заданной угловой скорости вращения ротора. Они способны определять вязкость в интервале 1 – 10⁵ Па·с.

В настоящее время в клиниках для определения вязкости крови часто используют вискозиметр Гесса с двумя капиллярами. Схема его устройства дана на рисунке 7в. Два одинаковых капилляра а1b1 и а2b2 соединены с двумя трубочками 1 и 2. Посредством резиновой груши или втягивая воздух ртом через наконечник 3, поочередно благодаря тройнику с краном 4, заполняют капилляр а1b1 и трубочку 1 до отметки 0 дистиллированной водой, а капилляр а2b2 и трубочку 2 до отметки 0 – исследуемой кровью. После этого теми же способами одновременно перемещают обе жидкости до тех пор пока кровь не достигнет отметки 1, а вода другой отметки в своей трубке. Так как условия протекания воды и крови одинаковы, то объемы наполнения трубок 1 и 2 будут различными вследствие того, что вязкости этих жидкостей неодинаковы.

Отношение вязкости крови к вязкости воды при той же температуре называют относительной вязкостью крови.

При тяжелой физической работе вязкость крови увеличивается. Некоторые инфекционные заболевания увеличивают вязкость крови, другие же, например, брюшной тиф и туберкулез – уменьшают.

2.4. Турбулентное течение. Число Рейнольдса

Рассмотренное ранее движение является слоистым или ламинарным оно характерно для сравнительно малых скоростей. При этом течении нет вращения микрочастиц

Увеличение скорости течения вязкой жидкости вследствие неоднородности давления по поперечному сечению трубы создает завихрения, и движение становится вихревым или турбулентным. Такое движение является нестационарным.

Режим течения жидкости определяется числом Рейнольдса

,

где ν=μ/ρ – кинематическая вязкость, d – характерный линейный размер, υ – средняя по сечению скорость жидкости.

Если Re < 2000, то течение ламинарное, если Re > 2300 – турбулентное. Четкой границы не существует, и значения между 2000 и 2300 соответствуют переходу из одного режима течения в другой.

Скорость жидкости при ламинарном движении изменяется в поперечном сечении по параболическому закону, а при турбулентном она неизменна, за исключением зон вблизи стенок, где имеет место высокий градиент скорости.