Engineering Transactions, 3, 1, pp. 5-32, 1955

Badania nad Własnościami Reologicznych Układów Rozproszonych

M.P. Wołarowicz
Instytut Geofizyczny
Russian Federation

A definition of rheology is given and the scope of this branch of science is discussed as well as different kinds of dispersed systems, that is, easily deformable materials, which undergo rheological investigations in various industries. This is followed by a short account of the history of the development of rheology in Russia prior to the revolution, which is linked with such famous names as M. V. Lomonosow, D. J. Mendeleiev, N. P. Petrov, F. N. Shvedov, N. S. Kurnakow and others. Next, the work of Soviet scientists associated with investigations of rheological properties of dispersed systems, is discussed. The examples used were taken mainly from the works of the author and his co-workers. The phenomenological theory of viscoplastic flow of dispersed systems, based on the equations of Shvedov-Hencky-Iliushin, is presented. The equations in question are discussed in a series of problems and include the following: flow through a circular or annular tube as well as through a flat capillary tube; rotational motion in a narrow space formed by two coaxial cylindrical surfaces; rotation of a shaft in a bearing; longitudinal displacement of a cylinder; gravity flow down a slope, etc. The methods of investigation are described, including integration methods and instruments (rotation and capillary viscometers, slide plate instruments, etc.), as well as differentiation methods, methods permitting the study of the deformation and the rate of deformation considered at any point of the dispersed mass.
The advantages of instruments, in which the dispersed system remains during the test, in a state of homogeneous shear, are discussed. Some results of measurements of rheological properties of dispersed systems (plastic viscosity, limit, shear stress, etc.) are presented and the molecular colloidal interpretation of viscoplastic flow of dispersed masses in discussed.
Finally, the paper brings some examples of practical application of the results obtained by rheological investigation.

Full Text: PDF
Copyright © Polish Academy of Sciences & Institute of Fundamental Technological Research (IPPT PAN).

References

M. W. Łomonosow, Trudy po fizikie i chimji 1747-1752 gg. Dzieła wszystkie pod red. S. I. Wawiłowa, T.P. Krawca i A.A. Jelisiejewa, t. 2, 1951; W.P. Barzakowski i N.M. Raskin, Oborudowanje chimiczeskoj la-boratorji M.W. Lomonosowa, «Lomonosow», Zbiór artykułów pod red. S.I. Wawitowa, wyd. AN ZSRR, 3, 191, 1951; A.W. Topczijew, M.W. Lomonosow – wielikij russkij uczonyi, Priroda 2, 3 (1952).

D.I. Miendielejew, O soprotiwlenji zidkostiej o wozduchoplawanji, Petersburg, 1880, Zurn. Russk. Fiz.-chim. obszczestwa, 12, 1-2 (1880); Sobranje soczinienij, wyd. AN ZSRR, t. 7, 1946.

N.P. Pietrow, Trienje w maszinach i wlijanje na niewo smazywajuszczej zidkosti, Inz. zurn., 27, 1-4 (1883); Gidrodinamiczeskaja tieorja smazki, Prace wy- brane, wyd. AN ZSRR, 1948.

F.N. Szwiedow, Recherches expérimentales sur la cohésion de liquides, I, Rigidité de liquides, Jurn. de phys., 8 (2), 341, 1889; II, Viscosité de liquides, 9 (2), 34, 1890; Rapportes présentés au Congrès international de physique, Paryż, 1, 478, 1900.

N.S. Kurnakow, Sobranje izbrannych rabot, Chimtieorietizdat, t. 1, 1938; t. 2, 1939.

D. Bernoulli, Dissertatio de actione fluidorum in corpore solida et motu solidorum in fluidis, p. prima, Commentarii Academiae Scientiarum Petropolitanae ad annum MDCCXXVII, 2, 304, 1729, i inne prace; W.I. Smirnow, 250-letje so dnia roïdienja D. I. Bernoulli, Wiestnik AN ZSRR, 104, 3 (1950).

L. Euler, Delucidationes de resistentia fluidorum, Novi commentarii Academiae Scientiarum Petropolitanae, 7, (1760-1761), inne prace; A. N. K 1 y-1 0 W, Leonard Euler, Sbornik statiej k 150-letju so dnia smierti Eulera, wyd. AN ZSRR, 1935.

I.S. Gromieka, Sobranje soczinienij, pod red. P.J. Koezinoj, wyd. AN ZSRR, 1952; B.N. Jurjew, Aerodinamika, Wielka Encyklopedia Radziecka. wyd. 2, 3, 593, 1950.

O. Reynolds, Phil. Trans., Londyn, 174, 935, 1883.

N.J. Żukowski, Potnoje sobranje soczinienij, Glawn. ried. awiac. litier., 1935-1937; Sobranje soczinienij, Gostiechizdat, 1948-1950. [11] S.A. Czapiygin, Gidrodinamika i aerodinamika, Dziela zebrane, t. 2, 1948.

N.J. Żukowski, Nowyje naucznyje zawojewanja w tieorji soprotiwlenja zidkostiej, Dniewnik 13-wo Sjezda russkich jestiestwoispytatielej i wraczej, 10 (1914).

N.P. Pietrow, Opisanje riezultaty opytow nad trienjem zidkostiej maszin, Izw. Tiechnologiczeskowo Inst. za 1885 g., Petersburg 1886; M.P. Wotarowicz, N.P. Pietrow osnowopoloznik gidrodinamiczeskoj tieorii smazki maszin, Trudy 2-oj Wsies. Konf. po trienju iznosu w maszinach, 3,.5, (1949).

J.L.M. Poiseuill, Mém. Acad. Sci., Paryz, 9, 433, 1846; Rhéologie, Mémoirs (red. E.C. Bingham), 1 (1940); M.P. Wolarowicz, Raboty Poiseuilla o tieczenji zidkostiej w trubach (k stoletju so wriemieni opublikowanja), Izw. AN ZSRR, sier. fiz., 11, 8, 1 (1947).

J.C. Maxwell, Phil. Mag. (4), 45, 133, 1868. [16] B.P. Wiejnbierg, Wlijanje tiempieratury na wnutriennieje trienje wara asfalta, Zurn. Russk. Fiz.-chim. Obszczestwa, 44, 201, 4 (1912).

B.P. Wiejnbierg, O wnutrienniem trienji lda, Petersburg 1906.

B.P. Wiejnbierg ze wspólpracownikami, Zurn. Russk. Fiz.-chim. Obszczestwa, fiz. otd., 36, 47, 2 (1904); 44, 3, 1 (1912); 46, 66, 2 (1914) i inne prace.

E.C. Bingham, Fluidity and Plasticity, New York 1922.

M.P. Wolarowicz i AM.Gutkin, Zurn. tiechn. fiz., 16, 321, 3 (1946); A.M. Gutkin, Trudy 2-oj Wsies. Konf. 2po i trienju i iznosu w maszinach, wyd. AN ZSRR, t. 1, 31, 1947.

H. Hencky, Zeitschr. f. angew. Math. u. Mech., 5, 115, 1925.

A.A. Iljuszin, Trudy Konf. po plasticzeskim dieformacjam, wyd. AN ZSRR, 1938.

G.G. Diemietc, Opytnoje issledowanje miechaniczeskich swojstw masiel i kottoidow, Zapiski matiem. otd. Noworossijskowo Obszczestwa Jestiestwoispytatielej, 9, 193, Odessa 1889; Stuczajnoje dwojnoje prietomlenje swieta w zidko- stiach, Zurn. Russk. Fiz.-chim. Obszczestwa, fiz. otd., 34, 505, (1902).

N.A. Gieziechus, Uprugoje poslediejstwje drugije schodnyje s nim fiziczeskije jawlenja, Zurn. Russk. Fiz.-chim. Obszczestwa, fiz. otd., 14, 287, 7 (1882); Iskluczitielnyje swojstwa kauczuka, tamże, 15, 103, 4 (1883) i inne prace.

J.C. Maxwell, Theory of Heat, 1887. [26] E. Buckingham, Proc. Amer. Soc. Test. Mater., 21, 1154, 1921.

M. Reiner i R. Riwlin, Koll. Zeitschr., 41, 1, 1927.

M.P. Wolarowicz i D. M. Tolstoj, .Zurn. fiz.-chim., 4, 815, 6 (1933).

D.M. Tolstoj, Zurn. fiz.-chim., 5, 28, 1934.

A.A. Iljuszin, Uczonyje zapiski Mosk. Gos. Uniwier., Miechanika, 39 (1940).

P.K. Szczipanow, Zurn. tiechn. fiz., 19, 1211, 10 (1949).

M.P. Wotarowicz i A.M. Gutkin, Kolt. zurn., 10, 329, 5 (1948).

N.W. Tiabin, Kol. zurn., 13, 55, 1 (1951).

M.P. Wolarowicz i A.M. Gutkin, Kolt. zurn., 15, 155, 2 (1953).

M.P. Wolarowicz, P.K. Szczipano w, Koll. Zurn., 11, 384, 6 (1949); P.K. Szczipanow, Kol. zurn., 11, 363, 5 (1949); Trudy Mosk. Torfianowo Inst., 2, 122, 1953.

N.W. Tiabin, Trudy Kazanskowo Chim.-tiechnol. Inst., 52, 14 (1949).

R.I. Sziszczenko, Gidrawlika glinistych rustworow, Aznieftieizdat, Baku 1951.

N.W. Tiabian, Kolt. Zurn., 14, 270, 4 (1952).

A. Nádai, Ptasticznost, tlum. pod red. L.S. Lejbienzona, Gostiechizdat, 1936; wyd. 2, Theory of Flow and Fracture of Solids, New York 1950.

W.W. Sokolowski, Plasticznost, wyd. AN ZSRR, 1946; wyd. 2, 1951.

A.A. Iljuszin, Plasticznost', Gostiechizdat., 1948.

W.D. Kuzniecow, Fizika twierdowo tiela, t. 5, Tomsk 1949.

Tieorja plasticznosti, Sbornik pieriewodnych statiej, pod red. J.N. Rabotnowa, Gos. izdat. inostr. lit., 1948.

Trudy Sowieszczanja po wiazkosti zidkostiej kolloidow, t. 1, 1941; t. 2, 1944.

Trudy 2-oj Wsies. Konf. po trienju iznosu w:maszinach, t: 2, 1948; t. 3, 1949.

R. Houwink, Elasticity, Plasticity and Structure of Mutter, Cambridge 1937.

G.W. Scott Blair, Introduction to Industrial Rheology, Londyn 1938.

G.W. Scott Blair, A Survey of General and Applied Rheology, Londyn 1945; wyd. 2, Londyn 1949.

M. Reiner, Deformation and Flow, Londyn 1949.

M.P. Wolarowicz, O primienienji mietodow rieologji w piszczewoj promyszlennosti, Kottoidy W piszezewoj promysz., Piszczepromizdat, Sbornik 2, 40, 1949.

G.I. Fuks, Wiazkost i plasticznost nieftieproduktow, Gostoptiechizdat, 1951.

K. Cariewicz, R. Sziszczenko i B. Baklanow, Glinistuje rastwory w burienji, Aznieftieizdat, Baku-Moskwa 1935.

M.P. Wolarowicz i R.A. Branopolska, Issledowanje fiziko-miechaniczeskich swojstw pszenicznowo tiesta, Piszczepromizdat, 1940.

C.A. Coulomb, Mém. Inst.. National 3, 261, Paryż 1798.

M.P. Wolarowicz, Trudy Inst. Prikl. Minieratogji, 66 (1934); Trudy Poligraficz. Inst. OGIZ'a, 261, 5 (1937).

M.P. Wotarowicz, Zawod. Labor., 832, 9 (1945).

P.A. Riebindier i J.J. Siegatowa, Koll. zurn., 10, 223, 3 (1948); Dokl. AN ZSRR, 71, 85, 1 (1950).

G.W. Winogradow i K.I. Klimow, Dokt. AN ZSRR, 57, 911, 1947; Zurn. tiechn.-fiz., 18, 355, 3 (1948); Trudy 2-oj Wsies. Konf. po trienju i iznosu w maszinach, 3, 300, 1949.

A.A. Trapieznikow i J.M. Szlosbierg, Sbornik Nowyje mietody fiziko-chimiczeskich issledowanij powierchnostnych jawlenij, 39, 1 (1950).

T.J. Gorazdowski,. Zawod. Labor., 554, 5 (1949); 373, 3 (1951).

D.M. Tołstoj, Dokt AN ZSRR, 85, 1089, 5 (1952).

M.P. Wolarowicz i I.S. Jerochin, Zurn. fiz.-chim., 12, 277, 2-3 (1938).

M.P. Wolarowicz i J.P. Loszakowa, Koll. zurn., 8, 127, 3 (1946).

M.P. Wolarowicz i T.M. Kuéminska: patrz. N.N. Kutakow, Wwiedienje w fiziku torfa, Goseniergoizdat, 1947.

W.P. Lobanow, Kol. zurn., 12, 352, 5 (1950).

M.P. Wolarowicz, Wiazkost smazocznych masiet pri nizkich tiempieraturach, wyd. AN ZSRR, 1944; M. P. Wolarowicz i W. L. Waldman, Trienje i iznos w maszinach, Sbornik, 2, 80, 1946.

N.W. Michajlow, Krowielnyje gidroizolacjonnyje pokrytja, Maszstrojizdat, 1950; M.F. Nikiszina, Trudy Doroznowo Naucznoissled. Inst., Dorizdat, 1949, str. 38.

B.P. Wiejnbierg, Zurn. Russk. Fiz.-chim. Obszczestwa, fiz. otd. 44, 514, 9 (1912); W.D. Dubiecki, tamże, 45, 519, 9 (1913).

D.M. Tolstoj, Koll. zurn., 10, 1933, (1948).

M.P. Wolarowicz, Trudy Poligraficzeskowo Inst. OGIZ'a, 5, 299, 1937.

D.S. Wielikowski, Trudy 1-oi Wsies. Konf. po trienjui iznosu, 1, 394, 1939.

S.J. Wiejler i P.A. Riebindier, Dokt. AN ZSRR, 49, 354, 5 (1945).

M.M. Kusakow, Izw. AN ZSRR, Otd. Tiechn. Nauk, 672, 10-11 (1944).

G.W. Winogradow i W.P. Pawlow, Dokl. AN ZSRR, 58, 1391, 7 (1947); Trudy 2-oj Wsies. Konf. po trienju iznosu w maszinach, 3, 311, 1949; Sbornik Nizkotiempieraturnyje swojstwa nieftieproduktow, Gostoptiechizdat, 1949, str. 61; A.A. Konstantinow i G.W. Winogradow, Dokl. AN ZSRR, 86, 749, 4 (1952).

G.I. Fuks i J. Smolina, Trudy 2-oj Wsies. Konf. po trienju i iznosu w maszinach, 2, 499, 1948.

K.S. Ramajja, Trudy 1-oj Wsies. Konf. po trienju i iznosu w maszinach, 1, 417, 1939.

B.A. Dogadkin, Chimja i fizika kauczuka, Goschimizdat, 1947.

M.P. Wotarowicz i N.N. Kutakow, Izw. AN ZSRR, Otd. Matiem. i Jestiestw. Nauk, 1331, 10 (1935).

P. A. Riebindier i B.J. Jampolski, KoN. zurn., 10, 466, 6 (1948); P.A. Riebindier i N.N. Siemienienko, Dokt. AN ZSRR, 64, 835, 6 (1949).

M.P. Wolarowicz i S.N. Markow, Zawod. Labor., 1461, 12, (1951); Zurn, Torfianaja promyszl., 23, 10 (1951).

N.N. Kulakow, Koll. zurn., 3, 217, 3 (1937); Trudy Sowieszezanja wiazk. zidk. i kolt., 1, 391, 1941.

G.I. Fuks, Dokl. AN ZSRR, 66, 1125, 1949.

M.P. Wolarowicz ze współpracownikami, Zurn, tiechn. fiz., 14, 448, 7-8 (1944); Kolt zurn., 8, 9, 1-2 (1946).

M.P. Wolarowicz, D.M. Tołstoj i J.P. Loszakowa, Trudy 2-oj Wsies. Konf. po trienju iznosu w maszinach, 1, 119, 1947; D.M. Tołstoj, tamże, s. 130.

M.P. Wolarowicz, Koll. zurn., 9, 325, 5 (1947); M.P. Wolarowicz, T.J. Gorazdowski, tamże, 11, 1, 12 (1949); N.W. Lazowska, tamze, 11, 77, 2 (1949); M.P. Wolarowicz, Trudy Mosk. Torf. Inst., 112, 2 (1953); T.J. Gorazdowski i S.A. Riegirier, Kolt. zurn., 14, 85, 2 (1952).

M.P. Wolarowicz i L.I. Korczemkin, Izw. AN ZSRR, sierja rieologicz., 599, 4 (1938); Trudy Inst. Gieologicz. Nauk AN ZSRR, sierja pietrograf., 53, 8 (1940).

G.W. Winogradow, Dokl. AN ZSRR, 71, 505, 1950.

M.M. Kusakow i A.N. Kislinski, Trudy 2-oj Wsies. Konf. po trienju iznosu w maszinach, 3, 276, 1949.

B.W. Dieriagin, G. Strachowski i D. Malyszewa, Zurn. ekspier. i tieoriet. fiz., 16, 171, 2 (1946); B.W. Dieriagin, M.M. Kusakow i K.S. Kryr tamże, str. 179; B.W. Dieriagin, Trudy 2-oj Wsies. Konf. po trienju i iznosu w maszinach, 1, 103, 1947; M.M. Kusakow, E.A. Razumowska, tamże, 1, 111, 1947.

D.M. Tołstoj, Kolt. zurn., 9, 450, 6 (1947); Dokl. AN ZSRR, 67, 495, 3 (1949); Trudy 2-oj Wsies. Konf. po trienju iznosu w maszinach, 3, 155, 1949.

P.A. Riebindier, Trudy Sowieszezanja po wiazk. zidk. i koll. 1, 361, 1941; N.N. Sierb-Sierbina, tamze, str. 381; P.A. Riebindier Dokl. AN ZSRR, 26, 48, 1 (1940); P.A. Riebindier i W. Mokijewski, J. B. Aron, tamze, 28, 804, 9 (1940).

M.P. Wolarowicz i D.M. Tolstoj, Dokt. AN ZSRR, 557, 9 (1934).

B.W. Dieriagin, Zurn. fiz.-chim., 3, 29, 1932.

P.A. Riebindier, N.A. Bogustawska i W.B. Mokijewski, Trudy Sowieszezanja po wiazk. zidk. i kolt, 2, 173, 1944.

D.S. Wielikowski, Konsistientnyje smazki, Gostoptiechizdat, 1945.

K.A. Cariewicz i A.I. Malyszew, Nieft. choz., 18, 9, 1933; Nieft. choz., 1, 34, 1934.

N.W. Lazowk a, Torfianaja Promyszl., 3 (1951); M.P. Woarowiczin, W. Lazowska, Dok. AN ZSRR, 76, 211, 2 (1951).

M.P. Wolarowicz i L.J. Ginzburg, Koll zurn., 14, 20, 1 (1952); Legkaja Promyszl., 23, 6 (1952).

P.A. Riebidier, Sbornik Nowyje mietody fiziko-chim. issled. powierchnostnych jawlenij, Izd. AN ZSRR, 1450; A.S. Kolbanowska, P.A. Riebindier, Koll. zurn, 12, 194, 1950; L.I. Edielmai, P.A. Riebindier, tamze, 13, 64, 1951; J.J. Siegalowa, P.A. Riebindier i L.N. Sientiurichina, tamze, 13, 401, 1951.

A.A. Trapieznikow i J.M. Szlosbierg, Kol. zurn., 8, 421, 6 (1946); A.A. Trapieznikow i S.Ch. Zakijewa, tamze, str. 429; A.A. Trapieznikow i W.A. Fiedotowa, Dokt. AN ZSRR, 81, 1101, 6 (1951); 82, 97, 1 (1952).

M.P. Wolarowicz, R.A. Branopolska, Kol. zurn., 10, 406, 6 (1948) (wedlug prac 1938-1940); T.J. Gorazdowski, Torfianaja Promysz., 14,8 (1949).

W. L. Waldman, Zurn. tiechn. fiz., 16, 485, 4 (1946); tamze str. 493; Kokt. zurn., 9, 175, 3 (1947); Trudy 2-oj Wsies. Konf. po trienju i iznosu w maszinach, 2, 491, 1948; 3, 291, 1949.

M.P. Wotarowicz, Sbornik Nizkotiempieraturnyje swojstwa nieftie-produktow, Gostoptiechizdat, 1949, str. 3.

M.P. Wolarowicz, Trudy 2-oj Wsies. Konf. po trienju iznosu w maszinach, 2, 463, 1948; Sbornik Trienje i iznos w maszinach, 100, 3 (1948).

M.P. Wolarowicz i N.W. Lazowska, Izw. AN ZSRR, Otd. Tiechn. Nauk, 1607, 10 (1948); Sbornik Trienje i iznos w maszinach, 142, 4 (1949).