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粘度的定義
更新時(shí)間:2012-02-17   點(diǎn)擊次數(shù):3264次

英文:viscosity 

 

  將流動(dòng)著的液體看作許多相互平行移動(dòng)的液層, 各層速度不同,形成速度梯度(dv/dx),這是流動(dòng)的基本特征.由于速度梯度的存在,流動(dòng)較慢的液層阻滯較快液層的流動(dòng),因此.液體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)阻力.為使液層維持一定的速度梯度運(yùn)動(dòng),必須對(duì)液層施加一個(gè)與阻力相反的反向力. 在單位液層面積上施加的這種力,稱為切應(yīng)力或剪切力τ(N/m2). 切變速率(D) D=d v /d x (S-1) 切應(yīng)力與切變速率是表征體系流變性質(zhì)的兩個(gè)基本參數(shù) 兩不同平面但平行的流體,擁有相同的面積”A”,相隔距離”dx”,且以不同流速”V1”和”V2”往相同方向流動(dòng),牛頓假設(shè)保持此不同流速的力量正比于流體的相對(duì)速度或速度梯度,即:τ= ηdv/dx =ηD(牛頓公式) 其中η與材料性質(zhì)有關(guān),我們稱為“粘度”。

將兩塊面積為1㎡的板浸于液體中,兩板距離為1米,若加1N的切應(yīng)力,使兩板之間的相對(duì)速率為1m/s,則此液體的粘度為1Pa.s。 牛頓流體:符合牛頓公式的流體。 粘度只與溫度有關(guān),與切變速率無(wú)關(guān), τ與D為正比關(guān)系。 非牛頓流體:不符合牛頓公式 τ/D=f(D),以ηa表示一定(τ/D)下的粘度,稱表觀粘度。 

 

  又稱黏性系數(shù)、剪切粘度或動(dòng)力粘度。流體的一種物理屬性,用以衡量流體的粘性,對(duì)于牛頓流體,可用牛頓粘性定律定義之:

 

  式中μ為流體的黏度;τyx為剪切應(yīng)力;ux為速度分量;xy為坐標(biāo)軸;dux/dy為剪切應(yīng)變率。流體的粘度μ與其密度ρ的比值稱為運(yùn)動(dòng)粘度,以v表示。

 

  粘度隨溫度的不同而有顯著變化,但通常隨壓力的不同發(fā)生的變化較小。液體粘度隨著溫度升高而減小,氣體粘度則隨溫度升高而增大。對(duì)于溶液,常用相對(duì)粘度μr表示溶液粘度μ和溶劑粘度μ之比,即:

 

  相對(duì)粘度與濃度C的關(guān)系可表示為:

 

  μr=1+【μC+K′【μC+…

 

  式中【μ】為溶液的特性粘度,

 

  K′為系數(shù)。【μ】、K′均與濃度無(wú)關(guān)。

 

  不同流體的粘度差別很大。在壓強(qiáng)為101.325kPa、溫度為20℃的條件下,空氣、水和甘油的動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度為:

 

  空氣 μ=17.9×10^-6Pa·s, v=14.8×10^-6m2/s

 

  水 μ=1.01×10^-3Pa·s, v=1.01×10^-6m2/s 

 

  甘油 μ=1.499Pa·s, v=1.19×10^-3m2/s

 

  由于粘度的作用,使物體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到摩擦阻力和壓差阻力,造成機(jī)械能的損耗(見(jiàn)流動(dòng)阻力)。

 

  各種流體的粘度數(shù)據(jù),主要由實(shí)驗(yàn)測(cè)得。常用的粘度計(jì)有毛細(xì)管式、落球式、錐板式、轉(zhuǎn)筒式等。在工業(yè)上有時(shí)用特定形式的粘度計(jì)來(lái)測(cè)定特定的條件粘度。如煉油工業(yè)中常用恩氏粘度(或恩格拉粘度)作為石油產(chǎn)品的一個(gè)指標(biāo),它表示某一溫度下200cm油品與同體積20℃純水,從恩氏粘度計(jì)中流出所需時(shí)間之比。恩氏粘度與動(dòng)力粘度的關(guān)系可按經(jīng)驗(yàn)公式換算。又如橡膠工業(yè)中常用門尼粘度為衡量橡膠平均分子量及可塑性的一個(gè)指標(biāo)。

 

  在缺少粘度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),可按理論公式或經(jīng)驗(yàn)公式估算粘度。對(duì)于壓力不太高的氣體,估算結(jié)果較準(zhǔn);對(duì)于液體則較差。對(duì)非均相流體(如低濃度懸浮液)的粘度,可以用愛(ài)因斯坦公式估算:

 

  式中μm為懸浮液的粘度;μ為連續(xù)相液體的粘度;φ為懸浮液中分散相的體積分?jǐn)?shù);μd為分散相粘度。當(dāng)分散相為固體顆粒時(shí),μd→∞,;當(dāng)分散相為氣泡時(shí),μd→0,μm=(1+φ)μ

 

  粘度是流體粘滯性的一種量度,是流體流動(dòng)力對(duì)其內(nèi)部摩擦現(xiàn)象的一種表示。粘度大表現(xiàn)內(nèi)摩擦力大,分子量越大,碳?xì)浣Y(jié)合越多,這種力量也越大。 粘度對(duì)各種潤(rùn)滑油、質(zhì)量鑒別和確定用途,及各種燃料用油的燃燒性能及用度等有決定意義。在同樣餾出溫度下,以烷烴為主要組份的石油產(chǎn)品粘度低,而粘溫性較好,即粘度指數(shù)較高,也就是粘度隨溫度變化而改變的幅度較小;含環(huán)烷烴(或芳烴)組份較多的油品粘度較高,即粘溫性較差;含膠質(zhì)和芳烴較多油品粘度zui高,粘溫性zui差,即粘度指數(shù)zui低。 粘度常用運(yùn)動(dòng)粘度表示,單位mm2/s。重質(zhì)燃料油粘度大,經(jīng)預(yù)熱使運(yùn)動(dòng)粘度達(dá)到18~20mm2/s(40℃),有利于噴油嘴均勻噴油。

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