讓我們一起來了解一下粘度是如何定義的
發(fā)布時間:2020-12-23 09:37:00
摘要: 粘度是流體的一種重要特性,它描述了液體的流動阻力并與流體內(nèi)的內(nèi)摩擦力有關(guān),由于粘度的作用,使物體在流體中運動時受到摩擦阻力和壓差阻力,造成機(jī)械能的損耗。 &ems
粘度是流體的一種重要特性,它描述了液體的流動阻力并與流體內(nèi)的內(nèi)摩擦力有關(guān),由于粘度的作用,使物體在流體中運動時受到摩擦阻力和壓差阻力,造成機(jī)械能的損耗。
由于液體的粘性將此力層層傳遞,各層液體也相應(yīng)運動,形成一速度梯度du/dr,稱剪切速率,以r′表示。F/A稱為剪切應(yīng)力,以τ表示。剪切速率與剪切應(yīng)力間具有如下關(guān)系:
(F/A)=η(du/dr),
此比例系數(shù)η即被定義為液體的剪切粘度(另有拉伸粘度,剪切粘度平時使用較多,一般不加區(qū)別簡稱粘度時多指剪切粘度),故η=(F/A)/(du/dr)=τ/r′。
將兩塊面積為1㎡的板浸于液體中,兩板距離為1米,若在某一塊板上加1N的切應(yīng)力,使兩板之間的相對速率為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),與切變速率無關(guān)。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。
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。對于溶液,常用相對粘度μr表示溶液粘度μ和溶劑粘度μ之比,即:
相對粘度與濃度C的關(guān)系可表示為:
μr=1+【μ】C+K′【μ】C+…
式中【μ】為溶液的特性粘度,
K′為系數(shù)。【μ】、K′均與濃度無關(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、水和甘油的動力粘度和運動粘度為:
空氣 μ=17.9×10^-6Pa·s, v=14.8×10^-6m?/s
水 μ=1.01×10^-3Pa·s, v=1.01×10^-6m?/s
甘油 μ=1.499Pa·s, v=1.19×10^-3m?/s
各種流體的粘度數(shù)據(jù),主要由實驗測得。常用的粘度計有毛細(xì)管式、落球式、錐板式、轉(zhuǎn)筒式等。在工業(yè)上有時用特定形式的粘度計來測定特定的條件粘度。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)品的一個指標(biāo),它表示某一溫度下200cm3油品與同體積20℃純水,從恩氏粘度計中流出所需時間之比。恩氏粘度與動力粘度的關(guān)系可按經(jīng)驗公式換算。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指標(biāo)。
在缺少粘度實驗數(shù)據(jù)時,可按理論公式或經(jīng)驗公式估算粘度。對于壓力不太高的氣體,估算結(jié)果較準(zhǔn);對于液體則較差。對非均相流體(如低濃度懸浮液)的粘度,可以用愛因斯坦公式估算:
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,μd→∞,;當(dāng)分散相為氣泡時,μd→0,μm=(1+φ)μ。
粘度是流體粘滯性的一種量度,是流體流動力對其內(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。 粘度對各種潤滑油、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最高,粘溫性最差,即粘度指數(shù)最低。 粘度常用運動粘度表示,單位mm?/s。重質(zhì)燃料油粘度大,經(jīng)預(yù)熱使運動粘度達(dá)到18~20mm?/s(40℃),有利于噴油嘴均勻噴油。