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粘度的計算

更新時間:2016-07-20 點擊數(shù):6094

       黏度是流體的一種屬性,不同流、體的粘度數(shù)值不同。同種流體的黏度顯著地與溫度有關,而與壓強幾乎無關。氣體的黏度隨溫度升高而增大,液體則減小。在溫度T<2000開時,氣體黏度可用薩特蘭公式計算:μ/μ0=(T/T0)3/2(T0+B)/(T+B),式中T0、μ0為參考溫度及相應粘度,B為與氣 體種類有關的常數(shù),空氣的B=110.4開;或用冪次公式 :μ/μ0=(T/T0)n,指數(shù)n隨氣體種類和溫度而變,對于空氣,在90開

黏度是指液體受外力作用移動時,分子間產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力的量度。

由于液體的粘性將此力層層傳遞,各層液體也相應運動,形成一速度梯度du/dr,稱剪切速率,以r′表示。F/A稱為剪切應力,以τ表示。剪切速率與剪切應力間具有如下關系:

(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,與切變速率無關, τ與D為正比關系。 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。

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′均與濃度無關。

不同流體的粘度差別很大。在壓強為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^-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,使物體在流體中運動時受到摩擦阻力和壓差阻力,造成機械能的損耗(見流動阻力)。

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,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。

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;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數(shù);μd為分散相粘度。當分散相為固體顆粒時,μd→∞,;當分散相為氣泡時,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,碳氫結(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mm2/s。重質(zhì)燃料油粘度大,經(jīng)預熱使運動粘度達到18~20mm2/s(40℃),有利于噴油嘴均勻噴油。


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