發(fā)布時(shí)間:2022-03-01 | 更新:admindny
1、 定義viscosity:粘度是指液體受外力作用移動(dòng)時(shí),分子間產(chǎn)生的內(nèi)磨擦力的量度。粘度又稱(chēng)粘性系數(shù)、動(dòng)力粘度,它是度量流體粘性大小的物理量。粘度是流體的一種屬性,不同流體的粘度數(shù)值不同。同種流體的粘度顯著地與溫度有關(guān),而與壓強(qiáng)幾乎無(wú)關(guān)。氣體的粘度隨溫度升高而增大,液體則減小。 粘度又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高,粘溫性差,即粘度指數(shù)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。
2、 粘度單位:按國(guó)際單位制,粘度的單位為帕·秒。慣用厘斯(cSt)為單位。1厘斯=10ˉ?米2/秒=1毫米2/秒。有時(shí)也用泊或厘泊(1泊=帕·秒,1厘泊= 10 ̄2泊)。
動(dòng)力粘度單位換算
1泊 (1P)=100厘泊(100cP)
1厘泊(1cP)=1毫帕斯卡·秒 (1mPa·s)
1毫帕斯卡·秒 (1mPa·s)=1000微 帕斯卡·秒(1000μ Pa.s)
3、 粘度分類(lèi):恩氏粘度、賽氏粘度、雷氏粘度;
指采用不同的特定粘度計(jì)所測(cè)得的以條件單位表示的粘度,各國(guó)通常用的條件粘度有以下三種:
①恩氏粘度又叫恩格勒(Engler)粘度。是一定量的試樣,在規(guī)定溫度(如:50℃、 80℃、100℃)下,從恩氏粘度計(jì)流出200毫升試樣所需的時(shí)間與蒸餾水在20℃流出相同體積所需要的時(shí)間(秒)之比。溫度tº時(shí),恩氏粘度用符號(hào)Et表示,恩氏粘度的單位為條件度。
②賽氏粘度,即賽波特(sagbolt)粘度。是一定量的試樣,在規(guī)定溫度(如 100ºF、F210ºF或122ºF等)下從賽氏粘度計(jì)流出200毫升所需的秒數(shù),以“秒”單位。賽氏粘度又分為賽氏通用粘度和賽氏重油粘度(或賽氏弗羅(Furol)粘度)兩種。
③雷氏粘度即雷德烏德(Redwood)粘度。是一定量的試樣,在規(guī)定溫度下,從雷氏度計(jì)流出50毫升所需的秒數(shù),以“秒”為單位。雷氏粘度又分為雷氏1號(hào)(Rt表示)和雷氏2號(hào)(用RAt表示)兩種。
上述三種條件粘度測(cè)定法,在歐美各國(guó)常用,我國(guó)除采用恩氏粘度計(jì)測(cè)定深色潤(rùn)滑油及殘?jiān)屯猓溆鄡煞N粘度計(jì)很少使用。三種條件粘度表示方法和單位各不相同,但它們之間的關(guān)系可通過(guò)圖表進(jìn)行換算。同時(shí)恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度也可換算,這樣就方便靈活得多了。
4、 粘度的計(jì)算方法:
一對(duì)平行板,面積為A,相距dr,板間充以某液體。對(duì)上板施加一推力F,使其產(chǎn)生一速度變化du,由于液體的粘性將此力層層傳遞,各層液體也相應(yīng)運(yùn)動(dòng),形成一速度梯度du/dr,稱(chēng)剪切速率,以r′表示,即r′= du/dr。F/A稱(chēng)為剪切應(yīng)力,以τ表示,即τ=F/A。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(shí)使用較多,一般不加區(qū)別簡(jiǎn)稱(chēng)粘度時(shí)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(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(chēng)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(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+【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(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
5、 粘度的測(cè)量方法及分類(lèi):毛細(xì)管法、旋轉(zhuǎn)法、落球法和振動(dòng)法
目前,國(guó)內(nèi)外很多廠家根據(jù)不同的粘度測(cè)量對(duì)象研究了許多不同的測(cè)量方法,現(xiàn)在比較常用的是力學(xué)法測(cè)量,力學(xué)粘度測(cè)量方法主要有,毛細(xì)管法、旋轉(zhuǎn)法、落球法和振動(dòng)法。近來(lái)還出現(xiàn)許多針對(duì)特殊被測(cè)流體和特殊測(cè)量要求的新型粘度測(cè)量技術(shù)。
(1) 毛細(xì)管法:流體流經(jīng)細(xì)管的流量與細(xì)管半徑的四次方成正比,而與流體的粘度成反比,因此,通過(guò)測(cè)量小細(xì)管內(nèi)部流體流量和管徑的大小,就可以通過(guò)一定的關(guān)系得出流體的粘度。毛細(xì)管測(cè)量法必須滿足如下條件:
? 細(xì)管中流體的流動(dòng)狀態(tài)必須為層流狀態(tài),即為平行線狀流動(dòng);
? 毛細(xì)管為足夠長(zhǎng)的直管并且管徑均勻一致;
? 流體的體積不隨環(huán)境壓力的變化而變化;
? 附著在毛細(xì)管壁的流體不存在滑動(dòng)現(xiàn)象;
? 流體為牛頓流體并且流速均勻一致。
由于毛細(xì)管測(cè)量法受上述條件的影響?yīng)ヒ虼藴y(cè)量過(guò)程中容易出現(xiàn)毛細(xì)管被大顆粒堵塞的情況,而且要求流體為穩(wěn)定流動(dòng),同時(shí),毛細(xì)管測(cè)量法在高溫環(huán)境下無(wú)法使用。
(2) 旋轉(zhuǎn)法:旋轉(zhuǎn)法的主要原理是將進(jìn)入待測(cè)流體中的物體旋轉(zhuǎn),或者是維持物體靜止而使物體周?chē)牧黧w作旋轉(zhuǎn)流動(dòng)時(shí),由于存在剪應(yīng)力作用,這些流體中的物體將會(huì)受到粘性力矩的作用。假若保證旋轉(zhuǎn)等條件相同,此時(shí)粘性力矩的大小將隨著流體的粘度的變化而變化,通過(guò)測(cè)量粘性力矩的大小,即可按照一定的關(guān)系求出流體的粘度。 由于旋轉(zhuǎn)法的操作方式簡(jiǎn)單,適用面廣,因此在我國(guó)應(yīng)用十分廣泛。但是旋轉(zhuǎn)法精度較低,對(duì)流體以及周?chē)鷾y(cè)量環(huán)境要求較高。
(3) 落球法:假如一個(gè)小球在流體中運(yùn)動(dòng)滿足如下基本條件:
? 流體為牛頓流體
? 球?yàn)閯傂郧?/p>
? 小球的運(yùn)動(dòng)速度很緩慢并且為勻速運(yùn)動(dòng),則此時(shí)剛性小球在粘性流體中運(yùn)動(dòng)所受到的粘性力與小球的速度以及流體的粘性有關(guān)。由小球的各項(xiàng)參數(shù)以及下落的距離和時(shí)間,就能求出流體的粘度。落球法一般只適用于粘度較大并且較為透明的流體,適用范圍較窄,不適合道路瀝青粘度的在線測(cè)量。
(4) 振動(dòng)法:處于流體內(nèi)的物體振動(dòng)時(shí)會(huì)受到流體的阻礙作用,此作用的大小與流體的粘度有關(guān)。常用的振動(dòng)式粘度計(jì)有超聲波粘度計(jì),其探測(cè)器內(nèi)有一個(gè)彈片。在受脈沖電流激勵(lì)時(shí),彈片產(chǎn)生超聲波范圍的機(jī)械振動(dòng)。當(dāng)彈片浸在被測(cè)樣品中時(shí),彈片的振幅與樣品的粘度和密度有關(guān)。在已知密度的情況下,可從測(cè)出的振幅數(shù)據(jù)求得粘度數(shù)值。
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