什么是粘度?
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当某一层流体的移动会遭到另一层流体移动的影响时,此摩擦力显得很重要。摩擦力愈大,咱们就必须施予更大的力气以形成流体的移动,此力气即称为 ”剪切(shear)”。剪切产生的条件为当流体产生物理性地移动或涣散,如倾倒、分布、喷雾、混合等等。高黏度的流体比低黏度的资料需求更大的力气才干形成流体的活动。牛顿以图4-1的方法来界说流体的黏度。两不同平面但平行的流体,具有相同的面积”A”,相隔间隔”dx”,且以不同流速”V1”和”V2”往相同方向活动,牛顿假定坚持此不同流速的力气正比于流体的相对速度或速度梯度,即: F/A = ηdv/dx 其间η与资料性质有关,咱们称为”黏度”。
速度梯度,dv/dx,为丈量中间层的相对速度,其描绘出液体所遭到的剪切,咱们将它称为”剪速(shear rate)”,以S表明;其单位为时刻倒数(sec-1)。F/A项代表了单位面积下,剪切所形成的合力,称为”剪力(shear stress)”,以F代表;其单位为”达因每平方公分(dyne/cm2)”。运用这一些符号,黏度计能够下列数学式界说: η=黏度=F/S=剪力/剪速 黏度的基本单位为 ”poise”。咱们界说一资料在剪力为1达因每平方公分、剪速为1 sec-1下的黏度为100 poise。丈量黏度时,你或许会遭遇到黏度的单位为 “Pa˙s” 或 “mPa˙s” 的状况,此为国际规范体系,且有时较被公制命名所承受。1 Pa˙s等于10 poise;1 mPa˙s等于1 cp。
牛顿假定一切的资料在固定温度下,黏度与剪速是没有相关的,亦即两倍的力气能够在必定程度上协助流体移动两倍的速度。就咱们所知,牛顿的假定只需部分是正确的。牛顿流体 牛顿称具有此方法活动行为的一切流体,皆称为”牛顿(Newtonian)”,但是这仅仅你或许遭遇到的流体中的其间一种罢了。牛顿流体的特性可参阅图4-2;图A显现剪力(F)和剪速(S)之间为线性联系;图B显现在不同剪速下,黏度皆坚持必定。典型的牛顿流体为水与淡薄的机油。上述代表的含义即为在固定温度下,不管你所运用的黏度计类型、转子、转速为何,牛顿流体的黏度皆坚持必定。规范Brookfield黏度值为以Brookfield仪器在某一剪速范围内所测之值,这便是为什么牛顿流体能够在一切咱们的黏度计类型下操作。
牛顿流体明显地为最简单丈量的流体-只需拿出你的黏度计并操作它即可。不幸的是,更常见且更杂乱的流体-非牛顿流体,咱们将在下一节中介绍。非牛顿流体概略的界说为F/S的联系不为常数,亦即当施予不同的剪速,剪力并不跟着相同份额改变(或乃至同一方向)。这些流体的黏度会遭到不同剪速的影响,一起,不相同的类型黏度计的设定参数、转子、转速都会影响到非牛顿流体的黏度值。此丈量的黏度值称为流体的”表观黏度(apparent viscosity)”,其值为正确的只需当试验的参数值被正确的设定且精准的测得。非牛顿流体活动能幻想成流体为不一样的形状和巨细的分子所组成,当它们流经互相,亦即活动产生时,要多少力气才干移动它们将取决于它们的巨细、形状及黏着性。
在不同的剪速下,摆放的方法将会不同,并且需求更多或更少的合力才干坚持运动。区分不同非牛顿流体的行为,可由剪速的差异得到流体黏度的改变,常见非牛顿流体的方法包括: 拟塑性的(pseudoplastic):此方法流体的特性为当剪速添加时,会伴跟着流速的削减,其或许为最常见的非牛顿流体。拟塑性流体包括油漆、乳液和各种不同方法的流体。此类流体的行为有时候可称为”shear thinning”。
胀大性的(diltant):胀大性的流体其特性为流速跟着剪速的添加而添加。尽管胀大性流体不如拟塑性流体常见,但是胀大性流体常可由存在有不会集合固体的流体中看到,如泥浆、糖块合成物、玉米淀粉类与水的混合物以及沙/水混合物。此类流体的行为也可称为”shear thickening”。塑性的(plastic):此类流体的行为就好像固体处在静电的环境中。在流体活动前,咱们就必须先施予流体某一力气,此力气称为“屈从力(yield value)”。
此类流体典型的比如为蕃茄酱,其产量形成蕃茄酱无法直接从罐子中倒出,除非咱们先摇摆或敲击。当产量超越上限值时,流体开端活动。塑性流体包括有牛顿流体、拟塑性流体、胀大性流体的特性。到目前为止咱们只需评论非牛顿流体剪速的效应,当咱们一起考虑时刻效应时,有会有什么样的问题产生?此问题使得咱们必定要评论其它两类非牛顿流体:”摇变性的(thixotropic)” 和 “流变性的(rheopectic)”。
τ(动力粘度)= ηdv/dx =ηD(牛顿公式) 其间η与资料性质有关。 运动黏度即流体的动力粘度与同温度下该流体密度ρ之比。单位为(m^2)/s。用小写字母v表明。 牛顿流体:契合牛顿公式的流体。 粘度只与温度有关,与切变速率无关, τ与D为正比联系。 非牛顿流体:不契合牛顿公式 τ/D=f(D),以ηa表明必定(τ/D)下的粘度,称表观粘度。
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