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粘度較高的液體有哪些?
來源:天涯社區(qū) 瀏覽 1602 次 發(fā)布時(shí)間:2022-09-15
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.(見圖)
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τ(N/m2).
切變速率(D)D=dv/dx(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)
牛頓以圖4-1的模式來定義流體的粘度。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”。
粘度定義:將兩塊面積為1m2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。
粘度測(cè)定有:動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度和條件粘度三種測(cè)定方法。
(1)動(dòng)力粘度:ηt是二液體層相距1厘米,其面積各為1(平方厘米)相對(duì)移動(dòng)速度為1厘米/秒時(shí)所產(chǎn)生的阻力,單位為克/里米·秒。1克/厘米·秒=1泊一般:工業(yè)上動(dòng)力粘度單位用泊來表示。
(2)運(yùn)動(dòng)粘度:在溫度t℃時(shí),運(yùn)動(dòng)粘度用符號(hào)γ表示,在國際單位制中,運(yùn)動(dòng)粘度單位為斯,即每秒平方米(m2/s),實(shí)際測(cè)定中常用厘斯,(cst)表示厘斯的單位為每秒平方毫米(即1cst=1mm2/s)。運(yùn)動(dòng)粘度廣泛用于測(cè)定噴氣燃料油、柴油、潤(rùn)滑油等液體石油產(chǎn)品深色石油產(chǎn)品、使用后的潤(rùn)滑油、原油等的粘度,運(yùn)動(dòng)粘度的測(cè)定采用逆流法
(3)條件粘度: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,各國通常用的條件粘度有以下三種:
①恩氏粘度又叫思格勒(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,在歐美各國常用,我國除采用恩氏粘度計(jì)測(cè)定深色潤(rùn)滑油及殘?jiān)屯?,其余兩種粘度計(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。
粘度的測(cè)定有許多方法,如轉(zhuǎn)桶法、落球法、阻尼振動(dòng)法、杯式粘度計(jì)法、毛細(xì)管法等等。對(duì)于粘度較小的流體,如水、乙醇、四氯化碳等,常用毛細(xì)管粘度計(jì)測(cè)量;而對(duì)粘度較大流體,如蓖麻油、變壓器油、機(jī)油、甘油等透明(或半透明)液體,常用落球法測(cè)定;對(duì)于粘度為0.1~100Pa?s范圍的液體,也可用轉(zhuǎn)筒法進(jìn)行測(cè)定。
實(shí)驗(yàn)室測(cè)定粘度的原理一般大都是由斯托克斯公式和泊肅葉公式導(dǎo)出有關(guān)粘滯系數(shù)的表達(dá)式,求得粘滯系數(shù)。
粘度的大小取決于液體的性質(zhì)與溫度,溫度升高,粘度將迅速減小。因此,要測(cè)定粘度,必須準(zhǔn)確地控制溫度的變化才有意義。粘度參數(shù)的測(cè)定,對(duì)于預(yù)測(cè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程的工藝控制、輸送性以及產(chǎn)品在使用時(shí)的操作性,具有重要的指導(dǎo)價(jià)值,在印刷、醫(yī)藥、石油、汽車等諸多行業(yè)有著重要的意義。
1845年,英國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家斯托克斯(G.G.Stokes,1819-1903)和法國的納維(C.L.M.H.Navier)等人分別推導(dǎo)出粘滯流體力學(xué)中最基本的方程組,即納維-斯托克斯方程,奠定了傳統(tǒng)流體力學(xué)的基礎(chǔ)。
1851年,斯托克斯推導(dǎo)出固體球體在粘性介質(zhì)中作緩慢運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力的計(jì)算公式,得出在給定力(重力)的作用下,阻力與流速、粘滯系數(shù)成比例,即關(guān)于阻力的斯托斯公式。
納維-斯托克斯方程是數(shù)學(xué)中最為難解的非線性方程中的一類,尋求它的精確解是非常困難的事。直至今天,大約也只有70多個(gè)精確解,只有大約一百多個(gè)特解被解出來,是最復(fù)雜的、尚未被完全解決的世界級(jí)數(shù)學(xué)難題之一。