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粘度的计算

更新时间:2016-07-20 点击数:1809

       黏度是流体的一种属性,不同流、体的粘度数值不同。同种流体的黏度显著地与温度有关,而与压强几乎无关。气体的黏度随温度升高而增大,液体则减小。在温度T<2000开时,气体黏度可用萨特兰公式计算:μ/μ0=(T/T0)3/2(T0+B)/(T+B),式中T0、μ0为参考温度及相应粘度,B为与气 体种类有关的常数,空气的B=110.4开;或用幂次公式 :μ/μ0=(T/T0)n,指数n随气体种类和温度而变,对于空气,在90开

黏度是指液体受外力作用移动时,分子间产生的内摩擦力的量度。

由于液体的粘性将此力层层传递,各层液体也相应运动,形成一速度梯度du/dr,称剪切速率,以r′表示。F/A称为剪切应力,以τ表示。剪切速率与剪切应力间具有如下关系:

(F/A)=η(du/dr),

此比例系数η即被定义为液体的剪切粘度(另有拉伸粘度,剪切粘度平时使用较多,一般不加区别简称粘度时多指剪切粘度),故η=(F/A)/(du/dr)=τ/r′。

将两块面积为1㎡的板浸于液体中,两板距离为1米,若在某一块板上加1N的切应力,使两板之间的相对速率为1m/s,则此液体的粘度为1Pa·s。

牛顿流体:符合牛顿公式的流体。 粘度只与温度有关,与切变速率无关, τ与D为正比关系。 非牛顿流体:不符合牛顿公式τ/D=f(D),以ηa表示一定(τ/D)下的粘度,称表观粘度。

粘度随温度的不同而有显著变化,但通常随压力的不同发生的变化较小。液体粘度随着温度升高而减小,气体粘度则随温度升高而增大。对于溶液,常用相对粘度μr表示溶液粘度μ和溶剂粘度μ之比,即:

相对粘度与浓度C的关系可表示为:

μr=1+【μC+K′【μC+…

式中【μ】为溶液的特性粘度,

K′为系数。【μ】、K′均与浓度无关。

不同流体的粘度差别很大。在压强为101.325kPa、温度为20℃的条件下,空气、水和甘油的动力粘度和运动粘度为:

空气 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,使物体在流体中运动时受到摩擦阻力和压差阻力,造成机械能的损耗(见流动阻力)。

各种流体的粘度数据,主要由实验测得。常用的粘度计有毛细管式、落球式、锥板式、转筒式等。在工业上有时用特定形式的粘度计来测定特定的条件粘度。如炼油工业中常用恩氏粘度(或恩格拉粘度)作为石油产品的一个指标,它表示某一温度下200cm3油品与同体积20℃纯水,从恩氏粘度计中流出所需时间之比。恩氏粘度与动力粘度的关系可按经验公式换算。又如橡胶工业中常用门尼粘度为衡量橡胶平均分子量及可塑性的一个指标。

在缺少粘度实验数据时,可按理论公式或经验公式估算粘度。对于压力不太高的气体,估算结果较准;对于液体则较差。对非均相流体(如低浓度悬浮液)的粘度,可以用爱因斯坦公式估算:

式中μm为悬浮液的粘度;μ为连续相液体的粘度;φ为悬浮液中分散相的体积分数;μd为分散相粘度。当分散相为固体颗粒时,μd→∞,;当分散相为气泡时,μd→0,μm=(1+φ)μ

粘度是流体粘滞性的一种量度,是流体流动力对其内部摩擦现象的一种表示。粘度大表现内摩擦力大,分子量越大,碳氢结合越多,这种力量也越大。 粘度对各种润滑油、质量鉴别和确定用途,及各种燃料用油的燃烧性能及用度等有决定意义。在同样馏出温度下,以烷烃为主要组份的石油产品粘度低,而粘温性较好,即粘度指数较高,也就是粘度随温度变化而改变的幅度较小;含环烷烃(或芳烃)组份较多的油品粘度较高,即粘温性较差;含胶质和芳烃较多油品粘度最高,粘温性最差,即粘度指数最低。 粘度常用运动粘度表示,单位mm²/s。重质燃料油粘度大,经预热使运动粘度达到18~20mm²/s(40℃),有利于喷油嘴均匀喷油。


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