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介质粘度概念和单位换算

发布时间:2020-08-20

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  泵输送的各种流体都具有一定的粘性,即流体各部分之间有相对运动出现时,在做相对运动的各部分流体间,就会产生阻止这种相对运动的内摩擦力。这种内摩擦力的大小就与输送介质的粘度成正比。

  根据牛顿内摩擦定律:T=UdV/dn,其中:dv/dn为速度梯度,

  U就为动力粘度,单位为Pa.s(N/m2.s),动力粘度的国际单位为厘泊(CP)

  其关系为:   1Pa.s=10P(泊)=1000CP(厘泊)

  运动粘度V:即动力粘度u与密度p的比值:v=u/p,运动粘度的单位为m2/s,习惯单位为:厘斯(mm2/s)

  其关系为:   1m2/s=10000St(斯)=1000000(厘斯)

  恩氏粘度E:其属相对粘度,它是200cm3被测介质液在某温度下,从恩氏粘度计流出所需时间t,与同体积蒸馏水在20C时所需时间t。(为51S)之比,即E=t/t。

  E与运动粘度V之间的换算关系:v=(7.31E-6.31/E)/1000000 (m2/s)

  粘度与温度、压力的关系: μ=μ。Ebp(t。/t)k

  μ——表压力为P,温度为t时的动力粘度

  μ。——在一个大气压,温度为t。时的动力粘度

  b,k——视液体种类而定的常数,对油液:k=2,b=0.014-0.03。

  粘度定义:将两块面积为1m2的板浸于液体中,两板距离为1米,若加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。

  粘度测定有:动力粘度、运动粘度和条件粘度三种测定方法。

  (1)动力粘度:ηt是二液体层相距1厘米,其面积各为1(平方厘米)相对移动速度为1厘米/秒时所产生的阻力,单位为克/里米·秒。1克/厘米·秒=1泊一般:工业上动力粘度单位用泊来表示。

  (2)运动粘度:在温度t℃时,运动粘度用符号γ表示,在国际单位制中,运动粘度单位为斯,即每秒平方米(m2/s),实际测定中常用厘斯,(cst)表示厘斯的单位为每秒平方毫米(即 1cst=1mm2/s)。运动粘度广泛用于测定喷气燃料油、柴油、润滑油等液体石油产品深色石油产品、使用后的润滑油、原油等的粘度,运动粘度的测定采用逆流法

  (3)条件粘度:指采用不同的特定粘度计所测得的以条件单位表示的粘度,各国通常用的条件粘度有以下三种:

  ①恩氏粘度又叫思格勒(Engler)粘度。是一定量的试样,在规定温度(如:50℃、 80℃、100℃)下,从恩氏粘度计流出200毫升试样所需的时间与蒸馏水在20℃流出相同体积所需要的时间(秒)之比。温度tº时,恩氏粘度用符号Et表示,恩氏粘度的单位为条件度。

  ②赛氏粘度,即赛波特(sagbolt)粘度。是一定量的试样,在规定温度(如 100ºF、F210ºF或122ºF等)下从赛氏粘度计流出200毫升所需的秒数,以“秒”单位。赛氏粘度又分为赛氏通用粘度和赛氏重油粘度(或赛氏弗罗(Furol)粘度)两种。

  ③雷氏粘度即雷德乌德(Redwood)粘度。是一定量的试样,在规定温度下,从雷氏度计流出50毫升所需的秒数,以“秒”为单位。雷氏粘度又分为雷氏1号(Rt表示)和雷氏2号(用RAt表示)两种。

  上述三种条件粘度测定法,在欧美各国常用,我国除采用恩氏粘度计测定深色润滑油及残渣油外,其余两种粘度计很少使用。三种条件粘度表示方法和单位各不相同,但它们之间的关系可通过图表进行换算。同时恩氏粘度与运动粘度也可换算,这样就方便灵活得多了。

  粘度的测定有许多方法,如转桶法、落球法、阻尼振动法、杯式粘度计法、毛细管法等等。对于粘度较小的流体,如水、乙醇、四氯化碳等,常用毛细管粘度计测量;而对粘度较大流体,如蓖麻油、变压器油、机油、甘油等透明(或半透明)液体,常用落球法测定;对于粘度为0.1~100Pa•s范围的液体,也可用转筒法进行测定。

  实验室测定粘度的原理一般大都是由斯托克斯公式和泊肃叶公式导出有关粘滞系数的表达式,求得粘滞系数。

  粘度的大小取决于液体的性质与温度,温度升高,粘度将迅速减小。因此,要测定粘度,必须准确地控制温度的变化才有意义。粘度参数的测定,对于预测产品生产过程的工艺控制、输送性以及产品在使用时的操作性,具有重要的指导价值,在印刷、医药、石油、汽车等诸多行业有着重要的意义。

  1845年,英国数学家、物理学家斯托克斯(G. G. Stokes, 1819-1903)和法国的纳维(C.L.M.H. Navier)等人分别推导出粘滞流体力学中最基本的方程组,即纳维-斯托克斯方程,奠定了传统流体力学的基础。

  1851年,斯托克斯推导出固体球体在粘性介质中作缓慢运动时所受的阻力的计算公式,得出在给定力(重力)的作用下,阻力与流速、粘滞系数成比例,即关于阻力的斯托斯公式。

  纳维-斯托克斯方程是数学中最为难解的非线性方程中的一类,寻求它的精确解是非常困难的事。直至今天,大约也只有70多个精确解,只有大约一百多个特解被解出来,是最复杂的、尚未被完全解决的世界级数学难题之一。