黏度

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黏度 Viscosity,也寫作粘度。將兩塊面積為1m2的板浸於液體中,兩板距離為1米,若加1N的切應力,使兩板之間的相對速率為1m/s,則此液體的粘度為1Pa.s。將流動著的液體看作許多相互平行移動的液層,各層速度不同,形成速度梯度(dv/dx),這是流動的基本特徵。 由於速度梯度的存在,流動較慢的液層阻滯較快液層的流動,因此,液體產生運動阻力。為使液層維持一定的速度梯度運動,必須對液層施加一個與阻力相反的反向力。

主要參數

  在單位液層面積上施加的這種力,稱為切應力τ(N/m2)。   切變速率(D) D=d v /d x (S-1)   切應力與切變速率是表徵體系流變性質的兩個基本參數   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,牛頓假設保持此不同流速的力量正比于流體的相對速度或速度梯度,即:   τ= ηdv/dx =ηD(牛頓公式) 其中η與材料性質有關,我們稱為「粘度」。   牛頓流體:符合牛頓公式的流體。 粘度只與溫度有關,與切變速率無關, τ與D為正比關係。   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。   黏滯力是流體受到剪應力變形或拉伸應力時所產生的阻力。在日常生活方面,黏滯像是「黏稠度」或「流體內摩擦力」。因此,水是「稀薄」的,具有較低的黏滯力,而蜂蜜是「濃稠」的,具有較高的黏滯力。簡單地說,黏滯力越低(黏滯係數低)的流體,流動性越佳。   黏滯力是粘性液體內部的一種流動阻力,並可能被認為是流體自身的摩擦。黏滯力主要來自分子間相互的吸引力。例如,高粘度酸性熔岩產生的火山通常為高而陡峭的錐狀火山,因為其熔岩濃稠,在其冷卻之前無法流至遠距離因而不斷向上累加;而黏滯力低的鎂鐵質熔岩將建立一個大規模、淺傾的斜盾狀火山。所有真正的流體(除超流體)有一定的抗壓力,因此有粘性。   沒有阻力對抗剪剪應力的流體被稱為理想流體或無粘流體。

測定方法

  度測定有:動力黏度、運動黏度和條件黏度三種測定方法。   (1)動力:ηt是二液體層相距1厘米,其面積各為1(平方厘米)相對移動速度為1厘米/秒時所產生的阻力,單位為克/里米·秒。1克/厘米·秒=1泊一般:工業上動力黏度單位用泊來表示。   (2)運動:在溫度t℃時,運動黏度用符號γ表示,在國際單位制中,運動黏度單位為斯,即每秒平方米(m2/s),實際測定中常用厘斯,(cst)表示厘斯的單位為每秒平方毫米(即 1cst=1mm2/s)。運動黏度廣泛用於測定噴氣燃料油、柴油、潤滑油等液體石油產品深色石油產品、使用后的潤滑油、原油等的黏度,運動黏度的測定採用逆流法   (3)條件:指採用不同的特定黏度計所測得的以條件單位表示的黏度,各國通常用的條件黏度有以下三種:   ①恩氏黏度又叫思格勒(Engler)黏度。是一定量的試樣,在規定溫度(如:50℃、80℃、100℃)下,從恩氏黏度計流出200毫升試樣所需的時間蒸餾水在20℃流出相同體積所需要的時間(秒)之比。溫度tº時,恩氏黏度用符號Et表示,恩氏黏度的單位為條件度。   ②賽氏黏度,即賽波特(sagbolt)黏度。是一定量的試樣,在規定溫度(如100ºF、F210ºF或122ºF等)下從賽氏黏度計流出200毫升所需的秒數,以「秒」單位。賽氏黏度又分為賽氏通用黏度和賽氏重油黏度(或賽氏弗羅(Furol)黏度)兩種。   ③雷氏黏度即雷德烏德(Redwood)黏度。是一定量的試樣,在規定溫度下,從雷氏度計流出50毫升所需的秒數,以「秒」為單位。雷氏黏度又分為雷氏1號(Rt表示)和雷氏2號(用RAt表示)兩種。

總結

  上述三種條件粘度測定法,在歐美各國常用,我國除採用恩氏粘度計測定深色潤滑油及殘渣油外,其餘兩種粘度計很少使用。三種條件粘度表示方法和單位各不相同,但它們之間的關係可通過圖表進行換算。同時恩氏粘度與運動粘度也可換算,這樣就方便靈活得多了。