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A,Pa.s
动力粘度:面积各为1平方米并相距1米的两层流体,以1米/秒的速度作相对运动时所产生的内摩擦力。
单位:Pa.S(帕.秒)
黏度是测量流体内在摩擦力的所获得的数值。当某一层流体的移动会受到另一层流体移动的影响时,此摩擦力显得极为重要。摩擦力愈大,我们就必须施予更大的力量以造成流体的移动,此力量即称为 ”剪切(shear)”。剪切发生的条件为当流体发生物理性地移动或分散,如倾倒、散布、喷雾、混合等等。高黏度的流体比低黏度的材料需要更大的力量才能造成流体的流动。
牛顿以图4-1的模式来定义流体的黏度。两不同平面但平行的流体,拥有相同的面积”A”,相隔距离”dx”,且以不同流速”V1”和”V2”往相同方向流动,牛顿假设保持此不同流速的力量正比于流体的相对速度或速度梯度,即:
F/A = ηdv/dx
其中η与材料性质有关,我们称为”黏度”。
速度梯度,dv/dx,为测量中间层的相对速度,其描述出液体所受到的剪切,我们将它称为”剪速(shear rate)”,以S表示;其单位为时间倒数(sec-1)。
F/A项代表了单位面积下,剪切所造成的合力,称为”剪力(shear stress)”,以F代表;其单位为”达因每平方公分(dyne/cm2)”。
使用这些符号,黏度计可以下列数学式定义:
η=黏度=F/S=剪力/剪速
黏度的基本单位为 ”poise”。我们定义一材料在剪力为1达因每平方公分、剪速为1 sec-1下的黏度为100 poise。测量黏度时,你可能会遭遇到黏度的单位为 “Pa˙s” 或 “mPa˙s” 的情况,此为国际标准系统,且有时较被公制命名所接受。1 Pa˙s等于10 poise;1 mPa˙s等于1 cp。
牛顿假设所有的材料在固定温度下,黏度与剪速是没有相关的,亦即两倍的力量可以帮助流体移动两倍的速度。
就我们所知,牛顿的假设只有部分是正确的。
牛顿流体
牛顿称具有此形式流动行为的所有流体,皆称为”牛顿(Newtonian)”,然而这只是你可能遭遇到的流体中的其中一种而已。牛顿流体的特性可参考图4-2;图A显示剪力(F)和剪速(S)之间为线性关系;图B显示在不同剪速下,黏度皆保持一定。典型的牛顿流体为水与稀薄的机油。
上述代表的意义即为在固定温度下,不论你所使用的黏度计型号、转子、转速为何,牛顿流体的黏度皆保持一定。标准Brookfield黏度值为以Brookfield仪器在某一剪速范围内所测之值,这就是为什么牛顿流体可以在所有我们的黏度计型号下操作。牛顿流体明显地为最容易测量的流体-只要拿出你的黏度计并操作它即可。不幸的是,更常见且更复杂的流体-非牛顿流体,我们将在下一节中介绍。
非牛顿流体概略的定义为F/S的关系不为常数,亦即当施予不同的剪速,剪力并不随着相同比例变化(或甚至同一方向)。这些流体的黏度会受到不同剪速的影响,同时,不同型号黏度计的设定参数、转子、转速都会影响到非牛顿流体的黏度值。此测量的黏度值称为流体的”表观黏度(apparent viscosity)”,其值为正确的只有当实验的参数值被正确的设定且精准的测得。
非牛顿流体流动可以想象成流体为不同形状和大小的分子所组成,当它们流经彼此,亦即流动发生时,需要多少力量才能移动它们将取决于它们的大小、形状及黏着性。在不同的剪速下,排列的方式将会不同,而且需要更多或更少的合力才能保持运动。
辨别不同非牛顿流体的行为,可由剪速的差异得到流体黏度的变化,常见非牛顿流体的形式包括:
拟塑性的(pseudoplastic):此形式.....余下全文>>
有试管之类的工具吗?可以试一下。
看看这个: jc2.ecjtu.jx/...-6.HTM