03流体与黏度
流体力学中的流体的黏滞特性
流体力学中的流体的黏滞特性流体力学是研究流体运动、变形和力学性质的学科。
其中一个重要的主题是流体的黏滞特性,即流体内部的分子间相互作用力导致的粘滞现象。
本文将围绕流体黏滞特性展开讨论。
一、黏滞现象的定义与起因黏滞是指流体流动时,不同层流动速度之间发生的内部摩擦力。
黏滞特性是流体的一种固有性质,与流体的分子结构和排列有关。
流体的黏滞现象源于其分子之间的相互作用力,主要包括分子间的静电作用力、范德华力和分子碰撞引起的动能转移。
二、流体的黏滞系数黏滞系数是衡量流体黏滞特性的重要参数,也称为动力粘度。
黏滞系数越大,流体越黏稠,黏滞越强。
常用符号表示为η。
在实际应用中,黏滞系数通常通过测量流体的剪切应力与剪切速率之间的关系来确定。
三、流体流动的黏滞模型为了更好地描述流体的黏滞特性,科学家提出了多种流体流动的黏滞模型。
其中最著名的是牛顿流体模型和非牛顿流体模型。
1. 牛顿流体模型牛顿流体模型是最简单的黏滞模型,认为流体的黏滞系数独立于剪切速率或剪切应力大小。
即剪切速率越大,剪切应力越大,黏滞系数保持不变。
牛顿流体模型适用于低剪切速率和温度较高的简单流体。
2. 非牛顿流体模型非牛顿流体模型适用于剪切速率较高、温度较低以及复杂流体。
非牛顿流体的黏滞系数与剪切速率和剪切应力有关,可以呈现出剪切稀化或剪切增稠的特性。
常见的非牛顿流体包括胶体、高分子溶液、凝胶等。
四、黏滞特性在工程应用中的重要性黏滞特性在工程应用中具有重要意义。
例如,在润滑油的选择和设计中,黏滞特性决定了润滑油的运动性能和工作环境下的稳定性。
此外,在涂料、塑料和聚合物等材料的设计与处理中,也需要考虑黏滞特性对流动性、加工性和性能的影响。
五、改变流体黏滞特性的方法根据具体需求,人们可以通过多种方法来改变流体的黏滞特性。
例如,通过调整流体的温度、压力和溶解度,可以改变流体分子之间的相互作用力,从而改变流体的黏滞系数。
此外,添加流变剂、增稠剂和分散剂等物质,也可以在一定程度上改变流体的黏滞特性。
流体粘度测定
流体粘度的测定一、实验目的液体的粘度表示它的流动性的大小,粘度大则流动性小,反之亦然。
液体的粘度随着温度的升高而降低,通过实验,要求了解液体恩格拉(Engler)粘度的工业测定方法和温度对粘度的影响。
二、实验原理粘度是表示流体质点之间摩擦力大小的一个物理指标,粘度大即摩擦力大,流动性小。
根据牛顿粘度定律:dnduA F μ=式中:F ——内摩擦力,N ;μ——粘性系数(粘度),Pa.s ; A ——面积,m ; du/dn —速度梯度,s -1。
当各值均采用C 、G 、S 制时,μ的单位为泊(poise )。
测定粘度的方法很多。
在工业上,多采用泄流法来测定流体的粘度。
泄流法的内容是:在一定条件下,一定容量的液体经由锐孔流出所需要的时间,就表示该液体的粘度。
工业上用的粘度计也很多,如恩格拉(Engler)粘度计,赛波尔(Saybolt)粘度计,雷德乌德(Redwood)粘度计等。
恩氏粘度计测粘度的方法是:在实验的温度下测定200ml 试样油从小孔流出所需要的时间,该时间与20℃时200ml 蒸馏水流出所需要的时间相除,所得的商就是该试样油在实验温度下的粘度,即:E t =)蒸馏水流出的时间(秒时)试样油流出的时间(秒时ml C ml C t 20020200其单位为条件度,用ºE 来表示。
一般地20℃的蒸馏水流出的时间为51±1秒,本实验不进行这项测定,对每台仪器,都已测量好(标准水值)并标明在粘度计外表面上。
三、实验设备实验装置如下图所示1.棒式温度计2.温控仪探头3.手动搅拌器4.恩氏温度计5.加热器6.内锅盖7.内锅8.外锅9.油面高度标志10.木栓11.流出管(锐孔)12.支架13.粘度计接收瓶14.调整螺丝15温度控制仪图1、恩氏粘度计四、实验步骤1、用木栓堵住内锅底部之小孔,注意必须严堵,但不能用力过度。
2、将试样油沿着玻璃棒缓慢注入到内锅中,注意不能产生气泡。
3、调节调整螺丝,使得油面高度标志(三个尖顶)的刚好露出试样油液面。
流体流动的粘度概念是什么
流体流动的粘度概念是什么流体的粘度是指流体抵抗流动的程度,也可以理解为流体的黏稠程度。
在流体力学中,粘度是描述流体内部分子间相互作用力的物理量,它反映了流体分子内部相互作用的强度,不同粘度的流体在相同的外力作用下,其流动性质也不同。
粘度是任何液体或气体的重要属性。
在日常生活中,我们可以通过观察水的流动情况和油的黏稠程度来感受到粘度的存在。
例如,当我们将水从一个容器倒入另一个容器时,水的流动是相对较快、较顺畅的,而当我们倒入油时,油的流动速度相对较慢、较困难,这是因为油的粘度较水大。
因此,粘度的概念对于我们理解流体流动的性质和行为至关重要。
粘度的单位是帕斯卡秒(Pa·s)。
粘度的数值越大,表示流体粘稠程度越高,即需要更大的力才能使其流动。
相反,粘度小的流体流动更容易,所需的外力较小。
流体的粘度实际上是由流体分子间相互作用力引起的。
对于液态流体,其机理可以通过流体分子间的黏性力、分子扩散和滞流现象来解释。
黏性力是流体分子间短程作用力,它使得流体分子在准静止状态下产生相对位移时经历相互摩擦,并阻止流体分子的快速移动。
分子扩散是指流体分子在由浓度差引起的浓度梯度下自发的无序运动。
滞流现象是液体流动中的一种特殊运动形式,它使得流体流动过程中不同层之间产生相对滑动,导致整体滞后。
对于气体流体,其粘度较小,主要是由分子间的碰撞引起的。
气体分子之间的距离相对较大,相互作用力较弱,因此气体的粘度相对较小。
流体的粘度还与温度有关。
一般而言,温度升高会使流体分子的热运动增加,分子间的相互作用力减小,流体粘度降低。
而当温度降低时,分子间的相互作用力增加,流体粘度增大。
这也是为什么在寒冷的冬天,汽车机油变得较黏稠的原因。
粘度对流体流动的影响是显著的。
当流体经受外力作用时,它会产生内部剪切应力,并且会呈现出分层滑动的现象。
高粘度流体经历剪切应力后,滞后现象较为明显,流动路径较为复杂,外界作用力的转化效率较低;而粘度较小的流体由于分子间的相互滑动较容易,流动路径较为直线,外界作用力的转化效率较高。
黏度分布流体
黏度分布流体1. 引言黏度是流体力学中的重要参数之一,它描述了流体的黏滞程度和阻力。
黏度分布流体是指在空间中黏度不均匀分布的流体。
黏度分布流体在工程科学和自然科学领域中具有重要的应用价值。
本文将首先介绍黏度分布流体的研究背景和意义,然后探讨黏度分布流体的产生机制和影响因素,并对黏度分布流体的应用进行讨论。
2. 研究背景和意义黏度是流体内部分子间相互作用力的表现,它决定了流体的流动特性。
在一些工程问题中,例如管道输送、润滑液体和涂料喷涂等,黏度分布流体的研究对于流体流动过程的理解和优化具有重要意义。
黏度分布流体在实际应用中常常需要通过实验和模拟来确定黏度分布的形式和参数。
3. 黏度分布流体的产生机制黏度分布流体的产生机制涉及流体的动力学行为和流体材料的性质。
黏度分布可以通过流体的剪应力和应变率关系来描述。
流体内部黏度分布的形式通常与流体的流动模式和物理性质有关。
黏度分布流体的产生机制可以归纳为以下几种情况:3.1 温度梯度引起的黏度变化温度是影响流体黏度的主要因素之一。
温度梯度可以导致流体内部的黏度变化,进而产生黏度分布流体。
温度梯度引起的黏度变化可以通过流体的热传导和热扩散过程来描述。
3.2 流动剪应力引起的黏度变化流动剪应力是流体黏度变化的另一个重要机制。
当流体受到外部应力作用时,流体内部的黏度分布会发生变化。
此时,流体的黏度分布可以由流场驱动的剪应力分布来描述。
3.3 流体材料的非线性特性引起的黏度变化流体材料的非线性特性也可以导致黏度分布流体的产生。
流体材料在受到不同剪应力作用时,其黏度随剪应力变化的方式可能是非线性的。
这种非线性特性可以导致黏度分布的变化。
4. 黏度分布流体的影响因素黏度分布流体的形成受到多种因素的影响。
以下是影响黏度分布流体的一些重要因素:4.1 流体的物理和化学性质流体的物理和化学性质对黏度分布流体的形成具有重要影响。
例如,流体的粘弹性特性、黏滞度和表面张力等因素会直接影响黏度分布流体的形态和性质。
黏度变化流体
黏度变化流体引言在物理学和化学领域,黏度是描述流体内部摩擦阻力大小的物理量。
黏度的变化对于理解流体的性质和行为非常重要。
本文将着重探讨黏度变化流体的特性、应用以及相关实验。
黏度变化和流体特性黏度的概念黏度是指流体流动时内部粒子相互摩擦阻力的大小。
简单来说,黏度越大,流体的粘稠度就越高,流动性就越差;而黏度越小,流体的粘稠度就越低,流动性就越好。
黏度的测量黏度的测量通常使用粘度计或流变仪来进行。
粘度计可以通过测量在给定条件下流体通过一个管道或孔隙的流动速度来确定黏度的大小。
流变仪则可以测量不同剪切速率下流体的黏度,以获得流体的流变特性。
黏度对流体流动的影响黏度的变化会对流体的流动行为产生重要影响。
高黏度的流体通常具有较高的内聚力,因此在流动过程中更容易形成旋涡、湍流和涡流。
低黏度的流体则更容易产生层流和平稳流动。
黏度变化流体的应用工业领域黏度变化流体在工业领域有着广泛的应用。
一些粘度较高的液体常常被用作润滑剂,用于减少机械设备之间的摩擦和磨损。
此外,一些黏度变化流体还被用作封堵材料,用于修复管道、容器等设备的漏洞。
医学领域黏度变化流体在医学领域也有着重要的应用。
例如,一些医用胶水可以在涂抹时具有较低的黏度,以便更好地渗透到损伤区域。
然后,在受激活后,这些胶水可以通过黏度升高来固化并对伤口进行固定和保护。
生活中的应用黏度变化流体还在日常生活中发挥着重要作用。
例如,各种洗发水和沐浴露通常具有较低的黏度,以便更容易涂敷到头发和皮肤上。
然而,一旦水冲洗,这些产品的黏度会迅速增加,以防止它们在水中被冲刷掉。
黏度变化流体的实验方法为了研究黏度变化流体的特性,人们开展了许多实验。
以下是一些常见的黏度变化流体实验方法:粘度测量实验这种实验方法是通过使用粘度计或流变仪来测量不同流体的黏度。
首先,将待测流体放入粘度计或流变仪中,然后在特定条件下进行测量。
通过对不同流体以及不同条件下的黏度进行测量和比较,可以获得对黏度变化流体特性的更深入理解。
流体粘度对流动特性与阻力的影响分析
流体粘度对流动特性与阻力的影响分析引言:流体力学是研究流体运动规律的学科,其中流动特性与阻力是重要的研究内容。
而流体的粘度是影响流动特性与阻力的重要参数之一。
本文将从粘度的定义、流动特性和阻力的关系以及不同粘度对流动特性和阻力的影响等方面进行分析。
一、粘度的定义和流动特性的关系粘度是流体的一种物理性质,用来描述流体内部分子间的黏着力。
粘度的大小直接影响流体的流动特性。
粘度越大,流体的内摩擦力越大,流动速度越慢;粘度越小,流体的内摩擦力越小,流动速度越快。
因此,粘度与流动特性存在着密切的关系。
二、粘度对流动特性的影响1. 粘度对流体的黏性阻力产生影响当流体通过管道或孔洞时,流体分子之间的黏着力会阻碍流体的流动,产生黏性阻力。
粘度越大,流体分子之间的黏着力越强,黏性阻力越大,流动速度越慢。
相反,粘度越小,黏性阻力越小,流动速度越快。
2. 粘度对流体的层流和湍流转变产生影响层流和湍流是流体流动状态的两种基本形式。
在层流状态下,流体分子按照规则的层流线运动;而在湍流状态下,流体分子的运动变得无序且混乱。
粘度越大,流体分子之间的黏着力越强,流体更容易形成层流状态;粘度越小,流体分子之间的黏着力越小,流体更容易形成湍流状态。
三、粘度对阻力的影响1. 粘度对物体在流体中的运动阻力产生影响当物体在流体中运动时,流体分子与物体表面之间的黏着力会产生阻力。
粘度越大,黏着力越大,物体受到的阻力越大;粘度越小,黏着力越小,物体受到的阻力越小。
2. 粘度对流体的摩擦阻力产生影响当流体通过管道或孔洞时,流体分子之间的黏着力会产生摩擦阻力。
粘度越大,黏着力越大,摩擦阻力越大;粘度越小,黏着力越小,摩擦阻力越小。
四、不同粘度对流动特性和阻力的影响1. 高粘度流体的影响高粘度流体具有较大的内摩擦力和黏着力,因此流动速度较慢,流体更容易形成层流状态。
同时,高粘度流体对物体的运动阻力和摩擦阻力较大。
2. 低粘度流体的影响低粘度流体具有较小的内摩擦力和黏着力,因此流动速度较快,流体更容易形成湍流状态。
流体的 粘度
动力黏度 又称绝对粘度、动力粘滞系
μ:
数、粘度,是反映流体粘滞
粘
性Байду номын сангаас小的系数,
度
单位kg/ms或(N·s/m2)(Pa·s)
运动黏度 又称相对粘度,运动粘性系数,
ν:
单位:m2/s
两者关系:
流体种类:
◦ 一般在相同条件下,液体的粘度大于气体的粘度。
压强的影响:
◦ 通常压强下,压强对粘度影响很小,可忽略。 ◦ 高压下,流体的粘度随P增加而增大。
温度的影响(是影响粘度的主要因素)
◦ 液体的粘度随温度T的升高而减小; ◦ 气体的粘度随温度T的升高而增大。
液体的粘度随温度T的升高而减小; 高压下,流体的粘度随P增加而增大。 温度升高,分子运动加快,动量交换频繁,所以 μ值增加。 又称相对粘度,运动粘性系数,单位:m2/s 温度升高,分子运动加快,动量交换频繁,所以 μ值增加。 温度的影响(是影响粘度的主要因素) 又称相对粘度,运动粘性系数,单位:m2/s 又称绝对粘度、动力粘滞系数、粘度,是反映流体粘滞性大小的系数, 通常压强下,压强对粘度影响很小,可忽略。
液体:液体的内聚力是产生粘度的主要因素,当温度升高,分子间距离增大,吸引力减小,因而使剪切变形速度所产生的切应力减小 ,所以μ值减小。 气体的粘度随温度T的升高而增大。 气体的粘度随温度T的升高而增大。 温度的影响(是影响粘度的主要因素) 液体的粘度随温度T的升高而减小; 一般在相同条件下,液体的粘度大于气体的粘度。 气体的粘度随温度T的升高而增大。 液体的粘度随温度T的升高而减小; 通常压强下,压强对粘度影响很小,可忽略。 温度升高,分子运动加快,动量交换频繁,所以 μ值增加。 又称相对粘度,运动粘性系数,单位:m2/s
常见介质粘度表
常见物质的粘度表
粘度,指物质的流动性( 或不流动性)。
任何流体都有粘度。
液体粘度是它抵抗剪切力的一个尺度,在初始及持续流动时才体现出来。
例如,粘度高的液体比粘度低的液体需要更大的动力来流动。
流体粘度与温度有关。
粘度测量单位常用的有厘泊cP,泊P等,其换算过程:
1厘泊(1cP)=1毫帕斯卡.秒(1mPa.s)
100厘泊(100cP)=1泊(1P)
1000毫帕斯卡.秒(1000mPa.s)=1帕斯卡.秒(1Pa.s)
水的粘度为 1 厘泊,流动十分容易。
可以根据流体的粘度,类比出我们常见的物质。
1 厘泊= 水; 3厘泊= 牛奶; 34厘泊= 植物油; 176厘泊= 番茄酱; 880厘泊= 甘油;1760 厘泊= 糖蜜(Molasses); 3000厘泊= 胶水; 8640厘泊= 糖浆; 15200 厘泊= 酸奶油
水的粘度为1厘泊,流动十分容易。
糖蜜有一粘度为100,000,它是很稠厚的。
1厘泊=水;10,000厘泊=Honeyo;500厘泊=植物油;100,000厘泊=Molasseso;2,500厘泊=马达油
(1)铁矿
边界品位:TFe≥20%,
工业品位:TFe≥25%,
矿体最低可采厚度:2m
夹石剔除厚度:2m
(2)铅锌矿
氧化矿:铅边界品位(%):≥0.7;最低工业品位(%):≥1.5;锌边界品位(%):≥1.5;最低工业品位(%):≥3;
硫化矿:铅边界品位(%):≥0.5;最低工业品位(%):≥1;锌边界品位(%):≥0.5;最低工业品位(%):≥1;
最低可采厚度(m):1;
夹石剔除厚度(m):2;。
流体的粘度和粘度计
流体的粘度和粘度计流体的粘度是指流体内部分子之间的摩擦阻力,衡量了流体的黏稠程度。
粘度在化学、物理、工程等领域都有广泛的应用,对于液体和气体的流动性质都有着重要的影响。
为了测量粘度,人们开发了各种粘度计,用来定量地评估流体的粘度。
本文将介绍流体粘度的基本概念,以及几种常见的粘度计。
一、粘度的定义和影响因素1. 粘度的定义粘度是指流体内部分子之间的摩擦阻力,简单来说,就是流体流动时内部粒子间相互作用的力大小。
流体的粘度可以分为动力粘度(也称为牛顿粘度)和运动粘度(也称为动力粘度的密度修正值)。
动力粘度是指流体在单位时间内,单位面积上下层之间黏稠的力大小。
运动粘度是指流体动力粘度除以其密度。
2. 粘度的影响因素粘度的大小受到多种因素的影响,包括温度、压力、流速和流体的性质等。
一般来说,温度越高,流体的粘度越低;压力越高,流体的粘度也越低;流速越大,粘度的影响越小。
此外,不同种类的流体具有不同的粘度,比如液体的粘度一般远大于气体的粘度。
二、常见的粘度计及其原理1. Ubbelohde粘度计Ubbelohde粘度计是一种常用的粘度测量仪器,适用于液体的粘度测量。
其基本原理是利用毛细管的流动特性来测量液体的粘度。
通过调整液体的温度,观察液体在毛细管中的流动速度,并结合毛细管的尺寸和长度等参数,就可以计算出液体的粘度数值。
2. Ostwald粘度计Ostwald粘度计是另一种常见的粘度测量仪器,适用于较稠的液体。
它的原理是利用细管内,液体通过的时间与粘度成正比。
当液体通过细管时,通过测量液体的流动时间,再结合细管的尺寸和液体的密度等参数,就可以计算出液体的粘度。
3. Brookfield粘度计Brookfield粘度计是一种广泛应用于工业的粘度测量仪器,适用于各种液体和半固体材料的粘度测量。
它的原理是利用转子在流体中的转动阻力来评估流体的粘度。
通过测量转子在液体中的转速和转动阻力,就可以得到流体的粘度数据。
流体的粘度
二、流体的流动形态与雷诺数
1、雷诺实验 为了研究流体流动时内部质点的运动情况及其影
响因素,1883年奧斯本•雷诺(Osborne Reynolds) 设计了“雷诺实验装置” 。
雷诺实验揭示了重要的流体流动机理,即流体在 流动过程中,存在着两种流动形态。
2020/3/23
2020/3/23
【单位】 SI制:m2/s; CGS制:cm2/s,用St【沲(duo)】表示。
1St 100cSt【厘沲】 104 m2 / s
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(4)影响粘度的因素
f (t、P)
①液体的粘度,随温度的升高而降低,压力对其影 响可忽略不计; ②气体的粘度,随温度的升高而增大,一般情况下 也可忽略压力的影响,但在极高或极低的压力条件 下需考虑其影响。 【注意】确定流体的粘度时,需根据其温度查找相 应的数据手册。
du dy
Pa ms
Pa s
m在一些工程手册中,Fra bibliotek度的单位常常用物理单位
制下的cP(厘泊)表示,其换算关系为:
1cP(厘泊)=0.01P(泊)=10-3 Pa·s
1Pa s 10P(泊) 1000cP(厘泊)
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(3)运动粘度 【定义】流体的动力粘度μ与密度ρ的比值,称为运 动粘度,以符号ν(nju:)表示,即:
dy
【结论】 流体层间的内摩擦力或剪应力与法向速度 梯度成正比。
2020/3/23
(6)牛顿型流体非牛顿型流体
【牛顿型流体】剪应力与速度梯度的关系符合牛顿 粘性定律的流体,包括所有气体和大多数液体; 【非牛顿型流体】不符合牛顿粘性定律的流体,如 高分子溶液、胶体溶液及悬浮液等。
流体的黏性和粘度
流体的黏性和粘度流体的黏性和粘度是物理学中重要的概念,在液体和气体动力学中起着关键的作用。
黏性是指流体内部分子间存在的相互作用力,而粘度是黏性的定量度量。
本文将详细解释流体黏性和粘度的概念,并探讨它们的应用和测量方法。
一、黏性与粘度的定义流体的黏性是指流体内部分子间相互作用力的一种性质。
黏性越大,分子间的牵引力越强,流体越难流动。
黏性的存在使得流体在受力作用下产生内摩擦,从而产生粘滞阻力。
黏性主要是由两种相互作用力引起的:分子之间的吸引力和分子之间的排斥力。
粘度是量化黏性的物理量,是指单位面积的流体在单位时间内流动的量。
粘度越大,流体越难流动,反之亦然。
粘度的单位通常用帕斯卡秒(Pa·s)或毫帕秒(mPa·s)来表示。
二、黏性和粘度的应用1. 流体力学黏性和粘度在流体力学中起着至关重要的作用。
当流体通过管道或空间中的任何限制或不均匀性时,黏度的存在导致了流动的阻力。
这种阻力会影响气体流动、液体流动以及物体在流体中的运动。
2. 工程应用黏性和粘度对于各种工程应用也非常重要。
例如,在工程设计中,需要考虑黏性和粘度因素,以确保润滑剂在机械部件之间的摩擦最小,减少能量损耗。
此外,汽油、润滑油和液态材料的黏度也是决定其使用性能和适用范围的重要因素。
三、黏性和粘度的测量黏性和粘度的测量方法有很多种,下面介绍几种常用的方法:1. 粘度计法粘度计是一种用于测量液体黏度的工具,基于流体通过测量装置时的运动阻力来确定粘度。
常见的粘度计有旋转式粘度计、杯式粘度计和奇异式粘度计。
2. 流速测量法流速测量法是通过测量在流体通过管道或通道时的时间和距离,计算出流体的平均速度和黏度。
这种方法适用于较稀薄的流体,如淡的溶液和染料。
3. 激励响应法激励响应法是通过在流体中施加一个激励(如震动或旋转),然后测量流体对激励的响应来计算粘度。
这种方法通常用于高粘度的流体或浆状物。
四、流体黏性和粘度的重要性流体的黏性和粘度对于理解流体力学、工程应用和科学研究都是至关重要的。
流体的粘性及粘度的概念
流体的粘性及粘度的概念流体的粘性是指流体内部分子之间的内聚力,也称为内摩擦力。
当流体流动时,由于分子间的内聚力作用,会使流体内部发生相对滑动,从而产生内部摩擦力,使得流体表现出一种阻碍流动的性质,这种性质就是流体的粘性。
而粘度则是用来表示流体粘性大小的物理量,也称为黏度。
粘度越大,表示流体的粘性越大,流体内部分子之间的内聚力越大,流体越难以流动,反之亦然。
粘性是流体的一种基本特性,对流体的性质和运动过程有着重要的影响。
在实际生活中,我们可以清楚地感受到不同流体的粘性差异。
比如,水和蜂蜜的流动性就存在明显的差异,这是由于它们的粘度不同造成的。
水是一种低粘度的流体,它具有很好的流动性,而蜂蜜则是一种高粘度的流体,其流动性很差。
因此,通过粘性的概念,我们可以更好地理解和掌握流体的性质和行为。
在物理学和工程学领域,粘性和粘度的概念也具有重要的应用价值。
首先,粘性和粘度是研究流体力学和流变学的重要概念。
通过测定流体的粘度,可以了解流体的流动特性,比如阻力大小、粘滞度等。
其次,粘性和粘度也是工程设计和生产过程中需要考虑的因素。
比如,在润滑油的选择和机械设备的设计中,需要根据流体的粘度来确定最佳的使用条件。
此外,在化工生产过程中,流体的粘度也是影响生产效率和产品质量的重要因素之一。
除此之外,粘度还对流体的稳定性和变形过程具有重要影响。
在一些情况下,流体的粘度可以抑制或增强流体的变形,从而影响流体的性质和行为。
此外,在地质、气象、生物等领域,流体的粘度也具有重要意义。
比如,在地球内部的岩浆运动中,岩浆的粘度可以影响地壳板块的运动方式;在大气环流中,大气的粘度可以影响风的受阻和扭曲;在生物体内,血液和淋巴液的粘度对于营养物质的输送和代谢有着重要的影响。
衡量流体粘度大小的常用物理量是动力粘度和运动粘度。
动力粘度是指单位面积上,单位时间内单位压力下单位长度内的流体流动速度梯度,通常用希来(Pa·s)作为单位。
流体的粘度名词解释
流体的粘度名词解释嘿,朋友们!今天咱来唠唠流体的粘度。
这玩意儿啊,就好像是流体的一种“脾气”。
你想想啊,水和蜂蜜,那差别可老大了吧!水那叫一个稀里哗啦,流起来顺畅得很,几乎没啥阻力。
这就好比是个好说话的人,干啥都干脆利落,不拖泥带水。
但蜂蜜可就不一样啦,黏糊糊的,流起来慢悠悠的,感觉它就是不情愿似的。
这像不像那种慢性子的人,做啥都慢悠悠的。
粘度呢,其实就是流体对流动的抵抗程度。
就好像你走路,在平地上走那多轻松啊,可要是让你在泥潭里走,是不是就费劲多啦?流体的粘度高,就像是在泥潭里流动,阻力大得很;粘度低呢,就像是在平地上,轻松自在。
咱平时生活里也能经常碰到和粘度有关的事儿。
比如说熬粥的时候,刚开始那水和米混在一起,粘度不高,能轻松搅动。
可等熬得久了,粥变得浓稠了,这时候粘度可就高啦,搅起来都得费点劲呢!再想想油漆,新打开的时候还比较稀,容易刷开,可要是放久了,变得黏黏的,刷起来可就没那么容易咯。
还有啊,汽车里的机油也和粘度有关呢!要是机油粘度不合适,那发动机工作起来都不顺畅,就像人干活没劲儿似的。
所以得根据不同的情况选择合适粘度的机油,这样汽车才能跑得欢实。
那为啥要了解流体的粘度呢?这用处可大啦!在工业生产中,比如石油化工啦、食品加工啦等等,都得考虑流体的粘度。
要是不了解,那生产过程可能就会出问题。
就好比你不知道前面是泥潭还使劲往前走,那不就陷进去啦?而且,科学家们研究流体的粘度还能发现好多有趣的现象和规律呢。
通过研究粘度的变化,能更好地理解流体的性质和行为。
总之啊,流体的粘度可不是个小事情,它和我们的生活、生产都息息相关。
可别小瞧了它哟!就这么个看似不起眼的东西,其实在很多地方都起着大作用呢!所以啊,咱得好好认识认识它,这样才能更好地利用它,让它为我们服务呀!原创不易,请尊重原创,谢谢!。
化工笔记——粘度,流体流动(层流,湍流),阻力损失
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二、流体流动的现象
阻力计算
1、沿程阻力计算 、
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二、流体流动的现象
阻力计算
1、沿程阻力计算 倾斜安装的直管阻力表现为总势能的减少; 倾斜安装的直管阻力表现为总势能的减少; 当水平安装时, 当水平安装时,流动阻力恰好等于两截面的压 强能之差。 强能之差。
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二、流体流动的现象
流型判据—— 流型判据——雷诺准数 ——雷诺准数 雷诺准数Re是一个无因次的数群。 雷诺准数Re是一个无因次的数群。大量的实 Re是一个无因次的数群 验结果表明,流体在直管内流动时: 验结果表明,流体在直管内流动时: Re≤2000时 流动为层流, 当Re≤2000时,流动为层流,此区称为层 流区; 流区; Re≥4000时 一般出现湍流, 当Re≥4000时,一般出现湍流,此区称为 湍流区; 湍流区; 流动可能是层流, 当2000< Re <4000 时,流动可能是层流, 也可能是湍流
一、粘度(黏度) 粘度(黏度)
粘度的定义
不同流体的流动性能不同, 不同流体的流动性能不同,是因为流体内部质 点间做相对运动时存在不同的内摩擦力。 点间做相对运动时存在不同的内摩擦力。 质点:有质量,无体积和形状的点。 质点:有质量,无体积和形状的点。用来代替 物体的有质量的点,理想模型,实际不存在。 物体的有质量的点,理想模型,实际不存在。 粘性:表示流体流动时产生内摩擦力的特性。 粘性:表示流体流动时产生内摩擦力的特性。 实际流体都具有粘性,差别很大。如空气和水, 实际流体都具有粘性,差别很大。如空气和水, 粘性较小;甘油粘性较大。 粘性较小;甘油粘性较大。
流体力学中的流体粘度与黏滞阻力
流体力学中的流体粘度与黏滞阻力在流体力学中,流体的粘度是一个重要的参数,它描述了流体的内部黏性特性。
粘度与黏滞阻力密切相关,对于理解流体流动行为和进行流体力学分析至关重要。
一、流体粘度的定义和表达式流体的粘度是流体抵抗形变或流动的能力,即流体流动过程中分子间相互作用产生的阻力。
粘度的定义可以描述为单位面积上的切应力与速度梯度之间的比值:η=τ/(du/dy)其中,η表示粘度,τ表示切应力,du/dy表示速度梯度。
粘度的单位通常使用帕斯卡秒(Pa·s)或者Poise(P)来表示。
二、流体粘度的分类根据流体性质和分子结构,流体的粘度可以分为两种类型:牛顿流体和非牛顿流体。
1. 牛顿流体牛顿流体的粘度独立于应力状态和应变速率,即其粘度在流动过程中保持不变。
例如水、空气等流体,它们的黏度随温度的变化较小。
2. 非牛顿流体非牛顿流体的粘度随应力状态和应变速率的变化而变化。
其中,剪切变稀的非牛顿流体被称为“伪塑性流体”,如牛奶、液体巧克力等;剪切变稠的非牛顿流体被称为“伪塑性流体”,如果冻、碳纤维复合材料等。
三、流体粘度的影响因素流体的粘度受到多种因素的影响,主要包括温度、压力和流体自身的特性。
1. 温度影响通常情况下,流体的粘度随温度的升高而降低,因为高温时分子热运动加剧,分子间相互作用减弱,流体的流动性增强。
2. 压力影响对于大多数流体来说,压力的变化并不显著地影响其粘度。
但对于高压下的高粘度流体,压力增加可导致流体粘度的明显增加。
3. 流体特性不同类型的流体由于分子间相互作用不同,其粘度特性也不同。
例如聚合物溶液、胶体等特殊流体具有较高的粘度。
四、黏滞阻力与流体粘度黏滞阻力是流体中物体运动时受到的阻力,它与流体的粘度密切相关。
根据斯托克斯定律,当物体在粘度为η的流体中以速度v运动时,受到的黏滞阻力F可以表示为:F=6πηrv其中,r表示物体的半径,v表示物体的速度。
可见,黏滞阻力与流体的粘度成正比,随着粘度的增加,黏滞阻力也随之增加。
化工笔记——粘度,流体流动(层流,湍流),阻力损失
二、流体流动的现象
两种流型——层 流与湍流
1、层流(或滞流) 流体质点仅沿着与 管轴平行的方向作 直线运动,质点无 径向脉动,质点之 间互不混合;
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二、流体流动的现象
两种流型——层流与湍流
2、湍流(或紊流) 流体质点除了沿管轴方向向前流动外,还有径 向脉动,各质点的速度在大小和方向上都随时 变化,质点互相碰撞和混合 在自然间中,我们常遇到流体作湍流,如江河 急流、空气流动、烟囱排烟等都是湍流
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一、粘度(黏度)
粘度的定义
粘性是流动性的反面,粘性越大,流动性越小。
流体产生阻力的根源:由于流体具有粘性,流 动时流体克服内摩擦力做功,将流体的一部分 机械能转变为热能而损耗。
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一、粘度(黏度)
粘度的定义
粘度是反映流体粘性大小的物理量。 同样流动情况下,流体的粘度越大,流体流动 时产生的内摩擦力越大。 粘度是流体的物性之一,由实验测定。与流体 种类、温度、压力有关。 液体粘度随温度升高而降低,压力忽略。 气体粘度随温度升高而增大,极高或极低压力 时考虑其影响。
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二、流体流动的现象
流型判据——雷诺准数
习题1, 解:从附表查得20℃水的密度为998.2kg/m3,粘度 为1.005×10-3Pa.s 管内径 d=(60-2×3.5)mm=53mm 水流速 u=V秒 /(πd2)/4=(15/3600)/(0.785×0.0532)m/s=1. 89m/s 雷诺数 Re=duρ/μ=(0.053×998.2×1.89)/ (1.005×10-3)=9.95×104>4000 所以水在管路流动为湍流。
流体力学中的粘滞力与流体黏度分析
流体力学中的粘滞力与流体黏度分析流体力学是研究流体运动规律的学科,广泛应用于工程领域以及自然界的许多现象解释。
粘滞力和流体黏度是流体力学中重要的概念,对于理解流体的性质和研究流体的运动至关重要。
一、粘滞力的概念和特性粘滞力是指流体内部分子间相互作用力导致的阻碍流体运动的力。
在流体运动过程中,流体分子之间会发生相互的碰撞,这些碰撞力会产生粘滞力。
流体内部分子之间的相互作用力越强,粘滞力就越大。
粘滞力的特性包括:与速度梯度有关、与接触面积有关、与流体粘度有关。
速度梯度是指流体内的不同层面上速度的变化率。
当流体速度梯度越大时,粘滞力就越大。
接触面积越大,粘滞力也会增加。
流体粘度是粘滞力的一个基本参数,它代表了流体抵抗剪切应力的能力。
流体粘度越大,流体的粘滞力也就越大。
二、流体黏度的定义和计量方法流体黏度是流体的一种性质,用来描述流体内不同层面上运动速度的差异。
它是衡量流体抵抗剪切应力的能力,也是流体抵抗粘滞力的能力。
流体黏度的定义是:单位面积上单位切向力与单位切线速度梯度的比值。
在SI 国际单位制中,流体黏度的单位是帕斯卡秒(Pa·s)或牛顿秒(N·s/m^2)。
流体黏度的计量方法包括旋转法、滑移法和绕管法等。
它们都是通过测量流体被施加剪切应力后的速度变化,从而推导出流体黏度的数值。
三、流体黏度的应用流体黏度的数值可以用来判断流体的流动性质以及其在工程领域中的应用。
粘度较小的流体被称为低粘度流体,如汽油和乙醇。
它们在流动时的阻力相对较小,适合用于高速流动的场合。
相反,粘度较大的流体被称为高粘度流体,如胶体和石油。
它们在流动时的阻力相对较大,适合用于粘附和吸附作用较强的场合。
流体黏度在工程领域中的应用广泛,例如在润滑学中,流体黏度的选择直接影响机械设备的运行效果。
在油田勘探中,流体黏度的理解和控制对于油井的开采非常重要。
此外,在航空航天领域、水利工程、化学工程等领域中,也需要精确地测量和控制流体黏度。
常见液体粘度资料及数据参考表
常见介质的粘度资料及数据参考表
粘度就是液体的内摩擦。
润滑油受到外力作用而发生相对移动时,油分子之间产生的阻力,使润滑油无法进行顺利流动,其阻力大小称为粘度。
流体粘度与温度有关。
1)运动粘度①流体的绝对粘度与同温度下该流体的密度的比值称运动粘度。
②是指流体剪切应力与剪切速率之比。
它是这种流体在重力作用下流动阻力的尺度,运动粘度的单位是mm2/S。
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)
2)动力粘度:动力粘度是使用单位距离的单位面积液层,产生单位流速所需之力。
在国际单位制中,动力粘度单位是毫帕斯卡 .秒(pa.s)。
运动粘度和动力粘度是评定润滑油粘度的两项指标。
动力粘度越小,低温流动性越好;反之,润滑油低温流动性越差。
而运动粘度越小,润滑油粘度越低,运动粘度越大,润滑油粘度越
高
运动粘度=动力粘度/密度
粘度测量单位常用的有厘泊cP,泊P等,其换算过程:
1厘泊(1cP)=1毫帕斯卡 .秒(1mPa.s) 100厘泊(100cP)=1泊(1P)
特别注意:表中数据仅供参考,如要求特别严格,请按照实际情况来界定。
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福特杯
方法:測量定容之流體流出嘴管所 需的時間
測量單位:秒 福特杯尺寸與嘴管直徑
優點:便宜簡易 缺點:溫度控制、不是用非牛頓流 體 應用:油漆調整黏稠度
落球式黏度計
27
毛細管式黏度計 轉盤式黏度計
轉盤式黏度計─定速vs.定力距 28
轉盤式黏度計─定速 轉盤式黏度計─定力距 轉盤式黏度計─感應器
當面版出現ERROR, 並出現嗶聲時,表示 測量值超出範圍,請 立即更換轉速或轉盤 (請按照前述步驟執 行更換)。 若為出現ERROR,但 是嗶聲時,請檢查受 測液面高過於轉盤之 細軸部位。
15
若出現其他問題,請立即停 止操作,速速回報授課老 師!!
流體表現類別
16
牛頓流體(Newtonian fluid)
膨脹性流體(dilatant fluid)
剪切變率增加率大於剪切應力。 剪切應力與剪切應變作用圖通過原 點。 高濃度懸浮物流體流動發生時,流 體體機會膨脹。 代表性食品:巧克力醬、高固形物 含量流體,生麵粉漿。
流體作用曲線
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黏度作用曲線 牛頓流體作用曲線 假性塑狀流體作用曲線
20
假性塑狀流體結構因素 假性塑狀流體結構因素 假性塑狀流體結構因素
非牛頓流體之黏度無法定義 當流體遵從牛頓定義時,其非牛頓流 體之牛頓係數可有實驗結果計算求得。
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影響黏度之因素─溫度
11
黏度與壓力 黏度與流速 影響黏度之因素─固形物濃度
12
影響黏度之因素─分子量
Brookfield viscometer 黏度劑操作
實驗三、溶液溫度及濃度對 黏度之影響
Brookfield 黏度計操作介紹
13
Brookfield 黏度計操作介紹
先前作業
機台保持水平
使用110V電源
主機後有總開關(如電腦 主機),請以此進行開關 機,切忌不要直接拔除電 源線。
開機後,請勿裝置測試轉 盤,機台會要求進行“自 動測試(autotest)”,請 按start以便機台自行校 正。
Brookfield 黏度計操作介紹
降伏應力曲線圖
各種流體食物之降伏應力
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黏流性質(thixotropy)
具時間依存性表現 觸變性
靜止─膠體狀態 攪拌─液化
分子
聚集 結構化
黏流性質時間作用曲線
黏流性質攪拌前後時間作用曲線
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黏流性質流體表現曲線 黏流性質vs.非黏流性質
流體黏度之測量方法
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簡易 快速 便宜 易清洗
徒手
福特杯(Ford cup)
剪切變率對剪切應力成比 例相關
直線相關
在層流的範圍內,剪切率 與黏度互不影響。
牛頓流體黏度不會隨著剪切 應力變化而變化
單純流體為牛頓流體;含 有多種成分或雜質為非牛 頓流體。
流體流速
非牛頓流體 大部分液態或半液態食品均
為非牛頓流體
17
塑性流體(plastic fluid)
又稱為賓漢流體(Bingham fluid) 降伏應力(yield stress)
剪切應力與剪切變率之作用曲線不會 通過原點
代表性食品:美乃滋、發泡奶油、 發泡蛋白,乳瑪林
牛頓流體與塑性流體
維持不變 作用圖不經原點 低剪切變率範圍 內之作用圖為曲 線
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假性塑性流體(pseudoplastic fluid)
剪切應力的增加速率較剪切變率還 高。 其剪切應力與剪切變率作用圖通過 原點。 許多假性塑性流體於低剪切變率區 (牛頓區)時,呈牛頓流體現象。 代表性食品:沙拉醬。
29
轉盤式黏度計─感應器
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膨脹流體作用曲線
實驗四、牛頓液體與非牛頓 液體之測量
所有設定方法請參照實驗三。 流體
生麵粉漿 蕃茄醬 高果糖漿 100%柳橙果汁(還原果汁)
分別選擇適當之轉盤 請更改轉速-由低到高 紀錄轉速及黏度值
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請依照測驗結果於 雙對數表紙作圖。
橫軸為轉速
縱軸為黏度讀數 於結果數值求取斜 率(n)。
n=1 牛頓流體 n<1 假性塑性流體 n>1 膨脹性流體
100cP=1P 水於20℃下動態黏度為1cP 流動性(fluidity):為動態黏 度之倒數
動黏(滯)度
為動態黏度除以流體密度 測量單位:司托克stoke(m2/s)
動態黏度=(黏度/密度)
以流出式黏度計測量 常用於石化工業流體 不常用於食品項目
其比重變化大
9
常見的流體之黏度
相對黏度與表現黏度
相對黏度(relative viscosity):溶液 黏度與純溶劑黏度之比值 表現黏度(apparent viscosity):利 用牛頓流體來表現非牛頓流體之黏 度
剪切變率(shear rate)
類別 shear rate s-1
因剪切應力作用,其 薄膜 剪切應變隨時間變化 口腔 之速率。 單位為每秒(1/s) 傾流
混合機
0.1 50 10-100 100-1000
果汁機 >1000
4
平行平板模組
5
管道中流體之流速
層流與擾流
層流:流體成 流線性流動 擾流:流體之 流量及方向成 不定性之速率 流動
牛頓模式
2
牛頓液體
彈性固體及黏性液體之不同流體行為
理想黏性
牛頓定律
黏彈性 液/固體
理想彈性
虎克定律
水、油
食物
鋼條、橡皮
剪切應力
剪切應力(shear stress):與受力面 成正切的應力分量
方向向量 強度向量 流體受剪切應力作用時,會導致變形 或位移。 測量單位:帕司卡(pascal—N/m2)
3
14
調整機台高度 轉盤之細軸部分必須 淹沒於受測液體中。 當受測液體非常黏稠 時,請先將轉盤置入 受測液體內,再安裝 置軸承上。以避免產 生氣泡影響實驗結 果。 測量時,5~10秒 內,會達到穩定,請 紀錄轉速及測量值 (mPa)。
測量同時需更改轉 速時,僅需按上下 鍵,作修正即可。 若要更改轉盤時, 需先按enter,此時 機台會自動停止, 再以上下鍵選擇適 當轉盤,再依設定 步驟分別設定轉 速,進行測試。
測試程式設定
當自動測試完畢,面版會 出現設定的空白畫面。
選擇轉盤
以上下件選擇適當轉盤
R2
R7
完成後按enter
選擇轉速
以上下件選擇適當轉盤
10
100
完成後按enter
以左手固定測試 軸承,切忌拉扯 或搖晃,以免損 壞軸心。 再將所設定之轉 盤,順時鐘方向 安裝於軸承上 (逆時鐘為卸裝 轉盤)。 安裝完成後按 start開始操作。
流體與黏度
國立澎湖科技大學 食品科學系 張弘志 老師
流體學
Rheology
物質流體及變形行為科學 Rheos=流體
Rheometry
測試流體特性之儀器及方法
流體特性測量
食材特性
品管
流體力學
研究
研發
1
彈性變形vs.流體行為
彈性特質─變形 模式:彈簧
橡皮筋 鋼條 玻璃Biblioteka 黏度特質─流體 模式:擠壓
水 油
彈性模式
此流體容易產生過熱或 過冷現象。
擾流雷諾係數臨界直
a圖 Re=1700 b圖Re=2500 c圖Re=5000 d圖 Re=400,000 臨界值2200-2500
黏度定義
流體產生流動的阻力
黏度方程式
8
動力黏度
黏度、絕對黏度 流體之內摩擦力或抗流體之力 量 測量單位:Pa.s(帕司卡)或 Poise(P泊) 低黏度流體以cP為測量單位
6
層流與擾流
層流發生於低流動速率之流 體。 擾流發生於高流動速率之流 體。 牛頓流體僅發生於層流流 體,而於擾流中不會產生。 當剪應變率非常高時,牛頓 亦體會產生非牛頓流體現 象。
層流與擾流
層流與擾流
7
雷諾係數
雷諾係數主要決定形成 擾流之最低數值。 當流體為純物質時(未 含任何微粒性雜質), 其雷諾係數可能高於擾 流臨界值。