流体各种单位换算

流体各种单位换算
粘度及换算公式
液体在外力作用下流动时，由于液体分子间的内聚力而产生一种阻碍液体分子之间进行相对运动的内摩擦力，液体的这种产生内摩擦力的性质称为液体的粘性。

由于液体具有粘性，当流体发生剪切变形时，流体内就产生阻滞变形的内摩擦力，由此可见，粘性表征了流体抵抗剪切变形的能力。

处于相对静止状态的流体中不存在剪切变形，因而也不存在变形的抵抗，只有当运动流体流层间发生相对运动时，流体对剪切变形的抵抗，也就是粘性才表现出来。

粘性所起的作用为阻滞流体内部的相互滑动，在任何情况下它都只能延缓滑动的过程而不能消除这种滑动。

粘性的大小可用粘度来衡量，粘度是选择液压用流体的主要指标，是影响流动流体的重要物理性质。

当液体流动时，由于液体与固体壁面的附着力及流体本身的粘性使流体内各处的速度大小不等，以流体沿如图1-4所示的平行平板间的流动情况为例，设上平板以速度u
向右运动，下平板固定不动。

紧贴于上平板上的流体粘附于上平板上，其速度与上平板相同。

紧贴于下平板上的流体粘附于下平板图
1-4液体的粘性示意图上，其速度为零。

中间流体的速度按线性分布。

我们把这种流动看成是许多无限薄的流体层在运动，当运动较快的流体层在运动较慢的流体层上滑过时，两层间由于粘性就产生内摩擦力的作用。

根据实际测定的数据所知，流体层间的内摩擦力F与流体层的接触面积A及流体层的相对流速du成正比，而与此二流体层间的距离dz成反比，即：
F=μAdu/dz
以τ=F/A表示切应力，则有：
τ＝μdu/dz (1-1)
式中：μ为衡量流体粘性的比例系数，称为绝对粘度或动力粘度；du/dz表示流体层间速度差异的程度，称为速度梯度。

上式是液体内摩擦定律的数学表达式。

当速度梯度变化时，μ为不变常数的流体称为牛顿流体，μ为变数的流体称为非牛顿流体。

除高粘性或含有大量特种添加剂的液体外，一般的液压用流体均可看作是牛顿流体。

流体的粘度通常有三种不同的测试单位。

(1)绝对粘度μ。

绝对粘度又称动力粘度，它直接表示流体的粘性即内摩擦力的大小。

动力粘度μ在物理意义上讲，是当速度梯度du/dz=1时，单位面积上的内摩擦力的大小，即：
动力粘度的国际(SI)计量单位为牛顿·秒/米2，符号为 N·s/m2，或为帕·秒，符号为 Pa·s。

(2)运动粘度ν。

运动粘度是绝对粘度μ与密度ρ的比值：
ν=μ/ρ (1-3)
式中：ν为液体的动力粘度，m2/s；ρ为液体的密度，kg/m3。

运动粘度的SI单位为米2/秒，m2/s。

还可用CGS制单位：斯(托克斯)，St斯的单位太大，应用不便，常用1%斯，即1厘斯来表示，符号为cSt，故：1cSt =10-2St =10-6m2/s
运动粘度ν没有什么明确的物理意义，它不能像μ一样直接表示流体的粘性大小，但对ρ值相近的流体，例如各种矿物油系液压油之间，还是可用来大致比较它们的粘性。

由于在理论分析和计算中常常碰到绝对粘度与密度的比值，为方便起见才采用运动粘度这个单位来代替μ/ρ。

它之所以被称为运动粘度，是因为在它的量纲中只有运动学的要素长度和时间因次的缘故。

机械油的牌号上所标明的号数就是表明以厘斯为单位的，在温度50℃时运动粘度ν的平均值。

例如10号机械油指明该油在50℃时其运动粘度ν的平均值是10cSt。

蒸馏水在20.2℃时的运动粘度ν恰好等于1cSt，所以从机械油的牌号即可知道该油的运动粘度。

例如20号油说明该油的运动粘度约为水的运动粘度的20倍，30号油的运动粘度约为水的运动粘度的30倍，如此类推。

动力粘度和运动粘度是理论分析和推导中经常使用的粘度单位。

它们都难以直接测量，因此，工程上采用另一种可用仪器直接测量的粘度单位，即相对粘度。

(3)相对粘度。

相对粘度是以相对于蒸馏水的粘性的大小来表示该液体的粘性的。

相对粘度又称条件粘度。

各国采用的相对粘度单位有所不同。

有的用赛氏粘度，有的用雷氏粘度，我国采用恩氏粘度。

恩氏粘度的测定方法如下：测定200cm3某一温度的被测液体在自重作用下流过直径2.8mm小孔所需的时
间t
A ，然后测出同体积的蒸馏水在20℃ 时流过同一孔所需时间t
B
(t
B
=50～52s)，t
A
与t
B
的比值即为流体的恩氏粘度值。

恩氏粘度用符号°E表示。

被测
液体温度t℃时的恩氏粘度用符号°Et表示。

°Et = t
A /t
B
(1-4)
工业上一般以20℃、50℃和100℃ 作为测定恩氏粘度的标准温度，并相应地以符号
°E
20、°E
50
和°E
100
来表示。

知道恩氏粘度以后，利用下列的经验公式，将恩氏粘度换算成运动粘度。

ν=7.31°E-6.31/°E×10-6 (1-5)
为了使液体介质得到所需要的粘度，可以采用两种不同粘度的液体按一定比例混合，混合后的粘度可按下列经验公式计算。

°E＝[a°E
1+b°E
2
-c(°E
1
-°E
2
)]/100 (1-6)
式中：°E为混合液体的恩氏粘度；°E
1，°E
2
分别为用于混合的两种油液的恩氏粘度，
°E
1＞°E
2
；a，b分别为用于混合的两种液体°E
1
、°E
2
各占的百分数，a+b=100；c为与a、b有关的实验系数，见表1-2。

表1-2 系数 c 的值
时，粘度值的变化很小，可以不考虑。

当液体所受的压力加大时，分子之间的距离缩小，内聚力增大，其粘度也随之增大。

因此，在压力很高以及压力变化很大的情况下，粘度值的变化就不能忽视。

在工程实际应用中，当液体压力在低于50MPa的情况下，可用下式计算其粘度：
νp=ν0(1+αp) (1-7)
式中：νp为压力在p(Pa)时的运动粘度；ν
为绝对压力为1个大气压时的运动粘度；p为压力(Pa)；α为决定于油的粘度及油温的系数，一般取α=(0.002～0.004)×10-5，1/Pa。

(5)温度对粘度的影响。

液压油粘度对温度的变化是十分敏感的，当温度升高时，其分子之间的内聚力减小，粘度就随之降低。

不同种类的液压油，它的粘度随温度变化的规律也不同。

我国常用粘温图表示油液粘度随温度变化的关系。

对于一般常用的液压油，当运动粘度不超过76mm2/s，温度在30～150℃ 范围内时，可用下述近似公式计算其温度为t℃的运动粘度：
νt=ν50(50/t)n (1-8)
式中：ν
t 为温度在t℃时油的运动粘度；ν
50
为温度为50℃时油的运动粘度；n为粘温指数。

粘温指数n随油的粘度而变化，其值可参考表1-3。

油品常用单位换算
体积换算
1美吉耳（gi）=0.118升（1） 1美品脱（pt）=0.473升（1）1美夸脱（qt）=0.946升（1） 1美加仑（gal）=3.785升（1）1桶（bbl）=0.159立方米（m3）=42美加仑（gal）
1英亩·英尺＝1234立方米（m3）
1立方英寸（in3）=16.3871立方厘米（cm3）
10亿立方英尺（bcf）=2831.7万立方米（m3）
1万亿立方英尺（tcf）=283.17亿立方米（m3）
1百万立方英尺（MMcf）＝2.8317万立方米（m3）
1千立方英尺（mcf）=28.317立方米（m3） 1英加仑（gal）=4.546升（1）1立方英尺（ft3）=0.0283立方米（m3）=28.317升（liter）
1立方米（m3）=1000升（liter）=35.315立方英尺（ft3）=6.29桶（bbl）
质量换算
1长吨（long ton）=1.016吨（t） 1千克（kg）=2.205磅（lb）1磅（lb）=0.454千克（kg）[常衡] 1盎司（oz）=28.350克(g) 1短吨（sh.ton）=0.907吨（t）=2000磅（lb）
1吨（t）=1000千克（kg）=2205磅（lb）=1.102短吨（sh.ton）
=0.984长吨（long ton）
密度换算
1磅/（lb/ft3）=16.02千克/米3（kg/m3）
API度＝141.5/15.5℃时的比重－131.5
1磅/英加仑（lb/gal）=99.776千克/米3（kg/m3）
1波美密度（B）＝140/15.5℃时的比重－130
1磅/英寸3（lb/in3）=27679.9千克/米3（kg/m3）
1磅/美加仑（lb/gal）=119.826千克/米3（kg/m3）
1磅/（石油）桶（lb/bbl）=2.853千克/米3（kg/m3）
1千克/米3（kg/m3）=0.001克/厘米3（g/cm3）=0.0624磅/英尺3（lb/ft3）运动粘度换算
1斯（St）=10-4米2/秒（m2/s）=1厘米2/秒（cm2/s）
1英尺2/秒（ft2/s）=9.29030×10-2米2/秒（m2/s）
1厘斯（cSt）=10-6;米2/秒（m2/s）=1毫米2/秒（mm2/s）
动力粘度换算
动力粘度 1泊（P）＝0.1帕·秒（Pa·s） 1厘泊（cP）=10-3帕·秒（Pa·s）
1磅力秒/英尺2（lbf·s/ft2）=47.8803帕·秒（Pa·s）
1千克力秒/米2（kgf·s、m2）=9.80665帕·秒（Pa·s）
力换算
1牛顿（N）＝0.225磅力（lbf）=0.102千克力（kgf）
1千克力（kgf）=9.81牛（N）
1磅力（lbf）=4.45牛顿（N） 1达因（dyn）=10-5牛顿（N）
温度换算
K＝5/9（°F+459.67） K=℃+273.15
n℃=(5/9·n+32) °F n°F=[(n-32)×5/9]℃
1°F=5/9℃（温度差）
压力换算
压力 1巴（bar）=105帕（Pa） 1达因/厘米2（dyn/cm2）=0.1帕（Pa）1托（Torr）=133.322帕（Pa） 1毫米汞柱（mmHg）=133.322帕（Pa）1毫米水柱（mmH2O）=9.80665帕（Pa） 1工程大气压=98.0665千帕（kPa）
1千帕（kPa）=0.145磅力/英寸2（psi）=0.0102千克力/厘米2（kgf/cm2）
=0.0098大气压（atm）
1磅力/英寸2（psi）=6.895千帕（kPa）=0.0703千克力/厘米2（kg/cm2）
=0.0689巴（bar）=0.068大气压（atm）
1物理大气压（atm）=101.325千帕（kPa）=14.696磅/英寸2（psi）
=1.0333巴（bar）
传热系数换算
1千卡/米2·时（kcal/m2·h）=1.16279瓦/米2（w/m2）1千卡/（米2·时·℃）〔1kcal/(m2·h·℃)〕
＝1.16279瓦/（米2·开尔文）〔w/(m2·K)〕
1英热单位/（英尺2·时·°F）〔Btu/(ft2·h·°F)〕=5.67826瓦/（米2·开尔文）〔（w/m2·K）〕
1米2·时·℃/千卡（m2·h·℃/kcal）
=0.86000米2·开尔文/瓦（m2·K/W）
热导率换算
1千卡（米·时·℃）〔kcal/(m·h·℃)〕
＝1.16279瓦/（米·开尔文）〔W/(m·K)〕
1英热单位/（英尺·时·°F）〔But/(ft·h·°F)
＝1.7303瓦/（米·开尔文）〔W/(m·K)〕
比容热换算
1千卡/（千克·℃）〔kcal/(kg·℃)〕
＝1英热单位/（磅·°F）〔Btu/(lb·°F)〕
＝4186.8焦耳/（千克·开尔文）〔J/（kg·K）〕
热功换算
1卡（cal）=4.1868焦耳（J） 1大卡=4186.75焦耳（J）1千克力米（kgf·m）=9.80665焦耳（J）
1英热单位（Btu）＝1055.06焦耳（J）
1千瓦小时（kW·h）=3.6×106焦耳（J）
1英尺磅力（ft·lbf）=1.35582焦耳（J）
1米制马力小时（hp·h）=2.64779×106焦耳（J）
1英马力小时（UKHp·h）=2.68452×106焦耳
1焦耳＝0.10204千克·米
＝2.778×10－7千瓦·小时
＝3.777×10－7公制马力小时
＝3.723×10－7英制马力小时
＝2.389×10－4千卡
＝9.48×10－4英热单位
功率换算
1英热单位/时（Btu/h）=0.293071瓦（W）
1千克力·米/秒（kgf·m/s）=9.80665瓦（w）
1卡/秒（cal/s）＝4.1868瓦（W） 1米制马力（hp）=735.499瓦（W）速度换算
1英里/时（mile/h）=0.44704米/秒（m/s）
1英尺/秒（ft/s）=0.3048米/秒（m/s）
渗透率换算
1达西＝1000毫达西 1平方厘米（cm2）＝9.81×107达西地温梯度换算
1°F/100英尺＝1.8℃/100米（℃/m）
1℃/公里＝2.9°F/英里（°F/mile）=0.055°F/100英尺（°F/ft）
油气产量换算
比容热换算
1千卡/（千克·℃）〔kcal/(kg·℃)〕
＝1英热单位/（磅·°F）〔Btu/(lb·°F)〕
＝4186.8焦耳/（千克·开尔文）〔J/（kg·K）〕
热功换算
1卡（cal）=4.1868焦耳（J） 1大卡=4186.75焦耳（J）
1千克力米（kgf·m）=9.80665焦耳（J）
1英热单位（Btu）＝1055.06焦耳（J）
1千瓦小时（kW·h）=3.6×106焦耳（J）
1英尺磅力（ft·lbf）=1.35582焦耳（J）
1米制马力小时（hp·h）=2.64779×106焦耳（J）
1英马力小时（UKHp·h）=2.68452×106焦耳
1焦耳＝0.10204千克·米
＝2.778×10－7千瓦·小时
＝3.777×10－7公制马力小时
＝3.723×10－7英制马力小时
＝2.389×10－4千卡
＝9.48×10－4英热单位
功率换算
1英热单位/时（Btu/h）=0.293071瓦（W）
1千克力·米/秒（kgf·m/s）=9.80665瓦（w）
1卡/秒（cal/s）＝4.1868瓦（W） 1米制马力（hp）=735.499瓦（W）
速度换算
1英里/时（mile/h）=0.44704米/秒（m/s）
1英尺/秒（ft/s）=0.3048米/秒（m/s）
渗透率换算
1达西＝1000毫达西 1平方厘米（cm2）＝9.81×107达西地温梯度换算
1°F/100英尺＝1.8℃/100米（℃/m）
1℃/公里＝2.9°F/英里（°F/mile）=0.055°F/100英尺（°F/ft）
油气产量换算
1桶（bbl）=0.14吨（t）（原油，全球平均）
1万亿立方英尺/日（tcf/d）
=283.2亿立方米/日（m3/d）
=10.336万亿立方米/年（m3/a）
10亿立方英尺/日（bcf/d）
=0.2832亿立方米/日（m3/d）
=103.36亿立方米/年（m3/a）
1百万立方英尺/日（MMcf/d）
=2.832万立方米/日（m3/d）
=1033.55万立方米/年（m3/a）
1千立方英尺/日（Mcf/d）
=28.32立方米/日（m3/d）
=1.0336万立米/年（m3/a）
1桶/日（bpd）=50吨/年（t/a）（原油，全球平均）
1吨（t）=7.3桶（bbl）(原油，全球平均)
气油比换算
1立方英尺/桶（cuft/bbl）=0.2067立方米/吨（m3/t）
热值换算
1桶原油＝5.8×106英热单位（Btu）
1吨煤=2.406×107英热单位（Btu）
1立方米湿气＝3.909×104英热单位（Btu）
1千瓦小时水电＝1.0235×104英热（Btu）
1立方米干气＝3.577×104英热单位（Btu）（以上为1990年美国平均热值）（资料来源：美国国家标准局）
热当量换算
1桶原油＝5800立方英尺天然气（按平均热值计算）
1立方米天然气＝1.3300千克标准煤
1千克原油＝1.4286千克标准煤
常用压力单位换算表
各种粘度标准换算。