粘度有哪些單位?換算關(guān)系如何?
流體在流動(dòng)時(shí),相鄰流體層間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng),則該兩流體層間會(huì)產(chǎn)生摩擦阻力,稱為粘滯力。粘度是用來衡量粘滯力大小的一個(gè)物性數(shù)據(jù)。其大小由物質(zhì)種類、溫度、濃度等因素決定。
粘度一般是動(dòng)力粘度的簡稱,其單位是帕·秒(Pa·s)或毫帕·秒(mPa·s)。粘度分為動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度、相對(duì)粘度,三者有區(qū)別,不能混淆。
粘度還可用涂—4或涂—1杯測(cè)定,其單位為秒(s)。
(動(dòng)力)粘度符號(hào)是μ,單位是帕斯卡秒(Pa·s)
由下式定義:L=μ·μ0/h
μ0——平板在其自身的平面內(nèi)作平行于某一固定平壁運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度
h——平板至固定平壁的距離。但此距離應(yīng)足夠小,使平板與固定平壁間的流體的流動(dòng)是層流
L——平板運(yùn)動(dòng)過程中作用在平板單位面積上的流體摩擦力
運(yùn)動(dòng)粘度符號(hào)是v ,運(yùn)動(dòng)粘度是在工程計(jì)算中,物質(zhì)的動(dòng)力粘度與其密度之比,其單位為:(m2/s)。單位是二次方米每秒(m2/s)
v=μ/p
粘度有動(dòng)力粘度,其單位:帕斯卡秒(Pa·s);在石油工業(yè)中還使用"恩氏粘度",它不是上面介紹的粘度概念。而是流體在恩格拉粘度計(jì)中直接測(cè)定的讀數(shù)。
粘度的度量方法分為****粘度和相對(duì)粘度兩大類。****粘度分為動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度兩種;相對(duì)粘度有恩氏粘度、賽氏粘度和雷氏粘度等幾種表示方法。
1、動(dòng)力粘度η在流體中取兩面積各為1m2,相距1m,相對(duì)移動(dòng)速度為1m/s時(shí)所產(chǎn)生的阻力稱為動(dòng)力粘度。單位Pa.s(帕.秒)。過去使用的動(dòng)力粘度單位為泊或厘泊,泊(Poise)或厘泊為非法定計(jì)量單位。
1Pa.s=1N.s/m2=10P泊=10的3次方cp=1Kcps
ASTM D445標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定用運(yùn)動(dòng)粘度來計(jì)算動(dòng)力粘度,即η=ρ.υ式中 η-動(dòng)力粘度,Pa.s期目標(biāo)制 ρ-密度,kg/m3 υ-運(yùn)動(dòng)粘度,m2/s 我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T506-82為潤滑油低溫動(dòng)力粘度測(cè)定法。該法使用于測(cè)定潤滑油和深色石油產(chǎn)品的低溫(0~-60℃)動(dòng)力粘度。在嚴(yán)格控制溫度和不同壓力條件下,測(cè)定一定體積的試樣在已標(biāo)定常數(shù)的毛細(xì)管粘度計(jì)內(nèi)流過所需的時(shí)間,秒。由試樣在毛細(xì)管流過的時(shí)間與毛細(xì)管標(biāo)定常數(shù)和平均壓力的乘積,計(jì)算動(dòng)力粘度,單位為Pa.s。該方法重復(fù)測(cè)定兩個(gè)結(jié)果的差數(shù)不應(yīng)超過其算術(shù)平均值的±5%。
2、運(yùn)動(dòng)粘度υ流體的動(dòng)力粘度η與同溫度下該流體的密度ρ的比值稱為運(yùn)動(dòng)粘度。它是這種流體在重力作用下流動(dòng)阻力的度量。在國際單位制(SI)中,運(yùn)動(dòng)粘度的單位是m2/s。過去通常使用厘斯(cSt)作運(yùn)動(dòng)粘度的單位,它等于10-6m2/s,(即1cSt=1mm2/s。
運(yùn)動(dòng)粘度通常用毛細(xì)管粘度計(jì)測(cè)定。在嚴(yán)格的溫度和可再現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)壓頭下,測(cè)定一定體積的液體在重力作用下流過標(biāo)定好的毛細(xì)管粘度計(jì)的時(shí)間,為了測(cè)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)粘度,首先必須控制好被測(cè)流體的溫度,測(cè)溫精度要求達(dá)到0.01℃;其次必須選擇恰當(dāng)?shù)拿?xì)管的尺寸,保證流出時(shí)間不能太長也不能太短,即粘稠液體用稍粗些的毛細(xì)管,較稀的液體用稍細(xì)的毛細(xì)管,流動(dòng)時(shí)間應(yīng)不小于200秒;須定期標(biāo)定粘度管常數(shù);而且安裝粘度管時(shí)必須保持垂直。運(yùn)動(dòng)粘度國家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T256-88,相當(dāng)于ASTM D445-96/IP71/75。
3、恩氏粘度0E我國的國家標(biāo)準(zhǔn)為石油產(chǎn)品恩氏粘度測(cè)定法GB/T266-88。這是一種過去常用的相對(duì)粘度,其定義是在規(guī)定溫度下,200ml液體流經(jīng)恩氏粘度計(jì)所需時(shí)間(s),與同體積的蒸餾水在20℃事流經(jīng)恩氏粘度計(jì)所需時(shí)間(s)之比稱為恩氏粘度。
4、雷氏粘度(Redwood)此粘度主要在英國和日本沿用。其定義是以50ml試油在規(guī)定溫度60℃或98.9℃下流過雷氏粘度計(jì)所需時(shí)間,單位為秒。
5、賽氏通用粘度(Saybolt Universal Viscosity)美國多習(xí)慣用這種粘度單位,其定義是在某規(guī)定溫度下從賽氏粘度計(jì)流出60ml液體所需時(shí)間,單位為秒。美國標(biāo)準(zhǔn)方法為ASTM D88
6、幾種粘度的換算1)恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度的換算
運(yùn)動(dòng)粘度υ(mm2/s)=7.310E-6.31/0E 2)雷氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度的換算運(yùn)動(dòng)粘度υ(mm2/s)=0.26R-172/R 當(dāng)R>225s時(shí),則用υ(mm2/s)=0.26R 3)賽氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度的換算:υ(mm2/s)=0.225S當(dāng)S>285s時(shí)用上式
粘度
將流動(dòng)著的液體看作許多相互平行移動(dòng)的液層, 各層速度不同,形成速度梯度(dv/dx),這是流動(dòng)的基本特征.(見圖)
由于速度梯度的存在,流動(dòng)較慢的液層阻滯較快液層的流動(dòng),因此.液體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)阻力.為使液層維持一定的速度梯度運(yùn)動(dòng),必須對(duì)液層施加一個(gè)與阻力相反的反向力.
在單位液層面積上施加的這種力,稱為切應(yīng)力τ(N/m2).
切變速率(D) D=d v /d x (S-1)
切應(yīng)力與切變速率是表征體系流變性質(zhì)的兩個(gè)基本參數(shù)
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(dòng),牛頓假設(shè)保持此不同流速的力量正比于流體的相對(duì)速度或速度梯度,即:
τ= ηdv/dx =ηD(牛頓公式) 其中η與材料性質(zhì)有關(guān),我們稱為“粘度”。
粘度定義:將兩塊面積為1m2的板浸于液體中,兩板距離為1米,若加1N的切應(yīng)力,使兩板之間的相對(duì)速率為1m/s,則此液體的粘度為1Pa.s。
牛頓流體:符合牛頓公式的流體。 粘度只與溫度有關(guān),與切變速率無關(guān), τ與D為正比關(guān)系。
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。
粘度測(cè)定有:動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度和條件粘度三種測(cè)定方法。
(1)動(dòng)力粘度:ηt是二液體層相距1厘米,其面積各為1(平方厘米)相對(duì)移動(dòng)速度為1厘米/秒時(shí)所產(chǎn)生的阻力,單位為克/里米·秒。1克/厘米·秒=1泊一般:工業(yè)上動(dòng)力粘度單位用泊來表示。
(2)運(yùn)動(dòng)粘度:在溫度t℃時(shí),運(yùn)動(dòng)粘度用符號(hào)γ表示,在國際單位制中,運(yùn)動(dòng)粘度單位為斯,即每秒平方米(m2/s),實(shí)際測(cè)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(yùn)動(dòng)粘度廣泛用于測(cè)定噴氣燃料油、柴油、潤滑油等液體石油產(chǎn)品深色石油產(chǎn)品、使用后的潤滑油、原油等的粘度,運(yùn)動(dòng)粘度的測(cè)定采用逆流法
(3)條件粘度:指采用不同的特定粘度計(jì)所測(cè)得的以條件單位表示的粘度,各國通常用的條件粘度有以下三種:
①恩氏粘度又叫思格勒(Engler)粘度。是一定量的試樣,在規(guī)定溫度(如:50℃、80℃、100℃)下,從恩氏粘度計(jì)流出200毫升試樣所需的時(shí)間與蒸餾水在20℃流出相同體積所需要的時(shí)間(秒)之比。溫度tº時(shí),恩氏粘度用符號(hào)Et表示,恩氏粘度的單位為條件度。
②賽氏粘度,即賽波特(sagbolt)粘度。是一定量的試樣,在規(guī)定溫度(如100ºF、F210ºF或122ºF等)下從賽氏粘度計(jì)流出200毫升所需的秒數(shù),以“秒”單位。賽氏粘度又分為賽氏通用粘度和賽氏重油粘度(或賽氏弗羅(Furol)粘度)兩種。
③雷氏粘度即雷德烏德(Redwood)粘度。是一定量的試樣,在規(guī)定溫度下,從雷氏度計(jì)流出50毫升所需的秒數(shù),以“秒”為單位。雷氏粘度又分為雷氏1號(hào)(Rt表示)和雷氏2號(hào)(用RAt表示)兩種。
上述三種條件粘度測(cè)定法,在歐美各國常用,我國除采用恩氏粘度計(jì)測(cè)定深色潤滑油及殘?jiān)屯,其余兩種粘度計(jì)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(guān)系可通過圖表進(jìn)行換算。同時(shí)恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度也可換算,這樣就方便靈活得多了。
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