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牛頓流體是否影響到對粘度計測量的選擇

發布時間:2022-04-18人氣:225

什么是牛頓流體和非牛頓流體?

⑴、牛頓流體是牛頓提出的一種理想粘性流體狀態,即相鄰的兩層平行流動的液體間的剪切應力與垂直于流動方向的速度梯度成正比。牛頓流體最顯著的特點是流體流變方程τ=ηγ中的η是個常數,這個η也就是流體的粘度。生活中牛頓流體例如水、酒精、輕質油、低速流動的氣體等均為牛頓流體。怎么理解流變方程中的η常數?即在倒水的時水注上下兩端大小差距不會太大,水倒完也比較利索;而如果η不是常數,例如倒蜂蜜或者糖漿時,上下兩端差距很大,上端很粗,下端很細。粘度η與溫度有很大的影響,加熱蜂蜜或者糖漿比沒有加熱的更容易倒出來。


非牛頓流體

非牛頓流體


⑵、非牛頓液體即η不是常數。例如血液、淋巴液、囊液都是非牛頓液體,高分子聚合物溶液、泥石流、牙膏、油墨、油漆、涂料,以及淀粉液體、果醬、土豆醬、面團、肉醬都是非牛頓液體。是不是已經理解了牛頓流體與非牛頓流體的區別?其實判斷是否是牛頓流體可以通過下面幾個小試驗:

①、虹吸試驗。將一個管子放入一個盛水的容器中,然后對著管子狠吸一口,當吸出的水面低于容器水面,水就會無限制的流出來。正常情況下,如果是牛頓液體比如水,當虹吸過程中的管道提起后,虹吸試驗會被終止,而非牛頓液體就算管道離開容器液面一定距離的情況下,試驗仍會繼續。

②、凹面試驗。在一個容器中使用筷子攪拌液體,如果是牛頓液體例如水,容器中心會形成一個凹面漩渦,而如果是非牛頓液體,那么容器中反而會形成一個凸面,液體會順著筷子或者手向上“爬”。

③、、拔絲現象。例如蜂蜜這種非牛頓液體就能夠拉的很細,面團也是如此,而牛頓液體例如水,無論如何也不可能形成拔絲。


其實粘度并不只存在于非牛頓流體中,之所以經常提及非牛頓流體,主要原因是非牛頓流體的粘度值會隨著溫度發生一些變化,而牛頓流體的粘度是恒定的,即牛頓液體流變方程τ=ηγ中的η是個常數,這個η也就是液體的粘度。所有流體都可以看做是有粘度的,也有粘性,只是粘度大小值及隨著溫度變化的情況不一樣而已。


假設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,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是動力粘度,與材料性質有關。

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。


我們生產和生活中多接觸的樣品絕大多數都是非牛頓流體,它們的粘度會隨剪切率或轉速的改變而變化。非牛頓流體樣品的流變特性非常復雜,但基本都會隨剪切率(轉速)、溫度而改變,有些流體樣品還和剪切時間相關。


在對粘度計選型之前,我們需要考慮我們待測量流體的樣品是牛頓流體還是非牛頓流體,因為是否測量牛頓流體也影響到對粘度計的選擇,以下我們整理了一些經驗內容如下:


1、粘度杯通常用于測量牛頓及類牛頓流體的粘度,它們的粘度范圍都比較小,即粘度杯的測量范圍限制的粘度杯測量流體粘度的種類;

2、旋轉流變儀應用范圍最廣,可以用于非牛頓流體的測量;

3、音叉式振動粘度計不僅適用于牛頓流體,同樣也適用于非牛頓液體;

4、落球粘度計測量工作原理是基于Hoeppler測量而來的,是對透明牛頓流體進行簡單而精確的動態粘度測量;

5、運動粘度測定儀可以測量牛頓流體;

6、斯托默粘度計適用于大多數的非牛頓流體的測量;

7、錐板粘度計是一種旋轉粘度計,其同軸部件由一塊平板和圓形錐板組成,用于測量非牛頓流體的粘度。

8、博勒飛可提供各粘度范圍的符合牛頓流體性質的硅油或油類標準液,精度±1%,粘度標準液的建議自開封起使用期限為一年。


總結:對于您所處的行業測量流體是哪種類型的,可以自行判斷,也可以通過聯系粘度計廠家客服進行咨詢,以便于對粘度計選型提供幫助。


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