Формула кинематической вязкости: Кинематическая / динамическая вязкость — определение, примеры

Содержание

Кинематический коэффициент вязкости

Определение и формула кинематического коэффициента вязкости

В состоянии равновесия разные фазы вещества находятся в покое относительно друг друга. При их относительном движении появляются силы торможения (вязкость), которые стремятся уменьшить относительную скорость. Механизм вязкости можно свести к обмену импульсом упорядоченного перемещения молекул между разными слоями в газах и жидкостях. Возникновение сил вязкого трения в газах и жидкостях относят к процессам переноса. Вязкость твердых тел имеет ряд существенных особенностей и рассматривается отдельно.

Так как в выражении (1) плотность вещества находится в знаменателе, то, например, разреженный воздух при давлении 7,6 мм рт. ст. и температуре 0oC имеет кинематическую вязкость в два раза большую, чем глицерин.

Кинематическая вязкость воздуха при нормальных условиях часто считается равной , поэтому при движении в атмосфере применяют закон Стокса, когда произведение радиуса тела (см) на его скорость () не превышает 0,01.

Кинематическая вязкость воды при нормальных условиях часто считается порядка , поэтому при движении в воде применяют закон Стокса, когда произведение радиуса тела (см) на его скорость () не превышает 0,001.

Кинематическая вязкость и числа Рейнольдса

Числа Рейнольдса (Re) выражают при помощи кинематической вязкости:

   

где — линейные размеры тела, движущегося в веществе, — скорость движения тела.

В соответствии с выражением (2) для тела, движущегося с неизменной скоростью число убывает, если кинематическая вязкость растет. Если число Re небольшое, то в лобовом сопротивлении силы вязкого трения преобладают над силами инерции. И наоборот, большие числа Рейнольдса, которые наблюдаются при малых кинематических вязкостях, указывают на приоритет сил инерции над трением.

Число Рейнольдса мало при заданном значении кинематической вязкости, когда малы размеры тела и скорость его движения.

Единицы измерения кинематического коэффициента вязкости

Основной единицей измерения кинематической вязкости в системе СИ является:

   

В СГС:

=стокс

1ст=0,0001

Примеры решения задач

Физические свойства воды :: HighExpert.

RU

Вода (обычная) — вещество, описываемое химической формулой H2O, самое распространенное соединение на земле, состоящее из двух атомов водорода и одного атома кислорода, растворитель минеральных солей.

Плотность воды при различной температуре

Температура воды Плотность воды
оС кг/м3
0 999,9
5 1000
10 999,7
20 998,2
30 995,7
40 992,2
50 988,1
60 983,2
70 977,8
80 971,8
90 965,3
100 958,4


Динамическая и кинематическая вязкость воды при различной температуре

Температура Динамическая вязкость, μ Кинематическая вязкость, ν
оС (Н • c/м 2) • 103 — [сПуаз] м2/с • 106 — [сСтокс]
0 1,787 1,787
5 1,519 1,519
10 1,307 1,307
20 1,002 1,004
30 0,798 0,801
40 0,653 0,658
50 0,547 0,658
60 0,467 0,475
70 0,404 0,413
80 0,355 0,365
90 0,315 0,326
100 0,282 0,294


Основные физические свойства воды при различной температуре

Температура Плотность, ρ Удельная теплоёмкость, Cp Коэффициент температурного линейного расширения, α Число Прандтля, Pr
оС кг/м3 кДж / (кг • К) (1 / K) x 103
0 999,9 4,217 -0,07 13,67
20 998,2 4,182 0,207 7,01
40 992,1 4,179 0,385 4,34
60 983,2 4,185 0,523 2,99
80 971,8 4,197 0,643 2,23
100 958,4 4,216 0,752 1,75

Температура кипения воды в зависимости от давления

1,013 бар

1,379 бар

2,068 бар

2,758 бар

3,585 бар

4,826 бар

6,205 бар

7,929 бар

10,34 бар

15,51 бар



Формулы физических свойств воды

При проведении инженерных расчетов удобнее использовать приближённые формулы для определения физических свойств воды⋆.

Плотность воды

⋆ [ кг/м3 ]

Теплоёмкость воды

⋆ [ Дж/(кг • К) ]

Теплопроводность воды

⋆ [ Вт/(м • K) ]

Динамическая вязкость воды

[ Па • c ]


Кинематическая вязкость воды

⋆ [ м2/с ]

Температуропроводность воды

⋆ [ м2/с ]

Число Прандтля воды

[ — ]

⋆ Приближённые формулы физических свойств воды получены авторами настоящего сайта.

Размерность величин: температура — К (Кельвин).

Приближённые формулы действительны в диапазоне температур воды от 283 К до 373 К.

Физико-химические свойства нефти. Вязкость.

Вязкостью называется свойство жидкостей и газов оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Для характеристики нефтепродуктов используются показатели кинематической, динамической и условной вязкости. Единицы кинематической (

ν) и динамической (m) вязкости охарактеризованы в приложении. Условная вязкость измеряется в градусах ВУ (если испытание проводится в стандартном вискозиметре по ГОСТ 6258-85), секундах Сейболта и секундах Редвуда (если испытание проводится на  вискозиметрах Сейболта и Редвуда). Соотношение между различными единицами динамической и кинематической вязкости приведено в табл.

 

Для расчета вязкости индивидуальных углеводородных газов применяется формула m = Т(6,6-2,25 lg М)·10-8, где μ — динамическая вязкость, Па·с; Т— температура, К; М – молекулярная масса.

 

Вязкость газов и жидкостей зависит от температуры. Зависимость между температурой нефтепродукта и его вязкостью описывается формулой Вальтера:

lg (nt + 0,8)=A-BlgT, где (nt – вязкость

, сСт; Т – температура, К; А и В – константы, которые определяются, если известны значения вязкости при двух различных температурах.

 

Для расчета кинематической вязкости нефтепродуктов ν20  и ν50, сСт, предложены эмпирические формулы:

 

  • для дизельных фракций, у которых плотность r204=0,77 – 0,90,

ln(20 + 0,5) = 14,83r20 — 12,035;

            2)         для керосина             ln(ν50 + 0,35) = 17,25r20 — 14,535.

 

Для определения вязкости нефтепродуктов при различных температурах можно использовать номограммы, составленных Г.В.Виноградовым по формуле Вальтера. При пользовании этой номограммой прямыми линиями соединяют попарно точки, соответствующие значениям вязкости при трех известных температур с точками этих температур. Проведенные линии либо пересекаются в одной точке (фигуративная точка) или образуют треугольник  (в этом случае фигуративной точкой служит центр тяжести треугольника).

Если затем требуется определить вязкость при какой-либо другой температуре, то проводят прямую линию через точку, соответствующую заданной температуре, и фигуративную точку до пересечения со шкалой вязкости. Если требуется определить температуру, при которой продукт будет иметь заданную вязкость, то проводят прямую линию от точки на шкале вязкости через фигуративную точку до шкалы температур.

 

Вязкость нефтепродуктов не является аддитивным свойством. Для расчета вязкости смесей предложены различные формулы и номограммы. Номограмма Г.В. Виноградова, составленна на основе формулы

 

            lg (νсм + 0,8)=(1-q/100) lg (νA + 0,8) – q/100) lg (νB + 0,8),

 

где q – содержание высоковязкого продукта; νA<νB

 

                Пример. Даны вязкости двух продуктов при одной и той же температуре (5 и 15 сСт). Требуется найти вязкость смеси, в которой содержится 60% более вязкого продукта. Соединяют точку 5 сСт левой шкалы с точкой 0%, а точку 15 сСт – с точкой 100%. Затем соединяют точку пересечения двух прямых с точкой 60% и продолжают прямую линию до шкалы вязкостей, получая на последней ответ: 9,2 сСт.

Таблица

 

Переводные множители для расчета вязкости

Кинематическая вязкость ν

 

Единицы

мм2
(сСт)

см2
(Ст)

м2

м2

мм2/с (сСт)

1

10-2

10-6

3,6·10-3

см2/с (Ст)

102

1

10-4

0,36

м2

106

104

1

3,6·103

м2

2,78·102

2,78

2,78·10-4

1

 

Динамическая вязкоcть μ

Единицы

Микро-пуаз
(мкП)

Санти-пуаз
(сП)

Пуаз

[г/(см·с)]

кг/(м·с)

кг/(м·ч)

кг·с/м2

Па·с

Микропуаз
(мкП)

1

10-4

l0-6

10-7

3,6·10-4

1,02·10-8

10-7

Сантипуаз
(сП)

104

1

10-2

10-3

3,6

1,02·10-4

10-3

Пуаз [г/(см·с)]

l06

102

1

10-1

3,6·102

1,02·10-2

10-1

Па·с[кг/(м·с)]

107

103

10

1

3,6·103

1,02·101

1

кг/(м·ч)

2,78·103

2,78·10-1

2,78·10-3

2,78·10-4

1

2,84·10-3

2,78·10-4

кг·с/м2

9,81·107

9,81·103

9,81·102

9,81

3,53·104

1

9,81

 

Динамический коэффициент вязкости

Вязкостью  называется  способность жидкости сопротивляться относительному перемещению ее частиц при воздействии внешних сил, т. е. наличие вязкости обуславливает возникновение сил внутреннего трения в движущейся жидкости.

Вязкость характеризуется динамическим μ или кинематическим коэффициентами вязкости υ, связанными между собой соотношением:

Механизм внутреннего трения в жидкостях и газах заключается в том, что хаотически движущиеся молекулы переносят импульс из одного слоя в другой, что приводит к выравниванию скоростей — это описывается введением силы трения. Вязкость твёрдых тел обладает рядом специфических особенностей и рассматривается обычно отдельно.

Различают динамическую вязкость (единицы измерения: Па·с = 10 пуаз) и кинематическую вязкость (единицы измерения: стокс, м²/с, внесистемная единица — градус Энглера). Кинематическая вязкость может быть получена как отношение динамической вязкости к плотности вещества и своим происхождением обязана классическим методам измерения вязкости, таким как измерение времени вытекания заданного объёма через калиброванное отверстие под действием силы тяжести.

Переход вещества из жидкого состояния в стеклообразное обычно связывают с достижением вязкости порядка 1011−1012 Па·с

Прибор для измерения вязкости называется вискозиметром.

Сила вязкого трения F пропорциональна скорости относительного движения V тел, пропорциональна площади S и обратно пропорциональна расстоянию междуплоскостями h:

Коэффициент пропорциональности, зависящий от сорта жидкости или газа, называют коэффициентом динамической вязкости.

Качественно существенное отличие сил вязкого трения от сухого трения, кроме прочего, то, что тело при наличии только вязкого трения и сколь угодно малой внешней силы обязательно придет в движение, то есть для вязкого трения не существует трения покоя, и наоборот — под действием только вязкого трения тело, вначале двигавшееся, никогда (в рамках макроскопического приближения, пренебрегающего броуновским движением) полностью не остановится, хотя движение и будет бесконечно замедляться.

Влияние температуры на вязкость газов

В отличие от жидкостей, вязкость газов увеличивается с увеличением температуры (у жидкостей она уменьшается при увеличении температуры).

Формула Сазерленда может быть использована для определения вязкости идеального газав зависимости от температуры:[1]

где:

  • μ = динамическая вязкость в (Па·с) при заданной температуре T,

  • μ0 = контрольная вязкость в (Па·с) при некоторой контрольной температуре T0,

  • T = заданная температура в Кельвинах,

  • T0 = контрольная температура в Кельвинах,

  • C = постоянная Сазерленда для того газа, вязкость которого требуется определить.

Эту формулу можно применять для температур в диапазоне 0 < T < 555 K и при давлениях менее 3,45 МПа с ошибкой менее 10 %, обусловленной зависимостью вязкости от давления.

Внутреннее трение жидкостей, как и газов, возникает при движении жидкости вследствие переноса импульса в направлении, перпендикулярном к направлению движения. Справедлив общий закон внутреннего трения — закон Ньютона:

Коэффициент вязкости (динамическая вязкость) может быть получен на основе соображений о движениях молекул. Очевидно, что будет тем меньше, чем меньше время t «оседлости» молекул. Эти соображения приводят к выражению для коэффициента вязкости, называемому уравнением Френкеля-Андраде:

Иная формула, представляющая коэффициент вязкости, была предложена Бачинским. Как показано, коэффициент вязкости определяется межмолекулярными силами, зависящими от среднего расстояния между молекулами; последнее определяется молярным объёмом вещества . Многочисленные эксперименты показали, что между молярным объёмом и коэффициентом вязкости существует соотношение

где с и b — константы. Это эмпирическое соотношение называется формулой Бачинского.

Динамическая вязкость жидкостей уменьшается с увеличением температуры, и растёт с увеличением давления.

Кинематическая вязкость

В технике, в частности, при расчёте гидроприводов и в триботехнике, часто приходится иметь дело с величиной

и эта величина получила название кинематической вязкости. Здесь  — плотность жидкости;  — динамическая вязкость (см. выше).

Кинематическая вязкость в старых источниках часто указана в сантистоксах (сСт). В СИ эта величина переводится следующим образом:

1 сСт = 1мм21c = 10−6 м2c

Пло́тность — скалярнаяфизическая величина, определяемая как отношениемассытела к занимаемому этим теломобъёмуилиплощади(поверхностная плотность). Более строгое определение плотности требует уточнение формулировки:

  • Средняя плотность тела — отношение массы тела к его объёму. Для однородного тела она также называется просто плотностью тела.

  • Плотность вещества — это плотность тел, состоящих из этого вещества. Отсюда вытекает и короткая формулировка определения плотности вещества: плотность вещества — это масса его единичного объёма.

  • Плотность тела в точке — это предел отношения массы малой части тела (), содержащей эту точку, к объёму этой малой части (), когда этот объём стремится к нулю[1], или, записывая кратко, . При таком предельном переходе необходимо помнить, что на атомарном уровне любое тело неоднородно, поэтому необходимо остановиться на объёме, соответствующем используемойфизической модели.

Исходя из определения плотности, её размерность кг/м³ в системе СИи в г/см³ в системеСГС.

Для сыпучих и пористых тел различают:

  • истинную плотность, определяемую без учёта пустот;

  • удельную (кажущуюся) плотность, рассчитываемую как отношение массы вещества ко всему занимаемому им объёму.

Истинную плотность из кажущейся получают с помощью величины коэффициента пористости — доли объёма пустот в занимаемом объёме.

Плотность (плотность однородного тела или средняя плотность неоднородного) находится по формуле:

где m — масса тела, V — его объём; формула является просто математической записью определения термина «плотность», данного выше.

где М — молярная массагаза,—молярный объём(принормальных условияхравен 22,4 л/моль).

Вязкость нефти нефтепродуктов

Под вязкостью понимают свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению ее частиц при движении или силу сопротивления смещения одного слоя жидкости по отношению к другому. Это свойство еще называют внутренним трением жидкости или газа. Природа этого трения связана с преодолением сил межмолекулярного взаимодействия жидкости или газа.

Вязкость характеризует текучесть или подвижность нефтепродукта или газа, прокачиваемость по трубопроводам, и является основной характеристикой парафиновой нефти, темных нефтепродуктов (мазута, моторного топлива) и масел. Принято характеризовать вязкость нефти й нефтепродуктов несколькими видами измерения: относительная; динамическая, кинематическая.

Относительной (условной) вязкостью называют отношение времени истечения 200 мл нефти или нефтепродукта при заданной температуре через калиброванное отверстие вискозиметра ко времени истечения такого же количества дистиллированной воды при температуре 20 °С. Это отношение выражается в градусах условной вязкости (°ВУ). Например, ВУ50 =4° означает вязкость, равную 4 °ВУ при температуре 50 °С. В международной системе СИ вязкость различают динамическую и кинематическую.

Динамическая вязкость — это мера внутреннего трения, равная отношению тангенционального напряжения к градиенту скорости сдвига при ламинарном движении жидкости, обозначается символом ц и выражается в Па или н сек/м2 или н сек/см2, или это означает, что при градиенте скорости м(см) на 1 м слоя действует сила трения равная, 1 н.

Кинематическая вязкость (v) — это отношение динамической вязкости к плотности нефтепродукта, является обратной величиной динамической вязкости, обозначается символом v и выражается в стоксах:

1 см2/сек = 1 ст= 10-4 м2/сек.

Переводят кинематическую вязкость в условную по эмпирической формуле Уббелоиде

v = 0,0731 ВУ — 0,0631/ВУ.

Вязкость нефти колеблется в широких пределах и зависит от пластового давления, температуры и растворенного в нефти газа.

Вязкость нефтепродуктов зависит от температуры. В большей степени температура влияет на вязкость темных нефтепродуктов и масел, нежели на светлые нефтепродукты. В гидравлических расчетах вязкость нефтепродуктов принимают по номограмме или по паспортам качества.

Формула сазерленда для вязкости

Формула сазерленда для вязкости

Вязкостью называется способность жидкости сопротивляться относительному перемещению ее частиц при воздействии внешних сил, т.е. наличие вязкости обуславливает возникновение сил внутреннего трения в движущейся жидкости.

Вязкость характеризуется динамическим μ

или кинематическим коэффициентами вязкости υ, связанными между собой соотношением:

Механизм внутреннего трения в жидкостях и газах заключается в том, что хаотически движущиеся молекулы переносят импульс из одного слоя в другой, что приводит к выравниванию скоростей — это описывается введением силы трения. Вязкость твёрдых тел обладает рядом специфических особенностей и рассматривается обычно отдельно.

Различают динамическую вязкость (единицы измерения: Па·с = 10 пуаз) и кинематическую вязкость (единицы измерения: стокс, м²/с, внесистемная единица — градус Энглера). Кинематическая вязкость может быть получена как отношение динамической вязкости к плотности вещества и своим происхождением обязана классическим методам измерения вязкости, таким как измерение времени вытекания заданного объёма через калиброванное отверстие под действием силы тяжести.

Переход вещества из жидкого состояния в стеклообразное обычно связывают с достижением вязкости порядка 10 11 −10 12 Па·с

Прибор для измерения вязкости называется вискозиметром.

Сила вязкого трения F пропорциональна скорости относительного движения V тел, пропорциональна площади S и обратно пропорциональна расстоянию междуплоскостями h:

Коэффициент пропорциональности, зависящий от сорта жидкости или газа, называют коэффициентом динамической вязкости.

Качественно существенное отличие сил вязкого трения от сухого трения, кроме прочего, то, что тело при наличии только вязкого трения и сколь угодно малой внешней силы обязательно придет в движение, то есть для вязкого трения не существует трения покоя, и наоборот — под действием только вязкого трения тело, вначале двигавшееся, никогда (в рамках макроскопического приближения, пренебрегающего броуновским движением) полностью не остановится, хотя движение и будет бесконечно замедляться.

Влияние температуры на вязкость газов

В отличие от жидкостей, вязкость газов увеличивается с увеличением температуры (у жидкостей она уменьшается при увеличении температуры).

Формула Сазерленда может быть использована для определения вязкости идеального газав зависимости от температуры: [1]

μ = динамическая вязкость в (Па·с) при заданной температуре T,

μ = контрольная вязкость в (Па·с) при некоторой контрольной температуре T,

T = заданная температура в Кельвинах,

T = контрольная температура в Кельвинах,

C = постоянная Сазерленда для того газа, вязкость которого требуется определить.

Эту формулу можно применять для температур в диапазоне 0 2

1c = 10 −6 м 2 c

Пло́тность — скалярнаяфизическая величина, определяемая как отношениемассытела к занимаемому этим теломобъёмуилиплощади(поверхностная плотность). Более строгое определение плотности требует уточнение формулировки:

Средняя плотность тела — отношение массы тела к его объёму. Для однородного тела она также называется просто плотностью тела.

Плотность вещества — это плотность тел, состоящих из этого вещества. Отсюда вытекает и короткая формулировка определения плотности вещества: плотность вещества — это масса его единичного объёма.

Плотность тела в точке — это предел отношения массы малой части тела (

), содержащей эту точку, к объёму этой малой части (), когда этот объём стремится к нулю [1] , или, записывая кратко, . При таком предельном переходе необходимо помнить, что на атомарном уровне любое тело неоднородно, поэтому необходимо остановиться на объёме, соответствующем используемойфизической модели.

Исходя из определения плотности, её размерность кг/м³ в системе СИи в г/см³ в системеСГС.

Для сыпучих и пористых тел различают:

истинную плотность, определяемую без учёта пустот;

удельную (кажущуюся) плотность, рассчитываемую как отношение массы вещества ко всему занимаемому им объёму.

Истинную плотность из кажущейся получают с помощью величины коэффициента пористости — доли объёма пустот в занимаемом объёме.

Плотность (плотность однородного тела или средняя плотность неоднородного) находится по формуле:

где m — масса тела, V — его объём; формула является просто математической записью определения термина «плотность», данного выше.

При вычисления плотности газовэта формула может быть записана и в виде:

где М — молярная массагаза,

—молярный объём(принормальных условияхравен 22,4 л/моль).

Коэффициент вязкости – формулы, виды и размерность величины

Коэффициент вязкости – это величина, используемая для обозначения силы внутреннего трения текучих веществ. Вязкость – разновидность явлений переноса. Жидкости и газы оказывают сопротивление перемещению двух слоев относительно друг друга. Эта особенность характерна для текучих веществ, связана с движением частиц, из которых и состоят вещества.

Вязкость называют внутренним трением. В его основе находится хаотическое движение молекул, передающих импульс между слоями. Такие импульсные обмены выравнивают скорости перемещения слоев.

Коэффициент динамической вязкости

Численное обозначение абсолютной вязкости является индексом сопротивляемости испытуемых веществ взаимному перемещению или скольжению их слоев.

Единицей измерения коэффициента в системе СИ приняты паскаль-секунды:

Физическая основа динамического показателя заключается в его соответствии касательному напряжению, которое происходит между слоями вещества, перемещающимися относительно друг друга, при условии расстояния между ними, равного единице длины, и на скорости, равной единице.

Вязкость жидкости определяется формулой, в которой динамический коэффициент определяет пропорциональность скорости движения слоев и расстояния между ними:

τ – касательное напряжение;

µ – показатель пропорциональности, который является динамическим индексом вещества.

Закон вязкости жидкости был установлен Ньютоном в конце 17 века. Абсолютный показатель зависит от типа газа или жидкости, температуры веществ.

Коэффициент динамической вязкости газа

Для основных газов величины коэффициента при температуре 0 – 600 градусов Цельсия представлены в таблице:

Коэффициент вязкости жидкостей

Для органических жидкостей показания напрямую зависят от температуры. Ниже приведена таблица со значениями абсолютного индекса для веществ при температурах от 0 до 100 градусов Цельсия.

Единица измерения – миллипаскаль-секунды, что соответствует сантипуазам.

Коэффициент динамической вязкости жидкостей уменьшается при условии нагревания вещества. Другими словами, чем выше температура жидкости, тем менее вязкой она становится.

Связь коэффициента вязкости с числами Рейнольдса и силой трения

Английский механик, физик и инженер Оскар Рейнольдс установил (1876 — 1883 гг.), что характер течения зависит от величины, не имеющей размерностью, и называемой числом Re.

Число Рейнольдса используют для отображения соотношения кинематической энергии вещества к энергопотерям на установленной длине в условиях внутреннего трения.

Примеры решения задач

Попробуем решить следующую задачу.

Установить тип движения жидкого вещества по трубам теплообменника, имеющего структуру «труба в трубе». Параметры внутренней трубы – 25*2 мм, внешней – 50*2,5 мм. Массовый расход воды составляет 4000 кг/ч (обозначение G). Плотность жидкости – 1000 кг/м 3 . Абсолютный индекс составляет 1•10 -3 Па*с.

Следует узнать эквивалентный диаметр сечения межтрубного пространства:

Определение скорости воды на основе уравнения расхода:

По формуле Рейнольдса найти число Re:

Подставляя значения, получаем:

Ответ: режим перемещения воды в межтрубном пространстве является турбулентным.

Коэффициент кинематической вязкости

Кинематическая вязкость – это индекс, который отображает отношение абсолютного показателя вещества к его плотности при установленной температуре.

Физическая формула соотношения выглядит и единицы измерения можно увидеть на картинке:

Действие 4. Вычисление кинематического показателя, исходя из формулы:

Подставив в уравнение полученные и имеющиеся расчетные данные, получим кинематический индекс вещества.

Заключение

Физический смысл коэффициента вязкости заключается в том, что он демонстрирует, чему равна величина F внутреннего трения, действующая на 1 ед. площади поверхности соприкасающихся слоев при единичном градиенте скорости.

Размерность данной величины и перевод из одних единиц измерения в другие показаны на картинке:

Динамическая вязкость газов и паров

Динамическая вязкость газов и паров в интервале температуры от -220 до 1000°С

В таблице представлена динамическая вязкость газов и паров в зависимости от температуры (при отрицательной и положительной температуре).

Динамическая вязкость газов в таблице выражена в Па·сек с множителем 10 -8 . Например, коэффициент динамической вязкости азота N2 при нормальных условиях (при температуре 0°С и нормальном атмосферном давлении) равен 1665·10 -8 или 0,00001665 Па·с.

По данным таблицы видно, что наиболее вязким газом при комнатной температуре является газ неон — вязкость неона равна 3113·10 -8 Па·с.

Динамическая вязкость газов и паров в диапазоне температуры от 0 до 700°С

В таблице приведены значения коэффициента динамической вязкости газов и паров при положительной температуре в диапазоне от 0 до 700°С.

Вязкость в таблице выражена в Па·сек с множителем 10 -8 . Например, коэффициент динамической вязкости ацетилена C2H2 при нормальных условиях равен 955·10 -8 или 0,00000955 Па·с.

Даны значения динамической вязкости следующих газов и паров: ацетон (диметилкетон, пропанон) C3H6O, бензол C6H6, бром Br2, бромная ртуть (бромид ртути III) HgBr3, n-бутан C4H10, бутан C4H10, бутилен (1-бутен) C4H8, 2-бутен C4H8, водород бромистый (бромоводород) HBr, водород йодистый (иодоводород) HI, водород хлористый (газообразная соляная кислота, хлороводород) HCl, водород фтористый (фтороводород, гидрофторид, фторид водорода) HF, n-гексан (гексан) C6H14, n-гептан C7H16, диметиловый эфир (метиловый эфир, метоксиметан, древесный эфир) C2H6O, диэтиловый эфир (этиловый эфир, серный эфир) C4H10O, дифенилметан С13Н12, дифениловый эфир C12H10O, изоаметилен (3-метил-1-бутен) C5H10, изобутан (метилпропан, 2-метилпропан) С4Н10, изобутилацетат (изобутиловый эфир уксусной кислоты) С6Н12О2, изобутилформиат C5H10O2, изопентан C5H12, изопропиловый спирт (пропанол-2, 2-пропанол), изопропанол, диметилкарбинол) С3Н7ОН, иод (йод) I2, йодистая ртуть HgI3, метилацетат (метиловый эфир уксусной кислоты) С3Н6О2, метилацетилен (пропин) C3H4, 3-метилен-1-бутен C5H10, метилбромид (бромистый метил, монобромметил, монобромэтан, метилбромид, бромметил) CH3Br, мезитилен C9H12, метиленхлорид (хлористый метилен, дихлорметан, ДХМ) CH2Cl2, метилизобутират C2H10O2, метиловый спирт (метанол, древесный спирт, карбинол, метилгидрат, гидроксид метила) CH3OH, метилтиофен, мышьяковистый водород (гидрид мышьяка, арсин) AsH3, метилхлорид (хлорметан) CH3Cl, нитрозил хлорид (хлористый нитрозил, оксид хлорид азота) NOCl, нонан C9H20, октан C8H18, окись углерода CO, н-пентан C5H12, амилен, пиридин C5H5N, пропан C3H8, пропилацетат (н-пропиловый эфир уксусной кислоты) C5H10O2, пропилен C3H6, пропиловый спирт (пропан-1-ол, 1-пропанол) C3H7OH, ртуть Hg, сероводород H2S, сероуглерод CS2, силан (кремневодород, гидрид кремния) SiH4, толуол (метилбензол) C7H8, тиазол C3H3NS, тиофен C4H4S, триметилбутан C7H16, триметилэтилен С5Н10, четырехбромистое олово (бромид олова IV) SnBr4, четыреххлористое олово (хлорид олова IV) SnCl4, четыреххлористый углерод (тетрахлорметан, ЧХУ) CCl4, циклогексан C6H12, циклопропан C3H6, цинк Zn, уксусная кислота (этановая кислота) C2H4O2, хлор Cl2, хлороформ (трихлорметан, метилтрихлорид, хладон-20) CHCl3, этилацетат (этиловый эфир уксусной кислоты) C4H8O2, этиловый спирт (этанол, метилкарбинол, винный спирт или алкоголь C2H6O) C2H5OH, этилпропионат C5H10O2, этилхлорид (хлористый этил, монохлорэтан) C2H5Cl.

Динамическая вязкость газов при температуре от -213 до 1927°С

В таблице представлены значения коэффициента динамической вязкости газов в зависимости от температуры при атмосферном давлении. Вязкость газов указана при отрицательных от 60К (-213°С) и положительных температурах до 2200К (1927°С).

Вязкость в таблице выражена в Па·сек с множителем 10 -6 . Например, коэффициент динамической вязкости газа аргона при температуре 27°С (300 К) равен 22,7·10 -6 или 0,0000227 Па·с.

В таблице указан коэффициент динамической вязкости следующих газов: гелий He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe, водород H2, дейтерий D2, азот N2, кислород O2, фтор F2, хлор Cl2, окись углерода CO, углекислый газ CO2, сероводород H2S, углерода оксид-сульфид (сероокись, карбонилсульфид) COS, синильная (циинистоводородная) кислота (цианистый водород) HCN, дициан C2N2, силан (кремневодород, гидрид кремния) SiH4, воздух, фосфин PH3, четыреххлористый углерод (тетрахлорметан, ЧХУ) CCl4, бром Br2, иод I2, аммиак NH3, водород хлористый (газообразная соляная кислота, хлороводород) HCl, водород йодистый (йодоводород) HI, окись азота NO, оксид азота NO2, оксид азота N2O, сернистый газ SO2, водяной пар h3O.

Следует отметить, что с ростом температуры значение динамической вязкости газов увеличивается.

  1. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И.К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. — 1008 с.
  2. Физические величины. Справочник. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. — М.:Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.

Коэффициент вязкости – формулы, виды и размерность величины

Коэффициент вязкости – это величина, используемая для обозначения силы внутреннего трения текучих веществ. Вязкость – разновидность явлений переноса. Жидкости и газы оказывают сопротивление перемещению двух слоев относительно друг друга. Эта особенность характерна для текучих веществ, связана с движением частиц, из которых и состоят вещества.

Вязкость называют внутренним трением. В его основе находится хаотическое движение молекул, передающих импульс между слоями. Такие импульсные обмены выравнивают скорости перемещения слоев.

Коэффициент динамической вязкости

Численное обозначение абсолютной вязкости является индексом сопротивляемости испытуемых веществ взаимному перемещению или скольжению их слоев.

Единицей измерения коэффициента в системе СИ приняты паскаль-секунды:

Физическая основа динамического показателя заключается в его соответствии касательному напряжению, которое происходит между слоями вещества, перемещающимися относительно друг друга, при условии расстояния между ними, равного единице длины, и на скорости, равной единице.

Вязкость жидкости определяется формулой, в которой динамический коэффициент определяет пропорциональность скорости движения слоев и расстояния между ними:

τ – касательное напряжение;

µ – показатель пропорциональности, который является динамическим индексом вещества.

Закон вязкости жидкости был установлен Ньютоном в конце 17 века. Абсолютный показатель зависит от типа газа или жидкости, температуры веществ.

Коэффициент динамической вязкости газа

Для основных газов величины коэффициента при температуре 0 – 600 градусов Цельсия представлены в таблице:

Коэффициент вязкости жидкостей

Для органических жидкостей показания напрямую зависят от температуры. Ниже приведена таблица со значениями абсолютного индекса для веществ при температурах от 0 до 100 градусов Цельсия.

Единица измерения – миллипаскаль-секунды, что соответствует сантипуазам.

Коэффициент динамической вязкости жидкостей уменьшается при условии нагревания вещества. Другими словами, чем выше температура жидкости, тем менее вязкой она становится.

Связь коэффициента вязкости с числами Рейнольдса и силой трения

Английский механик, физик и инженер Оскар Рейнольдс установил (1876 — 1883 гг.), что характер течения зависит от величины, не имеющей размерностью, и называемой числом Re.

Число Рейнольдса используют для отображения соотношения кинематической энергии вещества к энергопотерям на установленной длине в условиях внутреннего трения.

Примеры решения задач

Попробуем решить следующую задачу.

Установить тип движения жидкого вещества по трубам теплообменника, имеющего структуру «труба в трубе». Параметры внутренней трубы – 25*2 мм, внешней – 50*2,5 мм. Массовый расход воды составляет 4000 кг/ч (обозначение G). Плотность жидкости – 1000 кг/м 3 . Абсолютный индекс составляет 1•10 -3 Па*с.

Следует узнать эквивалентный диаметр сечения межтрубного пространства:

Определение скорости воды на основе уравнения расхода:

По формуле Рейнольдса найти число Re:

Подставляя значения, получаем:

Ответ: режим перемещения воды в межтрубном пространстве является турбулентным.

Коэффициент кинематической вязкости

Кинематическая вязкость – это индекс, который отображает отношение абсолютного показателя вещества к его плотности при установленной температуре.

Физическая формула соотношения выглядит и единицы измерения можно увидеть на картинке:

Действие 4. Вычисление кинематического показателя, исходя из формулы:

Подставив в уравнение полученные и имеющиеся расчетные данные, получим кинематический индекс вещества.

Заключение

Физический смысл коэффициента вязкости заключается в том, что он демонстрирует, чему равна величина F внутреннего трения, действующая на 1 ед. площади поверхности соприкасающихся слоев при единичном градиенте скорости.

Размерность данной величины и перевод из одних единиц измерения в другие показаны на картинке:

Понятие динамической и кинетической вязкости

Вязкостью называется свойство жидкости сопротивляться внешнему воздействию благодаря внутреннему трению, возникающему между слоями.

Для определения вязкости существует два основных параметра: динамическая вязкость и кинематическая вязкость, которые связаны между собой соотношением:

Где ν – кинематическая вязкость, м 2 /с;

µ – динамическая вязкость, Па*с;

ρ – плотность жидкости, кг/м 3 .

Между слоями жидкости, движущимися друг относительно друга, возникает сила. Эта сила прямо пропорциональна скорости движения и площади соприкосновения.

В 1687 году И. Ньютоном был установлен закон вязкого течения жидкости:

где τ – касательные напряжения;

Коэффициент пропорциональности µ и назвали динамической вязкостью жидкости.

Динамическая и кинематическая вязкости зависят от температуры рабочей среды. Причем для газов и жидкостей эта зависимость различна. Это связано с различием во взаимодействии молекул. Для капельных жидкостей оба коэффициента убывают с возрастанием температуры.

Для определения вязкости используются специальные приборы – вискозиметры (U-образная стеклянная трубка). Одно из колен вискозиметра содержит впаянный капилляр, который оканчивается шариком. Под шариком и над ним нанесены метки, которые ограничивают определенный объем.

Для определения вязкости жидкости необходимо выбрать эталонную жидкость, вязкость которой является известной величиной. Для определения вязкости рабочей жидкости используется формула:

где µ – вязкость рабочей жидкости;

µ – вязкость эталонной жидкости;

t – время истечения через капилляр исследуемой жидкости;

t – время истечения через капилляр эталонной жидкости;

ρ – плотность исследуемой жидкости;

ρ – плотность эталонной жидкости.

Так же существует понятие условной вязкости. Это отношение времени истечения через вискозиметр испытуемой жидкости при рабочей температуре к времени истечения дистиллированной воды при температуре 20°С (водное число). Водное соотношение является постоянной величиной для каждого прибора. Это соотношения выражается условными градусами.

где ВУ – условная вязкость;

Еще один метод определения вязкости жидкости – метод Стокса.

Он заключается в бросании различных шариков в жидкость и измерении скорости их падения. На шарик действуют три силы: сила тяжести, выталкивающая сила и сила сопротивления окружающей среды.

где Fтяж – сила тяжести;

m – масса шарика;

r – радиус шарика;

ρш – плотность шарика.

где FA – выталкивающая сила.

где Fc – сила сопротивления окружающей среды;

ϑ – скорость движения шарика.

Подставив выражения для сил, действующих на шарик в итоговое уравнение, можно найти вязкость жидкости:

Перевод кинематической вязкости в динамическую

Воспользуйтесь удобным конвертером перевода кинематической вязкости в динамическую онлайн. Поскольку соотношение кинематической и динамической вязкости зависит от плотности, то необходимо ее также указывать при расчете в калькуляторах ниже.

Плотность и вязкость следует указывать при одинаковой температуре.

Если задать плотность при температуре отличной от температуры вязкости повлечет некоторую ошибку, степень которой будет зависеть от влияния температуры на изменение плотности для данного вещества.

Калькулятор перевода кинематической вязкости в динамическую

Конвертер позволяет перевести вязкость с размерностью в сантистоксах [сСт] в сантипуазы [сП]. Обратите внимание, что численные значения величин с размерностями [мм2/с] и [сСт] для кинематической вязкости и [сП] и [мПа*с] для динамической – равны между собой и не требуют дополнительного перевода. Для других размерностей – воспользуйтесь таблицами ниже.

Данный калькулятор выполняет обратное действие предыдущему.

Таблицы перевода размерностей вязкости

В случае, если размерность Вашей величины не совпадает с используемой в калькуляторе, воспользуйтесь таблицами перевода.

Выберете размерность в левом столбце и умножьте свою величину на множитель, находящийся в ячейке на пересечении с размерностью в верхней строчке.

Табл. 1. Перевод размерностей кинематической вязкости ν


Табл. 2. Перевод размерностей динамической вязкости μ

Связь динамической и кинематической вязкости

Вязкость жидкости определяет способность жидкости сопротивляться сдвигу при ее движении, а точнее сдвигу слоев относительно друг друга. Поэтому на производствах, где требуется перекачка различных сред, важно точно знать вязкость перекачиваемого продукта и правильно подбирать насосное оборудование.

В технике встречаются два вида вязкости.

  1. Кинематическая вязкость чаще используется в паспорте с характеристиками жидкости.
  2. Динамическая используется в инженерных расчетах оборудования, научно-исследовательских работах и т.д.

Перевод кинематической вязкости в динамическую производят с помощью формулы, указанной ниже, через плотность при заданной температуре:

Где:

v – кинематическая вязкость,

n – динамическая вязкость,

p – плотность.

Таким образом, зная ту или иную вязкость и плотность жидкости можно выполнить пересчет одного вида вязкости в другой по указанной формуле или через конвертер выше.

Измерение вязкости

Понятия для этих двух типов вязкости присуще только жидкостям в связи с особенностями способов измерения.

Измерение кинематической вязкости используют метод истечения жидкости через капилляр (например используя прибор Уббелоде). Измерение динамической вязкости происходит через измерение сопротивление движения тела в жидкости (например сопротивление вращению погруженного в жидкость цилиндра).

От чего зависит значение величины вязкости?

Вязкость жидкости зависит в значительной мере от температуры. С увеличением температуры вещество становится более текучим, то есть менее вязким. Причем изменение вязкости, как правило, происходит достаточно резко, то есть нелинейно.

Поскольку расстояние между молекулами жидкого вещества намного меньше, чем у газов, у жидкостей уменьшается внутреннее взаимодействие молекул из-за снижения межмолекулярных связей.

Форма молекул и их размер, а также взаимоположение и взаимодействие могут определять вязкость жидкости. Также влияет их химическая структура.

Например, для органических соединений вязкость возрастает при наличии полярных циклов и групп.

Для насыщенных углеводородов – рост происходит при “утяжелении” молекулы вещества.

Коэффициент вязкости что это | Хитрости Жизни

Вязкость жидкости. Формула Ньютона.

Вязкость – одно из важнейших явлений, наблюдающихся при движении реальной жидкости.

Всем реальным жидкостям (и газам) в той или иной степени присуща вязкость, или внутреннее трение. При течении реальной жидкости между ее слоями возникают силы трения. Эти силы получили название сил внутреннего трения или вязкости. Вязкость – это трение между перемещаемыми относительно друг друга слоями жидкости (или газа). Силы вязкости (внутреннего трения) направлены по касательной к соприкасающимся слоям жидкости и противодействуют перемещению этих слоев относительно друг друга. Они тормозят слой с большей скоростью и ускоряют медленный слой. Можно указать две основные причины, обусловливающие вязкость:

во-первых, силы взаимодействия между молекулами соприкасающихся слоев, движущихся с различными скоростями;

во-вторых, переход молекул из слоя в слой и связанный с этим перенос импульса.

Вследствие этих причин слои взаимодействуют друг с другом, медленный слой ускоряется, быстрый замедляется. В жидкостях ярче выражена первая причина, в газах – вторая.

Для выяснения закономерностей, которым подчиняются силы внутреннего трения, рассмотрим следующий опыт. Возьмем две горизонтальные пластины со слоем жидкости между ними (рис.9). Верхнюю пластину приведем в движение с постоянной скоростью . Для этого к пластине надо приложить силу для преодоления силы трения , действующей на пластину при ее движении в жидкости. Слой жидкости, прилегающий непосредственно к верхней пластине, благодаря смачиванию прилипает к пластине и движется вместе с ней. Слой жидкости, прилипший к нижней пластине, удерживается вместе с ней в покое, . Промежуточные слои движутся так, что каждый верхний из них обладает скоростью большей, чем под ним лежащий. Стрелками на рис.9 показан «профиль скорости» потока. Вдоль оси r, перпендикулярной вектору , скорость нарастает. Измерение скорости характеризуют величиной .

Величина показывает, какое измерение скорости приходится на единицу длины вдоль направления изменения скорости, т.е. определяет быстроту изменения скорости и направления, перпендикулярной самой скорости. От этой величины зависит трение между слоями. Величина измеряется в .

Ньютон установил, что сила трения между двумя слоями жидкости прямо пропорциональна площади соприкосновения слоев и величине :

. (13)

Формула (13) называется формулой Ньютона для вязкого трения. Коэффициент пропорциональности получил название коэффициента вязкости (внутреннего трения). Из (13) видно, что

.

В системеединицей измерения коэффициента вязкости является

(паскаль – секунда),

в СГС – системе коэффициент вязкости измеряется в (пуазах), причем

.

Жидкости, для которых выполняется формула Ньютона (13), называют ньютоновскими. Для таких жидкостей коэффициент вязкости зависит только от температуры. Из биологических к ньютоновским жидкостям можно отнести плазму крови, лимфу. Для многих реальных жидкостей соотношение (13) строго не выполняется. Такие жидкости называют неньютоновскими. Для них коэффициент вязкости зависит от температуры, давления и ряда других величин. К таким жидкостям относятся жидкости с крупными сложными молекулами, например, цельная кровь.

Вязкость крови здорового человека , при патологии колеблется от , что сказывается на скорости оседания эритроцитов. Вязкость венозной крови больше, чем артериальной.

Дата добавления: 2014-10-15 ; Просмотров: 1486 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Содержание

Вязкость жидкости – это свойство реальных жидкостей оказывать сопротивление касательным усилиям (внутреннему трению) в потоке. Вязкость жидкости не может быть обнаружена при покое жидкости, так как она проявляется только при её движении. Для правильной оценки таких гидравлических сопротивлений, возникающих при движении жидкости, необходимо прежде всего установить законы внутреннего трения жидкости и составить ясное представление о механизме самого движения.

Физический смысл вязкости

Для понятия физической сущности такого понятия как вязкость жидкости рассмотрим пример. Пусть есть две параллельные пластинки А и В. В пространство между ними заключена жидкость: нижняя пластинка неподвижна, а верхняя пластинка движется с некоторой постоянной скоростью υ1

Как при этом показывает опыт, слои жидкости, непосредственно прилегающие к пластинкам (так называемые прилипшие слои), будут иметь одинаковые с ним скорости, т.е. слой, прилегающий к нижней пластинке А, будет находиться в покое, а слой, примыкающий к верхней пластинке В, будет двигаться со скоростью υ1.

Промежуточные слои жидкости будут скользить друг по другу, причем их скорости будут пропорциональны расстояниям от нижней пластинки.

Ещё Ньютоном было высказано предположение, которое вскоре подтвердилось опытом, что силы сопротивления, возникающие при таком скольжении слоев, пропорциональны площади соприкосновения слоев и скорости скольжения. Если взять площадь соприкосновения равной единице, это положение можно записать в виде

где τ – сила сопротивления, отнесенная к единице площади, или напряжение трения

μ – коэффициент пропорциональности, зависящий от рода жидкости и называемый коэффициентом абсолютной вязкости или просто абсолютной вязкостью жидкости.

Величину dυ/dy – изменение скорости в направлении, нормальном к направлению самой скорости, называют скоростью скольжения.

Таким образом вязкость жидкости – это физическое свойство жидкости, характеризующее их сопротивление скольжению или сдвигу

Вязкость кинематическая, динамическая и абсолютная

Теперь определимся с различными понятиям вязкости:

Динамическая вязкость. Единицей измерения этой вязкости является паскаль в секунду (Па*с). Физический смысл состоит в снижении давления в единицу времени. Динамическая вязкость характеризует сопротивление жидкости (или газа) смещению одного слоя относительно другого.

Динамическая вязкость зависит от температуры. Она уменьшается при повышении температуры и увеличивается при повышении давления.

Кинематическая вязкость. Единицей измерения является Стокс. Кинематическая вязкость получается как отношение динамической вязкости к плотности конкретного вещества.

Определение кинематической вязкости производится в классическом случае измерением времени вытекания определенного объема жидкости через калиброванное отверстие при воздействии силы тяжести

Абсолютная вязкость получается при умножении кинематической вязкости на плотность. В международной системе единиц абсолютная вязкость измеряется в Н*с/м2 – эту единицу называют Пуазейлем.

Коэффициент вязкости жидкости

В гидравлике часто используют величину, получаемую в результате деления абсолютной вязкости на плотность. Эту величину называют коэффициентом кинематической вязкости жидкости или просто кинематической вязкостью и обозначают буквой ν. Таким образом кинематическая вязкость жидкости

где ρ – плотность жидкости.

Единицей измерения кинематической вязкости жидкости в международной и технической системах единиц служит величина м2/с.

В физической системе единиц кинематическая вязкость имеет единицу измерения см 2 /с и называется Стоксом(Ст).

Вязкость некоторых жидкостей

Жидкость t, °С ν, Ст
Вода 0,0178
Вода 20 0,0101
Вода 100 0,0028
Бензин 18 0,0065
Спирт винный 18 0,0133
Керосин 18 0,0250
Глицерин 20 8,7
Ртуть 0,00125

Величину, обратную коэффициенту абсолютной вязкости жидкости, называют текучестью

Как показывают многочисленные эксперименты и наблюдения, вязкость жидкости уменьшается с увеличением температуры. Для различных жидкостей зависимость вязкости от температуры получается различной.

Поэтому, при практических расчетах к выбору значения коэффициента вязкости следует подходить очень осторожно. В каждом отдельном случае целесообразно брать за основу специальные лабораторные исследования.

Вязкость жидкостей, как установлено из опытов, зависит так же и от давления. Вязкость возрастает при увеличении давления. Исключение в этом случае является вода, для которой при температуре до 32 градусов Цельсия с увеличением давления вязкость уменьшается.

Что касается газов, то зависимость вязкости от давления, так же как и от температуры, очень существенна. С увеличением давления кинематическая вязкость газов уменьшается, а с увеличением температуры, наоборот, увеличивается.

Методы измерения вязкости. Метод Стокса.

Область, посвященная измерению вязкости жидкости, называется вискозиметрия, а прибор для измерения вязкости называется вискозиметр.

Современные вискозиметры изготавливаются из прочных материалов, а при их производстве используются самые современные технологии, для обеспечение работы с высокой температурой и давлением без вреда для оборудования.

Существует следующие методы определения вязкости жидкости.

Капиллярный метод.

Сущность этого метода заключается в использовании сообщающихся сосудов. Два сосуда соединяются стеклянной трубкой известного диаметра и длины. Жидкость помещается в стеклянный канал и за определенный промежуток времени перетекает из одного сосуда в другой. Далее зная давление в первом сосуде и воспользовавшись для расчетов формулой Пуазейля определяется коэффициент вязкости.

Метод по Гессе.

Этот метод несколько сложнее предыдущего. Для его выполнения необходимо иметь две идентичные капиллярные установки. В первую помещают среду с заранее известным значением внутреннего трения, а во вторую – исследуемую жидкость. Затем замеряют время по первому методу на каждой из установок и составляя пропорцию между опытами находят интересующую вязкость.

Ротационный метод.

Для выполнения этого метода необходимо иметь конструкцию из двух цилиндров, причем один из них должен быть расположен внутри другого. В промежуток между сосудами помещают исследуемую жидкость, а затем придают скорость внутреннему цилиндру.

Жидкость вращается вместе с цилиндром со своей угловой скоростью. Разница в силе момента цилиндра и жидкости позволяет определить вязкость последней.

Метод Стокса

Для выполнения этого опыта потребуется вискозиметр Гепплера, который представляет из себя цилиндр, заполненный жидкостью.

Вначале делаются две пометки по высоте цилиндра и замеряют расстояние между ними. Затем шарик определенного радиуса помещается в жидкость. Шарик начинает погружаться в жидкость и проходит расстояние от одной метки до другой. Это время фиксируется. Определив скорость движения шарика затем вычисляют вязкость жидкости.

Видео по теме вязкости

Определение вязкости играет большую роль в промышленности, поскольку определяет конструкцию оборудования для различных сред. Например, оборудование для добычи, переработки и транспортировки нефти.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Плотность Молекулярная масса ДНП Критические параметры Вязкость Поверхностное натяжение
Фактор сжимаемости Летучесть (фугитивность) Оптические свойства Электрические свойства

Понятие вязкости

Вязкость является важнейшей физической константой, характеризующей эксплуатационные свойства котельных и дизельных топлив, нефтяных масел, ряда других нефтепродуктов. По значению вязкости судят о возможности распыления и прокачиваемости нефти и нефтепродуктов.

Различают динамическую, кинематическую, условную и эффективную (структурную) вязкость.

[μ], или внутренним трением, называют свойства реальных жидкостей оказывать сопротивление сдвигающим касательным усилиям. Очевидно, это свойство проявляется при движении жидкости. Динамическая вязкость в системе СИ измеряется в [Н·с/м 2 ]. Это сопротивление, которое оказывает жидкость при относительном перемещении двух ее слоев поверхностью 1 м 2 , находящихся на расстоянии 1 м друг от друга и перемещающихся под действием внешней силы в 1 Н со скоростью 1 м/с. Учитывая, что 1 Н/м 2 = 1 Па, динамическую вязкость часто выражают в [Па·с] или [мПа·с]. В системе СГС (CGS) размерность динамической вязкости — [дин·с/м 2 ]. Эта единица называется пуазом (1 П = 0,1 Па·с).

Переводные множители для расчета динамической [μ] вязкости.

Единицы Микропуаз (мкП) Сантипуаз (сП) Пуаз ([г/см·с]) Па·с ([кг/м·с]) кг/(м·ч) кг·с/м 2
Микропуаз (мкП) 1 10 -4 10 -6 10 7 3,6·10 -4 1,02·10 -8
Сантипуаз (сП) 10 4 1 10 -2 10 -3 3,6 1,02·10 -4
Пуаз ([г/см·с]) 10 6 10 2 1 10 3 3,6·10 2 1,02·10 -2
Па·с ([кг/м·с]) 10 7 10 3 10 1 3 3,6·10 3 1,02·10 -1
кг/(м·ч) 2,78·10 3 2,78·10 -1 2,78·10 -3 2,78·10 -4 1 2,84·10 -3
кг·с/м 2 9,81·10 7 9,81·10 3 9,81·10 2 9,81·10 1 3,53·10 4 1

[ν] называется величина, равная отношению динамической вязкости жидкости [μ] к ее плотности [ρ] при той же температуре: ν = μ/ρ. Единицей кинематической вязкости является [м 2 /с] — кинематическая вязкость такой жидкости, динамическая вязкость которой равна 1 Н·с/м 2 и плотность 1 кг/м 3 (Н = кг·м/с 2 ). В системе СГС (CGS) кинематическая вязкость выражается в [см 2 /с]. Эта единица называется стоксом (1 Ст = 10 -4 м 2 /с; 1 сСт = 1 мм 2 /с).

Переводные множители для расчета кинематической [ν] вязкости.

Единицы мм 2 /с (сСт) см 2 /с (Ст) м 2 /с м 2 /ч
мм 2 /с (сСт) 1 10 -2 10 -6 3,6·10 -3
см 2 /с (Ст) 10 2 1 10 -4 0,36
м 2 /с 10 6 10 4 1 3,6·10 3
м 2 /ч 2,78·10 2 2,78 2,78·10 4 1

Нефти и нефтепродукты часто характеризуются , за которую принимается отношение времени истечения через калиброванное отверстие стандартного вискозиметра 200 мл нефтепродукта при определенной температуре [t] ко времени истечения 200 мл дистиллированной воды при температуре 20°С. Условная вязкость при температуре [t] обозначается знаком ВУ, и выражается числом условных градусов.

Условная вязкость измеряется в градусах ВУ (°ВУ) (если испытание проводится в стандартном вискозиметре по ГОСТ 6258-85), секундах Сейболта и секундах Редвуда (если испытание проводится на вискозиметрах Сейболта и Редвуда).

Перевести вязкость из одной системы в другую можно при помощи номограммы.

В нефтяных дисперсных системах в определенных условиях в отличие от ньютоновских жидкостей вязкость является переменной величиной, зависящей от градиента скорости сдвига. В этих случаях нефти и нефтепродукты характеризуются эффективной или структурной вязкостью:

Для углеводородов вязкость существенно зависит от их химического состава: она повышается с увеличением молекулярной массы и температуры кипения. Наличие боковых разветвлений в молекулах алканов и нафтенов и увеличение числа циклов также повышают вязкость. Для различных групп углеводородов вязкость растет в ряду алканы — арены — цикланы.

Для определения вязкости используют специальные стандартные приборы — вискозиметры, различающиеся по принципу действия.

Кинематическая вязкость определяется для относительно маловязких светлых нефтепродуктов и масел с помощью капиллярных вискозиметров, действие которых основано на текучести жидкости через капилляр по ГОСТ 33-2000 и ГОСТ 1929-87 (вискозиметр типа ВПЖ, Пинкевича и др.).

Для вязких нефтепродуктов измеряется условная вязкость в вискозиметрах типа ВУ, Энглера и др. Истечение жидкости в этих вискозиметрах происходит через калиброванное отверстие по ГОСТ 6258-85.

Между величинами условной °ВУ и кинематической вязкости существует эмпирическая зависимость:

    для ν от 1 до 120 мм 2 /с:

Вязкость наиболее вязких, структурированных нефтепродуктов определяется на ротационном вискозиметре по ГОСТ 1929-87. Метод основан на измерении усилия, необходимого для вращения внутреннего цилиндра относительно наружного при заполнении пространства между ними испытуемой жидкостью при температуре t.

Кроме стандартных методов определения вязкости иногда в исследовательских работах используются нестандартные методы, основанные на измерении вязкости по времени падения калибровочного шарика между метками или по времени затухания колебаний твердого тела в испытуемой жидкости (вискозиметры Гепплера, Гурвича и др.).

Во всех описанных стандартных методах вязкость определяют при строго постоянной температуре, поскольку с ее изменением вязкость существенно меняется.

Зависимость вязкости от температуры

Зависимость вязкости нефтепродуктов от температуры является очень важной характеристикой как в технологии переработки нефти (перекачка, теплообмен, отстой и т. д.), так и при применении товарных нефтепродуктов (слив, перекачка, фильтрование, смазка трущихся поверхностей и т. д.).

С понижением температуры вязкость их возрастает. На рисунке приведены кривые изменения вязкости в зависимости от температуры для различных смазочных масел.

Общим для всех образцов масел является наличие областей температур, в которых наступает резкое повышение вязкости.

Существует много различных формул для расчета вязкости в зависимости от температуры, но наиболее употребляемой является эмпирическая формула Вальтера:

Дважды логарифмируя это выражение, получаем:

По данному уравнению Е. Г. Семенидо была составлена номограмма на оси абсцисс которой для удобства пользования отложена температура, а на оси ординат — вязкость.

По номограмме можно найти вязкость нефтепродукта при любой заданной температуре, если известна его вязкость при двух других температурах. В этом случае значение известных вязкостей соединяют прямой и продолжают ее до пересечения с линией температуры. Точка пересечения с ней отвечает искомой вязкости. Номограмма пригодна для определения вязкости всех видов жидких нефтепродуктов.

Для нефтяных смазочных масел очень важно при эксплуатации, чтобы вязкость как можно меньше зависела от температуры, поскольку это обеспечивает хорошие смазывающие свойства масла в широком интервале температур, т. е. в соответствии с формулой Вальтера это означает, что для смазочных масел, чем ниже коэффициент В, тем выше качество масла. Это свойство масел называется индексом вязкости, который является функцией химического состава масла. Для различных углеводородов по-разному меняется вязкость от температуры. Наиболее крутая зависимость (большая величина В) для ароматических углеводородов, а наименьшая — для алканов. Нафтеновые углеводороды в этом отношении близки к алканам.

Существуют различные методы определения индекса вязкости (ИВ).

Для всех масел с ν100 2 /с вязкости (ν, ν1 и ν3) определяют по таблице ГОСТ 25371-97 на основе ν40 и ν100 данного масла. Если масло более вязкое (ν100 > 70 мм 2 /с), то величины, входящие в формулу, определяют по специальным формулам, приведенным в стандарте.

Значительно проще определять индекс вязкости по номограммам.

Индекс вязкости — общепринятая величина, входящая в стандарты на масла во всех странах мира. Недостатком показателя индекса вязкости является то, что он характеризует поведение масла лишь в интервале температур от 37,8 до 98,8°С.

Многими исследователями было подмечено, что плотность и вязкость смазочных масел до некоторой степени отражают их углеводородный состав. Был предложен соответствующий показатель, связывающий плотность и вязкость масел и названный вязкостно-массовой константой (ВМК). Вязкостно-массовая константа может быть вычислена по формуле Ю. А. Пинкевича:

В области низких температур смазочные масла приобретают структуру, которая характеризуется пределом текучести, пластичности, тиксотропностью или аномалией вязкости, свойственными дисперсным системам. Результаты определения вязкости таких масел зависят от их предварительного механического перемешивания, а также от скорости истечения или от обоих факторов одновременно. Структурированные масла, так же как и другие структурированные нефтяные системы, не подчиняются закону течения ньютоновских жидкостей, согласно которому изменение вязкости должно зависеть только от температуры.

Масло с неразрушенной структурой имеет значительно большую вязкость, чем после ее разрушения. Если понизить вязкость такого масла путем разрушения структуры, то в спокойном состоянии эта структура восстановится и вязкость примет первоначальное значение. Способность системы самопроизвольно восстанавливать свою структуру называется . С увеличением скорости течения, точнее градиента скорости (участок кривой 1), структура разрушается, в связи с чем вязкость вещества снижается и доходит до определенного минимума. Этот минимум вязкости сохраняется на одном уровне и при последующем возрастании градиента скорости (участок 2) до появления турбулентного потока, после чего вязкость вновь нарастает (участок 3).

Зависимость вязкости от давления

Вязкость жидкостей, в том числе и нефтепродуктов, зависит от внешнего давления. Изменение вязкости масел с повышением давления имеет большое практическое значение, так как в некоторых узлах трения могут возникать высокие давления.

Зависимость вязкости от давления для некоторых масел иллюстрируется кривыми, вязкость масел с повышением давления изменяется по параболе. При давлении Р она может быть выражена формулой:

В нефтяных маслах меньше всего с повышением давления изменяется вязкость парафиновых углеводородов и несколько больше нафтеновых и ароматических. Вязкость высоковязких нефтепродуктов с увеличением давления повышается больше, чем вязкость маловязких. Чем выше температура, тем меньше изменяется вязкость с повышением давления.

При давлениях порядка 500 — 1000 МПа вязкость масел возрастает настолько, что они теряют свойства жидкости и превращаются в пластичную массу.

Для определения вязкости нефтепродуктов при высоком давлении Д.Э.Мапстон предложил формулу:

На основе этого уравнения Д.Э.Мапстоном разработана номограмма, при пользовании которой известные величины, например ν и Р, соединяют прямой линией и отсчет получают на третьей шкале.

Вязкость смесей

При компаундировании масел часто приходится определять вязкость смесей. Как показали опыты, аддитивность свойств проявляется лишь в смесях двух весьма близких по вязкости компонентов. При большой разности вязкостей смешиваемых нефтепродуктов, как правило, вязкость меньше, чем вычисленная по правилу смешения. Приближенно вязкость смеси масел можно рассчитать, если заменить вязкости компонентов их обратной величиной — подвижностью (текучестью) ψсм:

Для определения вязкости смесей можно также пользоваться различными номограммами. Наибольшее применение нашли номограмма ASTM и вискозиграмма Молина-Гурвича. Номограмма ASTM базируется на формуле Вальтера. Номограмма Молина-Гуревича составлена на основании экспериментально найденных вязкостей смеси масел А и В, из которых А обладает вязкостью °ВУ20 = 1,5, а В — вязкостью °ВУ20 = 60. Оба масла смешивались в разных соотношениях от 0 до 100% (об.), и вязкость смесей устанавливалась экспериментально. На номограмме нанесены значения вязкости в уел. ед. и в мм 2 /с.

Вязкость газов и нефтяных паров

Вязкость углеводородных газов и нефтяных паров подчиняется иным, чем для жидкостей, закономерностям. С повышением температуры вязкость газов возрастает. Эта закономерность удовлетворительно описывается формулой Сазерленда:

Для приближенных расчетов принимаем, что С = 1,22·Ткип. Более точные значения С и m.

Для расчета вязкости индивидуальных углеводородных газов применяется формула:

Вязкость газов, нефтяных паров можно определить по графическим зависимостям:

Вязкость природных газов известной молекулярной массы или относительной плотности (по воздуху) при атмосферном давлении и заданной температуре может быть определена по кривым, представленным на рисунке.

Как видно из рисунка, с повышением относительной плотности и понижением температуры вязкость газа уменьшается.

Вязкость газов мало зависит от давления в области до 5-6 МПа. При более высоких давлениях она растет и при давлении около 100 МПа увеличивается в 2-3 раза по сравнению с вязкостью при атмосферном давлении. Для определения вязкости при повышенных давлениях пользуются эмпирическими графиками.

Кинематическая вязкость

— Calculator.org


Что такое кинематическая вязкость?

Сопротивление жидкости, которая деформируется под действием напряжения сдвига или напряжения растяжения, называется вязкостью. В общем, это «толщина» жидкости. Это можно рассматривать как трение жидкости или внутреннее сопротивление жидкости потоку, и, в частности, кинематическая вязкость измеряет сопротивление потоку жидкости под действием силы тяжести (или некоторой другой физической силы, действующей на массу жидкости).Обычно жидкая жидкость, такая как вода, имеет меньшую вязкость по сравнению с вязкой жидкостью, такой как мед, высокой вязкостью. Кинематическая вязкость сильно зависит от температуры. Кинематическая вязкость жидкости обычно уменьшается с повышением температуры, тогда как кинематическая вязкость газа увеличивается.

Типы жидкостей

Ньютоновские жидкости

Жидкости, в которых напряжение сдвига линейно связано со скоростью деформации сдвига, называются ньютоновскими жидкостями или истинными жидкостями, поскольку перемешивание или перекачивание при постоянной температуре не влияет на их вязкость или консистенцию.Наиболее распространенными жидкостями и газами являются ньютоновские жидкости, такие как вода, масло и воздух.

Тиксотропные жидкости

Жидкости, вязкость которых снижается при увеличении перемешивания или давления при постоянной температуре, известны как жидкости для разжижения при сдвиге или тиксотропные жидкости. Они кажутся густыми или вязкими, но их довольно легко перекачивать.

Дилатантные жидкости

Жидкости, вязкость которых увеличивается с увеличением перемешивания или давления при постоянной температуре, называются загущающими жидкостями при сдвиге или дилатантными жидкостями.Такие жидкости могут стать твердыми при протекании внутри трубы. Например, сливки становятся сливочными при взбалтывании.

Измерение кинематической вязкости

Кинематическую вязкость можно измерить с помощью устройства, называемого капиллярным вискозиметром, которое состоит из градуированной емкости с узкой трубкой на дне. Жидкость помещается в контейнер и стекает под действием силы тяжести. Чем выше вязкость, тем больше времени требуется для протекания через трубку (т.е. жидкость с меньшей вязкостью протекает быстрее, чем жидкость с более высокой вязкостью).Кинематическая вязкость — это отношение абсолютной или динамической вязкости к плотности — величина, в которой сила является внешней и не зависит от массы жидкости. Кинематическую вязкость можно получить, разделив динамическую вязкость жидкости на ее плотность.

ν = μ / ρ

где ν = кинематическая вязкость, μ = абсолютная или динамическая вязкость, ρ = плотность. В системе СИ это м 2 / с

Стокса (St) — физическая единица измерения кинематической вязкости в с.г., названная в честь Джорджа Габриэля Стокса, где 1 St = 10 -4 м 2 / с.Он также выражается в сантистоксах (сСт или ctsk). 1 сток = 100 сантистокс = 1 см 2 • с -1 = 0,0001 м 2 • с -1 . 1 сантистокс = 1 мм 2 • с -1 = 10 -6 м 2 • с -1 .

Кинематическая вязкость также может быть названа коэффициентом диффузии импульса по импульсу , поскольку она имеет те же размеры, что и коэффициент диффузии тепла и коэффициент диффузии концентрации массы. Перенос количества движения аналогичен переносу других свойств жидкости.Это также означает, что его можно использовать во многих безразмерных числах для сравнения коэффициентов диффузии и, следовательно, относительной важности различных физических процессов.

Добавьте эту страницу в закладки в своем браузере, используя Ctrl и d или используя одну из следующих служб: (открывается в новом окне)

Объяснение кинематической вязкости | Смазка машин

Что такое кинематическая вязкость?

Кинематическая вязкость — это мера внутреннего сопротивления жидкости потоку под действием гравитационных сил.Он определяется путем измерения времени в секундах, необходимого для того, чтобы фиксированный объем жидкости прошел известное расстояние под действием силы тяжести через капилляр в калиброванном вискозиметре при строго контролируемой температуре.

Это значение преобразуется в стандартные единицы, такие как сантистоксы (сСт) или квадратные миллиметры в секунду. Отчет о вязкости действителен только в том случае, если также указывается температура, при которой проводился тест — например, 23 сСт при 40 ° C.

Из всех тестов, используемых для анализа отработанного масла, ни один не обеспечивает лучшей повторяемости или стабильности теста, чем вязкость.Точно так же нет свойства более критичного для эффективной смазки компонентов, чем вязкость базового масла. Однако вязкость — это нечто большее, чем кажется на первый взгляд. Вязкость может быть измерена и представлена ​​как динамическая (абсолютная) вязкость или как кинематическая вязкость. Их легко спутать, но они существенно отличаются.

Большинство лабораторий по анализу используемых масел измеряют и сообщают кинематическую вязкость. Напротив, большинство локальных вискозиметров измеряют динамическую вязкость, но запрограммированы на оценку и отображение кинематической вязкости, так что сообщаемые измерения вязкости отражают кинематические числа, сообщаемые большинством лабораторий и поставщиков смазочного масла.

Учитывая важность анализа вязкости в сочетании с растущей популярностью инструментов для анализа нефти на месте, используемых для проверки и дополнения анализа нефти в лаборатории за пределами площадки, важно, чтобы аналитики нефти понимали разницу между динамическими и кинематическими измерениями вязкости.

Вообще говоря, вязкость — это сопротивление жидкости течению (напряжение сдвига) при заданной температуре. Иногда вязкость ошибочно называют толщиной (или массой).Вязкость — это не измерение размеров, поэтому называть высоковязкое масло густым, а менее вязкое — тонким — ошибочно.

Точно так же бессмысленно сообщать о вязкости для определения тенденций без ссылки на температуру. Для интерпретации показаний вязкости необходимо определить температуру. Обычно вязкость указывается при 40 ° C и / или 100 ° C или при обоих значениях, если требуется индекс вязкости.

Уравнение кинематической вязкости

Для выражения вязкости используются несколько технических единиц, но наиболее распространенными являются сантисток (сСт) для кинематической вязкости и сантипуаз (сП) для динамической (абсолютной) вязкости.Кинематическая вязкость в сСт при 40 ° C является основой для системы классификации кинематической вязкости ISO 3448, что делает ее международным стандартом. Другие распространенные системы кинематической вязкости, такие как Saybolt Universal Seconds (SUS) и система классификации SAE, могут быть связаны с измерением вязкости в сСт при 40 ° C или 100 ° C.

Измерение кинематической вязкости

Кинематическая вязкость измеряется путем учета времени, за которое масло проходит через отверстие капилляра под действием силы тяжести (рис. 1).Отверстие трубки кинематического вискозиметра создает постоянное сопротивление потоку. Доступны капилляры разного размера для поддержки жидкостей различной вязкости.

Время, необходимое для прохождения жидкости через капиллярную трубку, можно преобразовать в кинематическую вязкость, используя простую калибровочную константу, предусмотренную для каждой трубки. Основной процедурой для измерения кинематической вязкости является стандарт ASTM D445, который часто изменяется в лаборатории анализа отработанного масла для экономии времени и повышения эффективности измерения.

Рис. 1. Капиллярный вискозиметр с U-образной трубкой

Измерение динамической вязкости (абсолютной вязкости)

Динамическая вязкость измеряется как сопротивление потоку, когда внешняя и контролируемая сила (насос, сжатый воздух и т. Д.) Заставляет масло проходить через капилляр (ASTM D4624) или тело проталкивается через жидкость под действием внешней контролируемой силы, такой как шпиндель с приводом от двигателя.В любом случае измеряется сопротивление потоку (или сдвигу) как функция входящей силы, которая отражает внутреннее сопротивление образца приложенной силе или его динамическую вязкость.

Абсолютные вискозиметры бывают нескольких типов и исполнений. Роторный метод Брукфилда, изображенный на рисунке 2, является наиболее распространенным. Измерение абсолютной вязкости используется для исследовательских целей, контроля качества и анализа пластичных смазок в области смазки оборудования.

Рис. 2. Ротационный вискозиметр ASTM D2983

Процедуры тестирования динамической вязкости в лаборатории традиционным методом Брукфилда определены ASTM D2983, D6080 и другими. Однако динамическая вязкость становится обычным явлением в области анализа отработанного масла, потому что большинство продаваемых сегодня на рынке вискозиметров измеряют динамическую, а не кинематическую вязкость.Поставщиками локальных динамических вискозиметров являются Anton Paar, Kittiwake и Spectro Scientific.

Вообще говоря, кинематическая вязкость (сСт) относится к абсолютной вязкости (сП) как функции удельного веса (SG) жидкости в соответствии с уравнениями на рисунке 3.

Рис. 3. Уравнения вязкости

Какими бы простыми и элегантными ни казались эти уравнения, они верны только для так называемых ньютоновских жидкостей.Кроме того, удельный вес жидкости должен оставаться постоянным в течение периода тренда. Ни одно из этих условий не может считаться постоянным при анализе отработанного масла, поэтому аналитик должен знать условия, при которых могут возникать отклонения.

Кинематическая вязкость: ньютоновские и неньютоновские жидкости

Ньютоновская жидкость — это жидкость, которая поддерживает постоянную вязкость при всех скоростях сдвига (напряжение сдвига изменяется линейно со скоростью сдвига). Эти жидкости называются ньютоновскими, потому что они следуют исходной формуле, установленной сэром Исааком Ньютоном в его Законе механики жидкостей.Однако некоторые жидкости так себя не ведут. В общем, их называют неньютоновскими жидкостями. Ньютоновские жидкости включают газы, воду, масло, бензин и спирт.

Группа неньютоновских жидкостей, называемых тиксотропными, представляет особый интерес при анализе отработанных масел, поскольку вязкость тиксотропных жидкостей уменьшается с увеличением скорости сдвига. Вязкость тиксотропной жидкости увеличивается с уменьшением скорости сдвига. В случае тиксотропных жидкостей время схватывания может увеличить кажущуюся вязкость, как и в случае пластичной смазки.Примеры неньютоновских жидкостей включают:

  • Загустители при сдвиге: вязкость увеличивается с увеличением скорости сдвига. Например, кукурузный крахмал, помещенный в воду и перемешанный, со временем становится гуще.
  • Жидкости, разжижающие сдвиг: вязкость уменьшается с увеличением скорости сдвига. Краска для стен — хороший тому пример. По мере перемешивания краска становится более жидкой.
  • Тиксотропные жидкости: становятся менее вязкими при перемешивании.Типичные примеры этого — томатный кетчуп и йогурт. После встряхивания они становятся более жидкими. Оставленные в покое, они возвращаются в гелеобразное состояние.
  • Реопектические жидкости: становятся более вязкими при взбалтывании. Типичный пример этого — чернила для принтера.
Кинематическая вязкость: ньютоновские и неньютоновские жидкости
Ньютоновские жидкости Неньютоновские жидкости
Газы Жидкости, загущающие при сдвиге (более высокая скорость сдвига, более высокая вязкость)
Вода Жидкости, разжижающие сдвиг (более высокая скорость сдвига, более низкая вязкость)
Масло Тиксотропные жидкости (при взбалтывании становятся менее вязкими)
Бензин Реопектические жидкости (становятся более вязкими при взбалтывании)
Спирт

Кинематическая вязкость: практический пример

Представьте, что перед вами две банки: одна наполнена майонезом, другая — медом.Когда обе банки прикреплены к поверхности стола с помощью липучки, представьте, что вы погружаете одинаковые ножи для масла в каждую из жидкостей под одинаковым углом и на одинаковую глубину. Представьте, что вы перемешиваете две жидкости, вращая ножи с одинаковой частотой вращения, сохраняя при этом одинаковый угол атаки.

Какую из двух жидкостей было сложнее перемешать? Вашим ответом должен быть мед, который намного сложнее размешать, чем майонез. Теперь представьте, что вы снимаете банки с застежки-липучки на столе и переворачиваете банки на бок.Что быстрее вытекает из банки, мед или майонез? Ваш ответ должен быть мед; майонез вообще не потечет, если перевернуть банку на бок.

Какая жидкость более вязкая, мед или майонез? Если вы сказали майонез, вы правы … по крайней мере, частично. Точно так же, если вы сказали мед, вы частично правы. Причина очевидной аномалии заключается в том, что при вращении ножа в обоих веществах скорость сдвига меняется, а при повороте каждой банки на бок просто измеряется статическое сопротивление потоку.

Поскольку мед — это ньютоновская жидкость, а майонез — неньютоновский, вязкость майонеза падает при увеличении скорости сдвига или при вращении ножа. При перемешивании майонез подвергается сильному сдвиговому напряжению, в результате чего он уступает место принудительному действию. И наоборот, просто поставив банку на бок, майонез подвергнется низкому сдвиговому напряжению, в результате чего вязкость практически не изменится, поэтому он, как правило, остается в банке.

Невозможно условно измерить вязкость неньютоновской жидкости.Скорее, необходимо измерить кажущуюся вязкость, которая принимает во внимание скорость сдвига, при которой проводилось измерение вязкости. (См. Рис. 4). Подобно тому, как измерения вязкости не имеют смысла, если не указана температура испытания, измерения кажущейся вязкости не имеют смысла, если не указаны температура испытания и скорость сдвига.

Например, вязкость консистентной смазки никогда не указывается, скорее, кажущаяся вязкость консистентной смазки указывается в сантипуазах (сП).(Примечание: вязкость может указываться для базового масла, используемого для изготовления смазки, но не для готового продукта.)

Вообще говоря, жидкость является неньютоновской, если она состоит из одного вещества, взвешенного (но не растворенного химически) в жидкости хозяина. Для этого есть две основные категории: эмульсии и коллоидные суспензии. Эмульсия — это стабильное физическое сосуществование двух несмешивающихся жидкостей. Майонез — это обычная неньютоновская жидкость, состоящая из яиц, эмульгированных в масле, жидкости хозяина.Поскольку майонез не является ньютоновским, его вязкость уменьшается с приложенной силой, что облегчает его намазывание.

Коллоидная суспензия состоит из твердых частиц, стабильно взвешенных в жидкости хозяина. Многие краски представляют собой коллоидную суспензию. Если бы краска была ньютоновской, она либо легко растекалась бы, но растекалась при низкой вязкости, либо растекалась бы с большим трудом и оставляла следы кисти, но не растекалась бы при высокой вязкости.

Поскольку краска неньютоновская, ее вязкость уменьшается под действием силы кисти, но возвращается, когда кисть убирается.В результате краска растекается относительно легко, но не оставляет следов кисти и не растекается.

Динамическая и кинематическая вязкость: в чем разница

Динамическая вязкость определяет толщину пленки масла. Кинематическая вязкость — это просто удобная попытка оценить степень толщины пленки, которую может обеспечить масло, но имеет меньшее значение, если масло неньютоновское.

Многие смазочные составы и условия дают неньютоновскую жидкость, в том числе:

  • Присадки, улучшающие индекс вязкости (VI) — Всесезонное Моторные масла на минеральной основе (кроме естественных базовых масел с высоким индексом вязкости) содержат упругую присадку, которая уплотняется при низких температурах и расширяется при высоких температурах в ответ на повышение растворимости жидкости.Поскольку эта добавочная молекула отличается от молекул масла-хозяина, она ведет себя неньютоновским образом.

  • Загрязнение воды — Нефть и свободная вода не смешиваются, во всяком случае химически. Но при определенных обстоятельствах они будут объединяться в эмульсию, как и майонез, о котором говорилось ранее. Это подтвердит любой, кто видел масло, похожее на кофе со сливками. Хотя это может показаться нелогичным, загрязнение воды при эмульгировании в масло на самом деле увеличивает кинематическую вязкость.

  • Побочные продукты термического и окислительного разложения — Многие побочные продукты термического и окислительного разложения нерастворимы, но переносятся маслом в стабильной суспензии. Эти приостановки создают неньютоновское поведение.

  • Сажа — Сажа, обычно встречающаяся в дизельных двигателях, представляет собой частицу, которая приводит к образованию коллоидной суспензии в масле. Диспергирующая добавка к маслу, предназначенная для предотвращения агломерации и роста частиц сажи, способствует образованию коллоидной суспензии.

Если бы нужно было измерить абсолютную вязкость одной из этих часто встречающихся эмульсий или коллоидов, описанных выше, с помощью абсолютного вискозиметра с переменной скоростью сдвига (например, ASTM D4741), измерение уменьшилось бы по мере увеличения скорости сдвига до точки стабилизации. .

Если бы эту стабилизированную абсолютную вязкость разделить на удельный вес жидкости для оценки кинематической вязкости, расчетное значение будет отличаться от измеренной кинематической вязкости.Опять же, уравнения на рисунке 3 применимы только к ньютоновским жидкостям, а не к неньютоновским жидкостям, описанным выше, поэтому возникает это несоответствие.

Влияние кинематической вязкости и удельного веса

Снова посмотрите на уравнения на рисунке 3. Абсолютная и кинематическая вязкости ньютоновской жидкости связаны как функция удельного веса жидкости. Рассмотрим устройство на Рисунке 1: колба, содержащая пробу масла, которая высвобождается, когда устраняется вакуум, а затем создает напор, который прогоняет масло через капиллярную трубку.

Можно ли предположить, что все жидкости будут создавать одинаковый напор? Нет, давление зависит от удельного веса жидкости или веса относительно веса идентичного объема воды. Большинство смазочных масел на углеводородной основе имеют удельный вес от 0,85 до 0,90. Однако это может измениться со временем, поскольку масло ухудшается или становится загрязненным (например, гликоль, вода и металлы износа), что приводит к разнице между измерениями абсолютной и кинематической вязкости.

Рассмотрим данные, представленные в таблице 2. Каждый из новых сценариев использования нефти идентичен, и в обоих случаях абсолютная вязкость увеличивается на 10 процентов, что обычно является критическим пределом для изменения вязкости. В сценарии А небольшое изменение удельного веса приводит к небольшой разнице между измеренной абсолютной вязкостью и кинематической вязкостью.

Этот дифференциал может немного задержать звучание сигнала о замене масла, но не вызовет большой ошибки.Однако в сценарии B разница намного больше. Здесь удельный вес значительно увеличивается, что приводит к измеренному увеличению кинематической вязкости на 1,5 процента по сравнению с увеличением на 10 процентов, измеренным с помощью абсолютного вискозиметра.

Это существенное различие, которое может привести к тому, что аналитик определит ситуацию как не подлежащую отчетности. Сделанная ошибка заключается в предположении в обоих сценариях, что флюиды остаются ньютоновскими.

Из-за множества возможностей образования неньютоновских жидкостей, истинным параметром, представляющим интерес для аналитика нефти и специалиста по смазочным материалам, должна быть абсолютная вязкость.Это то, что определяет толщину пленки жидкости и степень защиты поверхностей компонентов. В интересах экономии, простоты и того факта, что новые процедуры испытаний смазочных материалов обычно используются для анализа отработанного масла, кинематическая вязкость масла является измеряемым параметром, используемым для определения тенденций и принятия решений по управлению смазочными материалами. Однако в некоторых случаях это может вносить ненужные ошибки в определение вязкости масла.

Проблема сводится к простой математике.Как показывают уравнения на Рисунке 3, абсолютная и кинематическая вязкость связаны как функция удельного веса масла. Если и вязкость, и удельный вес являются динамическими, но измеряется только одна, произойдет ошибка, и кинематическая вязкость не даст точной оценки изменения абсолютной вязкости жидкости, представляющего интерес параметра. Величина ошибки зависит от величины изменения неизмеряемого параметра, удельного веса.

Важные выводы относительно кинематической вязкости

Из этого обсуждения измерения вязкости можно сделать следующие выводы:

  • Предполагая, что лаборатория измеряет вязкость кинематическими методами, добавление измерения удельного веса к стандартной программе лабораторного анализа масла поможет исключить его как переменную при оценке абсолютной вязкости по измеренной кинематической вязкости.

  • При использовании вискозиметра на месте не ищите полного согласия между кинематическим вискозиметром лаборатории и приборами. Большинство этих устройств измеряют абсолютную вязкость (сП) и применяют алгоритм для оценки кинематической вязкости (сСт), часто сохраняя постоянный удельный вес. Рассмотрите возможность анализа тенденций результатов местного вискозиметра в сП.

    Это измеряемый параметр, который помогает отличить тенденцию на месте от тенденции данных, полученных в лаборатории с помощью кинематического вискозиметра.Не пытайтесь достичь идеального согласия между измерениями вязкости на месте и в лаборатории. Это бесполезно и мало ценно. В лучшем случае ищите слабую корреляцию. Всегда устанавливайте базовый уровень нового масла с тем же вискозиметром, который вы используете с рабочим маслом.

  • Помните, что неньютоновские жидкости не обеспечивают такой же пленочной защиты для данной кинематической вязкости, как ньютоновские жидкости той же кинематической вязкости. Поскольку вязкость неньютоновской жидкости зависит от скорости сдвига, прочность пленки снижается под действием рабочей нагрузки и скорости.Это одна из причин того, что эмульгированная вода увеличивает скорость износа таких компонентов, как подшипники качения, где прочность пленки жидкости имеет решающее значение (конечно, вода также вызывает другие механизмы износа, такие как паровая кавитация, ржавчина, водородное охрупчивание и образование пузырей).

Вязкость является критическим свойством жидкости, и мониторинг вязкости имеет важное значение для анализа масла. Методы измерения динамической и кинематической вязкости могут давать очень разные результаты при испытании отработанных масел.Убедитесь, что все тонкости измерения вязкости и поведения вязкой жидкости понятны, чтобы можно было принимать точные решения о смазке.

его 9 отличий и формула

Dynamic Vs. Кинематическая вязкость

Динамическая и кинематическая вязкость — это тип вязкости. Вязкость помогает описать, насколько хорошо он растекается или насколько густой продукт.При анализе поведения жидкости и ее движения вблизи твердых границ вязкость является важным свойством жидкости.

При анализе поведения жидкости и ее движения вблизи твердых границ вязкость является важным свойством жидкости. По напряжению сдвига или растягивающему напряжению вязкость жидкости является мерой ее сопротивления постепенной деформации. Когда слои жидкостей пытаются скользить друг относительно друга, сопротивление сдвигу в жидкости вызывается межмолекулярным трением.

Отношение напряжения сдвига к деформации сдвига называется динамической вязкостью и обычно измеряется в сантипуазах (сП), а единицей измерения является Па · с.

Отношение динамической вязкости жидкости к ее плотности называется кинематической вязкостью, а единица измерения — м2 / с.

Любые две разные жидкости никогда не будут иметь одинаковую кинематическую вязкость из-за разницы в плотности, но могут иметь одинаковую динамическую вязкость.

Кинематическая вязкость показывает, насколько быстро жидкость движется при приложении определенной силы, а динамическая вязкость дает вам информацию о силе, необходимой, чтобы заставить жидкость течь с определенной скоростью.В единицах СИ единицами динамической вязкости являются мПа-с, а наиболее распространенными единицами кинематической вязкости являются см2 / с.

Динамическая вязкость:

Тангенциальная сила, необходимая для перемещения одной горизонтальной плоскости жидкости в другую, называется динамической вязкостью. ИЛИ

Мера сопротивления жидкости сдвиговому потоку при приложении некоторой внешней силы известна как динамическая вязкость.

Это полезно для описания поведения жидкостей под напряжением, а также при описании неньютоновских жидкостей, наблюдая, как изменяется вязкость при изменении скорости сдвига, в основном используется.

Формула:

Динамическая вязкость = напряжение сдвига / изменение скорости сдвига.

Уравнение:

η = τ / γ

Где,

η — динамическая вязкость

τ — напряжение сдвига и

γ — изменение скорости сдвига.

Измерение динамической вязкости:

Для измерения динамической вязкости ротационные вискозиметры являются одним из наиболее популярных инструментов, а в жидкой пробе эти инструменты вращают зонд.Вязкость определяется путем измерения силы или крутящего момента.

Этот вискозиметр может регулировать скорость вращения зонда при его движении в жидкости, а вискозиметр определяет изменение вязкости образца как скорость.

Примеры:

Жидкость, используемая в гидравлике, смазках для предотвращения скольжения подшипников качения, уплотнений и т. Д.

Кинематическая вязкость:

Отношение динамической вязкости к плотности жидкости называется кинематической вязкостью.ИЛИ

Мера внутреннего сопротивления жидкости течению при отсутствии внешних сил, кроме силы тяжести, известна как кинематическая вязкость.

Разделив абсолютную или динамическую вязкость жидкости на ее массовую плотность, можно получить кинематическую вязкость, а сантипуаз (сП) является единицей измерения динамической вязкости.

Формула:

Кинематическая вязкость = динамическая вязкость / массовая плотность жидкости.

Уравнение:

ν = η / ρ

Где,

η — кинематическая вязкость

ρ — плотность жидкости &

η — динамическая вязкость.

Измерение кинематической вязкости:

Существует несколько способов определения кинематической вязкости жидкости, но наиболее распространенным методом является вискозиметр с капиллярной трубкой. В этом методе определяется время, необходимое для прохождения жидкости через капиллярную трубку. Используя калибровочную константу, предоставленную для конкретной трубки, время напрямую преобразуется в кинематическую вязкость.

Сантистокс (CST) — это единица измерения кинематической вязкости.

Примеры:

Жидкости, текущие по трубам, и все, что связано с большим перемещением из одной точки в другую, являются примерами кинематической вязкости.

Разница динамической и кинематической вязкости:

Разница между динамической вязкостью и кинематической вязкостью приведена ниже в таблице:

Недвижимость

Динамическая вязкость Кинематическая вязкость
Определение Динамическая вязкость — это измерение внутреннего сопротивления жидкости потоку.

Эта вязкость представляет собой отношение динамической вязкости к плотности.

Также известен как

Абсолютная вязкость Коэффициент диффузии количества движения
Представляет Сила вязкости жидкости

Сила инерции и вязкости

Символ

мкм

В

Коэффициент

Отношение напряжения сдвига к деформации сдвига.

Отношение динамической вязкости к плотности.

Плотность

Независимая Зависимая
Единица Нс / м 2

м 2 / с

б / у

Когда сила вязкости преобладает. Когда инерция, а также сила вязкости являются доминирующими.
Формула η = τ / γ

ν = η / ρ

пожаловаться на это объявление

2.6. Вязкость — Chemistry LibreTexts

Вискозиметры используются для измерения вязкости. Существует семь различных классов вискозиметров:

Капиллярные вискозиметры

Капиллярные вискозиметры являются наиболее широко используемыми вискозиметрами при работе с ньютоновскими жидкостями и измеряют скорость потока через узкую, обычно стеклянную трубку. В некоторых капиллярных вискозиметрах требуется внешняя сила для перемещения жидкости через капилляр; в этом случае разность давлений по длине капилляра используется для получения коэффициента вязкости.

Для капиллярных вискозиметров

требуется наличие резервуара для жидкости, капилляра известных размеров, регулятора давления, расходомера и термостата. Эти вискозиметры включают в себя модифицированные вискозиметры Оствальда, вискозиметры с подвешенным уровнем и вискозиметры с обратным потоком и измеряют кинематическую вязкость .

Уравнение, определяющее этот тип вискозиметрии, — это закон Пуизиля (Equation \ ref {5}), где Q — общий расход, ΔP, перепад давления, a , внутренний радиус трубки, η, динамическая вязкость. , а l длина пути жидкости.{4}} {8 \ eta l} \ label {5} \]

Здесь Q равно В / т; объем жидкости, измеренный в ходе эксперимента, деленный на время, необходимое для ее движения по капилляру, где V — объем, а t — время.

Для капиллярных вискозиметров гравитационного типа, которые полагаются на гравитацию для перемещения жидкости через трубку, а не на приложенную силу, уравнение \ ref {6} используется для определения вязкости, полученной путем замены соотношения Equation \ ref {5} на экспериментальные значения, где P — давление, ρ — плотность, g — гравитационная постоянная, h — высота столба.{4}} {8lV} \ rho t \ label {6} \]

Пример капиллярного вискозиметра (вискозиметра Оствальда) показан на рисунке \ (\ PageIndex {2} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \) Капилляр, погруженный в изотермическую ванну, заполняется до тех пор, пока жидкость не достигнет отметки 3. Затем жидкость всасывается через противоположную сторону трубки. Время, необходимое для перемещения жидкости от отметки 2 до отметки 1, используется для расчета вязкости.
Вискозиметры с диафрагмой

Вискозиметры с отверстиями, обычно используемые в нефтяной промышленности, состоят из резервуара, отверстия и приемника.Эти вискозиметры сообщают о вязкости в единицах времени истечения, поскольку измерение заключается в измерении времени, которое требуется данной жидкости, чтобы пройти от отверстия до приемника. Эти инструменты не являются точными, так как установка не гарантирует, что давление на жидкость остается постоянным, а энергия теряется на трение в отверстии. К наиболее распространенным типам этих вискозиметров относятся вискозиметры Редвуда, Энглера, Сейболта и Форда. Вискозиметр Сейболта представлен на рисунке \ (\ PageIndex {3} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \) Время, необходимое для заполнения колбы для сбора на 60 мл, используется для определения вязкости в единицах Сейболта.

IP 543: Определение вязкости и расчет кинематической вязкости — Автоматический метод капиллярной трубки | EI

Дом » Темы » Качество и контроль топлива » Методы тестирования IP » IP 543: Определение вязкости и расчет кинематической вязкости — Автоматический метод капиллярной трубки

IP 543: Определение вязкости и расчет кинематической вязкости — Автоматический метод капиллярной трубки

Технические партнеры
EI получают бесплатный доступ к публикациям.Вам нужно будет войти или зарегистрироваться здесь
  • Метод, принятый / последняя редакция: 2010
  • Метод повторно утвержден: Нет
  • REF / ISBN: IP543-2936450
  • Статус: Текущий
  • Впервые напечатано в книгах СТМ: Январь 2010 г.

Область применения

Настоящий стандарт описывает метод определения вязкость дистиллятного топлива, остаточного топлива и отработанных масел, а также других нефтепродукты с помощью автоматического капиллярного вискозиметра с компьютерным управлением.

Кинематическая вязкость рассчитывается по динамической вязкость путем деления на плотность при температуре испытания. Плотность определяется одновременно с динамической вязкостью автоматически или стандартный метод испытаний.

Автоматический капиллярный вискозиметр подходит для определение вязкости в диапазоне температур от 20 ° C до 100 ° C. Индекс вязкости рассчитывается из значений кинематической вязкости при 40 ° C и 100 ° C.

ПРИМЕЧАНИЕ. Было показано, что существует корреляция между вязкости, определенные этим методом и IP 71, см. приложение B.

Преимущества для участников

Вы член EI? Если да, зарегистрируйтесь / войдите сейчас, чтобы убедиться, что вы получаете бесплатный доступ или скидки к публикациям EI.

Если вы не являетесь участником, почему бы не присоединиться сегодня и не получить все преимущества членства в EI? Члены EI имеют право на 25% скидку на большинство публикаций EI.2, a = радиус шарикоподшипника и v = скорость шарикоподшипника в жидкости.

Если вы хотите определить вязкость жидкости, попробуйте простой научный эксперимент, измерив скорость металлического шара, упавшего в контейнер с жидкостью. Скорость шарика в сочетании с относительной плотностью шарика и жидкости можно использовать для расчета вязкости жидкостей. Но вы не можете рассчитать вязкость, если не знаете, что это такое и почему это важно.

Определение вязкости

Определение вязкости — это «величина, которая описывает сопротивление жидкости потоку.Жидкости сопротивляются относительному движению погруженных в них объектов через них, а также движению слоев с разными скоростями внутри них ». Понимание толщины вашего материала может иметь огромное влияние на вашу способность выполнять работу. Такие материалы, как мед или клей, имеют тенденцию быть более густыми и имеют более высокую вязкость, тогда как вода и гликоль менее вязкие и текут быстрее.

Температура также играет важную роль в вязкости жидкости. Вообще говоря, чем теплее жидкость, тем ниже ее вязкость и легче течет.Чем он холоднее, тем более похож на ил и имеет более высокую вязкость. Понимание того, как рассчитать вязкость, может быть полезно при принятии решения о том, готов ли ваш материал к использованию или нет. Так как же определить вязкость?

Попробуй

Расчет плотности мяча

  1. Измерьте массу вашего мяча с помощью весов. Например, предположим, что масса мяча составляет 0,1 килограмма (кг).
  2. Найдите радиус шара, сначала измерив диаметр (расстояние прямой линии, проходящей через шар в самой широкой части).3

Расчет плотности жидкости

  1. Измерьте массу своего градуированного цилиндра, когда он пустой. Затем измерьте массу градуированного цилиндра, в котором находится 100 миллилитров (мл) жидкости. Предположим, что пустой баллон имел массу 0,2 кг, а с жидкостью — 0,45 кг.
  2. Определите массу жидкости, вычтя массу пустого цилиндра из массы цилиндра с жидкостью. В примере: Масса жидкости = 0.3 * 1 миллион кубических сантиметров равен 1 кубическому метру

Расчет вязкости жидкости

  1. Заполните свой высокий мерный цилиндр жидкостью, которую нужно тестировать, так, чтобы он находился примерно в 2 см от верха цилиндра. Отметьте маркером отметку на 2 см ниже поверхности жидкости. Отметьте еще одну линию в 2 см от нижней части цилиндра.
  2. Измерьте расстояние между двумя отметками на градуированном цилиндре. Предположим, что расстояние составляет 0,3 м.
  3. Позвольте мячу коснуться поверхности жидкости и с помощью секундомера определите, сколько времени требуется, чтобы мяч упал от первой отметки до второй отметки.2) ÷ (9 x 0,05) = 93,1 паскаль секунды.

Формула для расчета вязкости:

Вязкость

= напряжение сдвига / скорость сдвига

Результат обычно выражается в сантипуазах (сП), что эквивалентно 1 мПа · с (миллипаскаль-секунда).

Решения Powerblanket

Powerblanket позволяет легко снизить вязкость многих промышленных жидкостей за счет равномерного нагрева емкости до желаемой температуры, позволяя вашему материалу достичь желаемой вязкости для использования.Это сэкономит ваше время и деньги, вы сможете вернуться к работе вместо того, чтобы ждать, пока внешняя температура естественным образом нагреет ваш материал.

Powerblanket предлагает различные продукты вязкости, готовые к отправке, от нагревателей ведер и барабанов до нагревателей контейнеров IBC. Мы также можем разработать индивидуальные решения для большинства приложений. Если вам нужны жидкости с более высокой текучестью, Powerblanket поможет вам.

Калькулятор вязкости воды

— Найдите динамическую и кинематическую вязкость

Онлайн-калькулятор вязкости воды позволяет определить вязкость, плотность, динамическую и кинематическую плотность воды при любой температуре.Вы можете получить кинематическую вязкость и динамическую вязкость воды по графику, который предоставляется калькулятором вязкости. Кроме того, вы узнаете, как определить вязкость воды и температуру, которая влияет на вязкость воды при комнатной температуре.

Что такое вязкость воды?

В физике вязкость воды можно определить как сопротивление воды течению. Другими словами, вязкость — это физическое свойство жидкости, которое относится к толщине жидкости, такой как вода.На молекулярном уровне это взаимодействие между разными молекулами воды.
Обычно вязкость измеряется в ньютон-секундах на квадратный метр или в паскаль-секундах (Па с). Помните, что вязкость воды всегда обратно пропорциональна температуре. При повышении температуры вязкость воды снижается; наоборот, если температура понижается, вязкость воды увеличивается.
В основном вязкость воды используется в качестве эталона для всех жидкостей, потому что все жидкости имеют определенные значения вязкости и плотности; для жидкостей он обычно считается низким или высоким.2 (∆ρ)} {gv}

Где,
η = вязкость воды
v = скорость сферы
g = ускорение свободного падения
a = радиус сферы

Однако онлайн-калькулятор плотности позволяет определить плотность элемента, равную его массе на единицу объема.

Пример:

Найти вязкость воды при 20 c?

Решение:

Калькулятор динамической вязкости определяет плотность и вязкость воды при 20 c следующим образом:
Динамическая вязкость = η = 1.0016 мПа.с
Кинематическая вязкость = ν = 1,0034 мм² / с
Плотность = 0,9982 г / см³
Когда вы используете вычислитель динамической вязкости воды, он также предоставляет диаграмму вязкости и температуры для лучшего понимания:

(Изображение)

Вязкость воды при различных температурах:

Температура [° C]

Вязкость

[мПа · с]

10

1.308

20

1,002

30

0,7978

40

0,6531

50

0,5471

60

0,4658

70

0.4044

80

0,3550

90

0,3150

100

0,2822

Кинематическая и динамическая вязкость воды в единицах СИ:

Температура
— t —
(° C)

Динамическая вязкость
— µ —
(Н с / м2) x 10-3

Кинематическая вязкость
-ν —
(м2 / с) x 10-6

0

1.787

1,787

5

1,519

1,519

10

1,307

1,307

20

1,002

1,004

30

0,798

0.801

40

0,653

0,658

50

0,547

0,553

60

0,467

0,475

70

0,404

0,413

80

0.355

0,365

90

0,315

0,326

100

0,282

0,294

Зачем мне измерять вязкость?

Расчет данных вязкости указанных материалов поможет производителям предсказать, как элементы ведут себя в реальном мире.Например, если зубные пасты не имеют истинного значения вязкости, откачать зубную пасту из тюбика будет слишком сложно. Если вы знаете точное значение вязкости любого материала, вы точно проектируете транспортировку и процесс продукта.

Однако онлайн-калькулятор удельной теплоемкости помогает определить тепловую энергию, удельную теплоемкость, массу вещества, начальную и конечную температуру любого элемента.

Типы вязкости:

Вязкость — это трение между движущимися молекулами жидкости.Существует два различных метода измерения вязкости жидкости:

  • Кинематическая вязкость
  • Динамическая вязкость

Кинематическая вязкость:

Кинематическая вязкость жидкостей — это величина внутреннего сопротивления жидкостей при течении под действием силы тяжести. Онлайн-калькулятор кинематической вязкости измеряет ее, определяя время в секундах, которое требуется для того, чтобы фиксированный объем жидкости прошел известное расстояние под действием силы тяжести через капилляры внутри вискозиметра при определенной температуре.

Динамическая вязкость:

Динамическая вязкость — это тангенциальная сила на единицу площади, необходимая для перемещения жидкости в горизонтальной плоскости с единицей вязкости. Динамическая вязкость также известна как абсолютная вязкость жидкостей.

Различные методы и инструменты для измерения вязкости:

Первые измерения вязкости были проведены в 1800-х годах с использованием методов капиллярной трубки. Вот несколько различных инструментов и методов, которые используются для измерения вязкости.

  • Капиллярный вискозиметр
  • Чашка Zahn
  • Вискозиметр с падающей сферой
  • Вискозиметр вибрационный
  • Ротационный вискозиметр

Каковы вес и плотность воды при известной температуре?

Температура

Плотность

Масса

° F

г / см3

фунтов / фут3

килограмм / литр

32 °

0.99987

62,416

0,999808

39,2 °

1.00000

62,424

0,999937

40 °

0,99999

62,423

0,999921

50 °

0,99975

62.408

0,999681

60 °

0,99907

62,366

0,999007

70 °

0,99802

62.300

0,997950

80 °

0,99669

62.217

0.996621

90 °

0,99510

62.118

0,995035

100 °

0.99318

61.998

0,993112

Закон вязкости Ньютона:

Согласно закону вязкости Ньютона напряжение сдвига между соседними слоями жидкости прямо пропорционально градиентам скорости между двумя слоями жидкости.
Закон вязкости Ньютона = τ = η du / dy
Где
η = вязкость
τ = напряжение сдвига
du / dy = скорость деформации сдвига

Ньютоновская жидкость:

Жидкость, вязкость которой не меняется в зависимости от сдвига (V / Y), известна как ньютоновская жидкость. Итак, жидкость, подчиняющаяся закону вязкости Ньютона, — это ньютоновская жидкость.

Неньютоновская жидкость:

Жидкость, вязкость которой изменяется в зависимости от сдвига (V / Y), известна как неньютоновская жидкость.Следовательно, жидкость, которая не подчиняется закону вязкости Ньютона, называется неньютоновской жидкостью.

Как пользоваться калькулятором вязкости воды?

Онлайн-калькулятор вязкости вычислит толщину воды при любой температуре, даже при температуре выше 300 по Цельсию, выполнив следующие действия:

Ввод:
  • Сначала введите температуру воды.
  • Теперь выберите единицу измерения температуры для определения вязкости.
  • Нажмите кнопку «Рассчитать вязкость».

Выход:
  • Калькулятор обеспечивает плотность, динамическую и кинематическую вязкость воды при заданной температуре с диаграммой вязкости и температуры воды.

Часто задаваемые вопросы:

Вязкость прямо пропорциональна плотности?

Нет прямой зависимости между плотностью и вязкостью. -3 \) паскаль-секундам или 0.2 / с).

Какие три состояния воды?
  • При температуре 100 градусов Цельсия вода достигает точки кипения и превращается в газообразное состояние воды.
  • Вода замерзает при температуре 0 градусов Цельсия, т.е. в твердом состоянии.
  • Вода находится в жидком состоянии при температуре от 0 до 100 градусов Цельсия.

Почему вода — универсальный растворитель?

Вода — универсальный растворитель, поскольку она способна растворять большинство элементов, включая сахар, соль, газы, основания и кислоты.

Заключение:

Используйте этот калькулятор вязкости воды для определения вязкости и плотности воды при заданной температуре. Вы также можете использовать диаграмму или таблицу зависимости вязкости воды от температуры для определения влияния температуры на вязкость воды.

Артикул:

Из источника в Википедии: вязкость, кинематическая вязкость, перенос импульса, ньютоновские и неньютоновские жидкости, молекулярное происхождение, теория Чепмена – Энскога.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *