粘度、稠度及流变学的基本知识

流体的物理性质与管流基础知识在流量测量中，必需准确地知道反映被测流体属性和状态的各种物理参数，如流体的密度、粘度、压缩系数等。

对管道内的流体，还必须考虑其流动状况、流速分布等因素。

1．流体的密度单位体积的流体所具有的质量称为流体密度，用数学表达式表示为（1）式中，M为流体质量；V为流体体积；ρ为流体的密度流体密度是温度和压力的函数，它的单位是千克／米3 （kg／m3）。

流体密度通常由密度计测定，某些流体的密度可查表得到。

2．流体粘度流体的粘度是表示流体粘滞性的一个参数。

由于粘滞力的存在，将对流体的运动产生阻力，从而影响流体的流速分布，产生能量损失（压力损失），影响流量计的性能和流量测量。

根据牛顿的研究，流体运动过程中阻滞剪切变形的粘滞力与流体的速度梯度和接触面积成正比，并与流体粘性有关，其数学表达式为（2）上式称为牛顿粘性定律。

式中，F为粘滞力；A为接触面积；du／dy为流体垂直于速度方向的速度梯度；μ为表征流体粘性的比例系数，称为动力粘度或简称粘度，各种流体的粘度不同。

流体的动力粘度μ与流体密度ρ的比值称为运动粘度v，即（3）动力粘度的单位为帕斯卡秒（Pa·S）；运动粘度的单位为米2／秒（m2／s）。

服从牛顿粘性定律的流体称为牛顿流体，如水、轻质油、气体等。

不服从牛顿粘性定律的流体称为非牛顿流体，如胶体溶液、泥浆、油漆等。

非牛顿流体的粘度规律较为复杂，目前流量测量研究的重点是牛顿流体。

流体粘度可由粘度计测定，有些流体的粘度可查表得到。

3．流体的压缩系数和膨胀系数所有流体的体积都随温度和压力的变化而变化。

在一定的温度下，流体体积随压力增大而缩小的特性，称为流体的压缩性；在一定压力下，流体的体积随温度升高而增大的特性，称为流体的膨胀性。

流体的压缩性用压缩系数表示，定义为：当流体温度不变而所受压力变化时，其体积的相对变化率，即（4）式中，k为流体的体积压缩系数，（Pa-1）；V为流体的原体积，（m3）；AP为流体压力的增量，（Pa）；△V为流体体积变化量，（m3）；因为△P与△y的符号总是相反，公式中引入负号以使压缩系统k总为正值。

粘度的定义详解粘度viscosity，度量流体粘性大小的物理量。

又称粘性系数、动力粘度，记为μ。

牛顿粘性定律指出，在纯剪切流动中相邻两流体层之间的剪应力（或粘性摩擦应力）为式中dv／dy为垂直流动方向的法向速度梯度。

粘度数值上等于单位速度梯度下流体所受的剪应力。

速度梯度也表示流体运动中的角变形率，故粘度也表示剪应力与角变形率之间比值关系。

按国际单位制，粘度的单位为帕·秒。

有时也用泊或厘泊(1泊＝10-1帕·秒，1厘泊＝10-2泊）。

粘度是流体的一种属性，不同流体的粘度数值不同。

同种流体的粘度显著地与温度有关，而与压强几乎无关。

气体的粘度随温度升高而增大，液体则减小。

在温度T＜2000开时，气体粘度可用萨特兰公式计算：μ／μ0＝（T／T0）3/2（T0＋B）／（T＋B），式中T0、μ0为参考温度及相应粘度，B为与气体种类有关的常数，空气的B＝110.4开；或用幂次公式：μ／μ0＝（T／T0）n，指数n随气体种类和温度而变，对于空气，在90开＜T＜300开范围可取为8／ρ。

水的粘度可按下式计算：μ＝0.01779／（1＋0.03368t＋0.0002210t2），式中t为摄氏温度。

粘度也可通过实验求得，如用粘度计测量。

在流体力学的许多公式中，粘度常与密度ρ以μ／ρ的组合形式出现，故定义v ＝μ／ρ，由于v的单位米2／秒中只有运动学单位，故称运动粘度。

粘度是指液体受外力作用移动时，分子间产生的内磨擦力的量度。

运动粘度表示液体在重力作用下流动时内磨擦力的量度，其值为相同温度下的动力粘度与其密度之比，在国际单位制中以米2/秒表示。

习惯用厘斯（cSt）为单位。

1厘斯=10-6米2/秒=1毫米2/秒。

粘度是衡量流体流动性的指标，表示流体流动的分子间摩擦而产生阻力的大小，有三种表示方法：动力粘度：面积各为1m2并相距1m的两层流体，以1m/s的速度作相对运动时所产生的内摩擦力。

单位：Pa.S(帕.秒)运动粘度：动力粘度与同温度下该流体密度P之比。

1、简单剪切流动在两个无限大的平行板之间充满液体，其中一板固定，另一板平行移动，流体在此移动板曳引作用下所形成的流动称为简单剪切流动2、粘度对牛顿流体，可以定义粘度即剪切应力与剪切速率之比对非牛顿流体，与牛顿流体类比，可以定义 n =8 / 丫为表观剪切粘度；同时定义n 为微分剪切粘度或称真实剪切粘度。

3、松弛松弛指在一定的温度和较小的恒定应变下，材料的应力随时间增加而减小的现象。

4、蠕变指在一定的温度和较小的恒定外力(拉力、压力或扭力)等作用下,材料的形变随时间增加而增大的现象。

5、剪切速率对简单剪切流动，剪切速率丫，即剪切应变与剪切时间之比；对非简单流动，剪切速率1、流变学：是研究材料流动及变形规律的科学。

2、熔融指数：在一定的温度和负荷下，聚合物熔体每lOmin通过规定的标准口模的质量，单位g/10min。

3、表观剪切黏度：聚合物流变曲线上某一点的剪切应力与剪切速率之比4、牛顿流体：指在受力后极易变形，且切应力与变形速率成正比的低粘性流体。

5、可回复形变：粘弹性流体在一定时间内维持该形变保持恒定，而后撤去外力，使形变自然恢复，发现只有一部分形变得到恢复，另一部分则作为永久变形保留下来，其中可恢复形变量Sr表征流体在形变过程中储存弹性能的大小。

6、粘流活化能：是描述物料粘-温依赖性的物理量，是流动过程中，流动单元用于克服位垒(分子间作用力)以便更换位置所需要的能量，由原位置跃迁到附近“空穴”所需的最小能量或者每摩尔运动单元所需要的能量。

它表征粘度对温度的依赖性，E越大，粘度对温度的依赖性越强，温度升高，其粘度下降得越多7、线性弹性体的剪切模量为剪切应力和剪切应变之比8线性粘弹性体的剪切松弛模量G(t) = A U，其中，S(A, t)为随时间变化的剪切应力函数，£为剪切应变9、临界分子量在进行聚合物熔体粘度的测定时，lgn与IgZw有线性关系，Zw是分子量大小的量度，即主链上原子数的平均值，在某一分子量值前后直线斜率发生突变，这一分子量称临界分子量Mc.10、触变性流体凡流体在恒温和恒定的切变速率下，粘度随时间递减的流体为触变体。

流体的黏性和黏度流体是一种特殊的物质状态，其具有的流动性是其他物质所不具备的。

在涉及流体流动的物理过程中，黏性和黏度是重要的性质。

本文将探讨流体的黏性和黏度的概念、特点以及其在实际应用中的重要性。

一、黏性和黏度的概念黏性指的是流体流动时表现出的阻碍力，即流体内各质点之间的摩擦力。

黏度是衡量流体黏性的物理量，与流体内部分子间的相互作用有关。

黏度越大，表示流体流动阻力越大，流动速度越慢；黏度越小，表示流体流动阻力越小，流动速度越快。

二、黏性和黏度的特点1. 流体的黏性是一个宏观特性，与流体的内部结构有关。

不同种类的流体具有不同的黏性，黏度大小取决于流体的分子结构和分子间相互作用力的大小。

2. 黏性与温度密切相关。

温度升高会导致黏度的降低，因为温度的增加会使得流体分子的热运动变剧烈，分子间的相互作用力减弱，从而降低黏度。

3. 黏度对流体流动的影响主要表现在流速和流动形态上。

黏度较大的流体流动速度较慢，一般呈现层状流动；黏度较小的流体流动速度较快，一般呈现湍流或旋转流动。

三、黏性和黏度的应用黏性和黏度的理论与实际应用广泛存在于各个领域，包括化学、物理、生物、工程等。

1. 在化学领域，黏度是评价溶液浓度、溶解度、化学反应速率等重要参数之一。

黏度的测量可以提供有关溶液中分子间相互作用的相关信息。

2. 在物理领域，黏性和黏度是研究流体力学、湍流、涡流等问题的基础。

通过测量黏度可以进一步研究流体的运动特性和粘附行为。

3. 在生物领域，黏度是血液、细胞等生物体内物质流动的重要参数。

黏度的改变可能与疾病的发生与发展相关，因此通过黏度的测量可以对疾病进行诊断与监测。

4. 在工程领域，黏度的研究和应用广泛用于润滑油、涂料、胶水、塑料等工业产品的开发和生产过程中。

准确评估黏度可以提高产品质量、改善生产工艺。

总结：黏性和黏度是流体的重要性质，涉及到流体流动的各个方面。

黏度的大小与流体分子的相互作用力及温度有关。

理解和应用黏性和黏度对于物理、化学、生物以及工程领域的研究和实际应用都具有重要意义。

流体的粘度和粘度计流体的粘度是指流体内部分子之间的摩擦阻力，衡量了流体的黏稠程度。

粘度在化学、物理、工程等领域都有广泛的应用，对于液体和气体的流动性质都有着重要的影响。

为了测量粘度，人们开发了各种粘度计，用来定量地评估流体的粘度。

本文将介绍流体粘度的基本概念，以及几种常见的粘度计。

一、粘度的定义和影响因素1. 粘度的定义粘度是指流体内部分子之间的摩擦阻力，简单来说，就是流体流动时内部粒子间相互作用的力大小。

流体的粘度可以分为动力粘度（也称为牛顿粘度）和运动粘度（也称为动力粘度的密度修正值）。

动力粘度是指流体在单位时间内，单位面积上下层之间黏稠的力大小。

运动粘度是指流体动力粘度除以其密度。

2. 粘度的影响因素粘度的大小受到多种因素的影响，包括温度、压力、流速和流体的性质等。

一般来说，温度越高，流体的粘度越低；压力越高，流体的粘度也越低；流速越大，粘度的影响越小。

此外，不同种类的流体具有不同的粘度，比如液体的粘度一般远大于气体的粘度。

二、常见的粘度计及其原理1. Ubbelohde粘度计Ubbelohde粘度计是一种常用的粘度测量仪器，适用于液体的粘度测量。

其基本原理是利用毛细管的流动特性来测量液体的粘度。

通过调整液体的温度，观察液体在毛细管中的流动速度，并结合毛细管的尺寸和长度等参数，就可以计算出液体的粘度数值。

2. Ostwald粘度计Ostwald粘度计是另一种常见的粘度测量仪器，适用于较稠的液体。

它的原理是利用细管内，液体通过的时间与粘度成正比。

当液体通过细管时，通过测量液体的流动时间，再结合细管的尺寸和液体的密度等参数，就可以计算出液体的粘度。

3. Brookfield粘度计Brookfield粘度计是一种广泛应用于工业的粘度测量仪器，适用于各种液体和半固体材料的粘度测量。

它的原理是利用转子在流体中的转动阻力来评估流体的粘度。

通过测量转子在液体中的转速和转动阻力，就可以得到流体的粘度数据。

聚合物材料加工流变学复习资料2010-06-02 21:00:59 阅读165 评论0字号：大中小订阅流变学：是研究材料流动及变形规律的科学。

熔融指数：热塑性塑料在一定温度和压力下，熔体在十分钟内通过标准毛细管的重量值。

表观剪切黏度：聚合物流变曲线上某一点的剪切应力与剪切速率之比牛顿流体：指在受力后极易变形，且切应力与变形速率成正比的低粘性流体。

可回复形变：在一定时间内维持该形变保持恒定，而后撤去外力，使形变自然恢复，发现只有一部分形变得到恢复，另一部分则作为永久变形保留下来，其中可恢复形变量Sr表征流体在形变过程中储存弹性能的大小。

第2光滑挤出区：剪切速率持续升高，当达到第二临界剪切速率后，流变曲线跌落，然后再继续发展，挤出物表面可能又变得光滑，这一区域称为第二光滑挤出区。

冷冻皮层：实际上熔体进入冷模后，贴近模壁的熔体很快凝固，速度锐减，形成冷冻皮层，使熔体流道宽度Z下降。

法向应力效应：聚合物材料在口模流动中，由于自身的黏弹特性，大分子链的剪切或拉伸取向导致其力学性能的各向异性，产生法向应力效应。

松弛时间：弹性形变在外力除去后松驰的快慢，可用松驰时间表征，τ=η/G，τ越大，松驰时间越长。

德博拉数Deborah数——时间尺度：松弛时间与实验观察时间之比。

《1时做黏性流体，》1时做弹性固体。

入口校正：由于实际切应力的减小与毛细管有效长度的延长是等价的，所以可将假想的一段管长eR加到实际的毛细管长度L上，用L+eR作为毛细管的总长度,其中e为入口修正系数，R为毛细管的半径。

用作为均匀的压力梯度，来补偿入口管压力的较大下降残余应力。

残余应力：构件在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用与影响；当这些因素消失之后，若构件所受到的上述作用于影响不能随之而完全消失，仍有部分作用与影响残留在构件内，则这种残留的作用与影响称为残余应力。

韦森堡效应爬杆现象包轴现象：与牛顿型流体不同，盛在容器中的高分子液体，当插入其中的圆棒旋转时，没有因惯性作用而甩向容器壁附近，反而环绕在旋转棒附近，出现沿棒向上爬的“爬杆”现象，这种现象称Weissenberg效应，又称包轴现象。

流体的黏性和粘度流体的黏性和粘度是物理学中重要的概念，在液体和气体动力学中起着关键的作用。

黏性是指流体内部分子间存在的相互作用力，而粘度是黏性的定量度量。

本文将详细解释流体黏性和粘度的概念，并探讨它们的应用和测量方法。

一、黏性与粘度的定义流体的黏性是指流体内部分子间相互作用力的一种性质。

黏性越大，分子间的牵引力越强，流体越难流动。

黏性的存在使得流体在受力作用下产生内摩擦，从而产生粘滞阻力。

黏性主要是由两种相互作用力引起的：分子之间的吸引力和分子之间的排斥力。

粘度是量化黏性的物理量，是指单位面积的流体在单位时间内流动的量。

粘度越大，流体越难流动，反之亦然。

粘度的单位通常用帕斯卡秒（Pa·s）或毫帕秒（mPa·s）来表示。

二、黏性和粘度的应用1. 流体力学黏性和粘度在流体力学中起着至关重要的作用。

当流体通过管道或空间中的任何限制或不均匀性时，黏度的存在导致了流动的阻力。

这种阻力会影响气体流动、液体流动以及物体在流体中的运动。

2. 工程应用黏性和粘度对于各种工程应用也非常重要。

例如，在工程设计中，需要考虑黏性和粘度因素，以确保润滑剂在机械部件之间的摩擦最小，减少能量损耗。

此外，汽油、润滑油和液态材料的黏度也是决定其使用性能和适用范围的重要因素。

三、黏性和粘度的测量黏性和粘度的测量方法有很多种，下面介绍几种常用的方法：1. 粘度计法粘度计是一种用于测量液体黏度的工具，基于流体通过测量装置时的运动阻力来确定粘度。

常见的粘度计有旋转式粘度计、杯式粘度计和奇异式粘度计。

2. 流速测量法流速测量法是通过测量在流体通过管道或通道时的时间和距离，计算出流体的平均速度和黏度。

这种方法适用于较稀薄的流体，如淡的溶液和染料。

3. 激励响应法激励响应法是通过在流体中施加一个激励（如震动或旋转），然后测量流体对激励的响应来计算粘度。

这种方法通常用于高粘度的流体或浆状物。

四、流体黏性和粘度的重要性流体的黏性和粘度对于理解流体力学、工程应用和科学研究都是至关重要的。