lepkość jest ważną właściwością płynu podczas analizy zachowania cieczy i ruchu płynu w pobliżu granic ciał stałych. Lepkość płynu jest miarą jego odporności na stopniowe odkształcenie pod wpływem naprężeń ścinających lub rozciągających. Odporność na ścinanie w płynie jest spowodowana tarciem międzycząsteczkowym wywieranym, gdy warstwy płynu próbują się ze sobą przesuwać.,
- lepkość jest miarą odporności płynu na przepływ
- melasa jest bardzo lepka
- woda jest średnio lepka
- gaz jest niskiej lepkości
istnieją dwie powiązane miary lepkości płynu
- dynamiczna (lub bezwzględna)
- kinematyczna
dynamiczna (bezwzględna) lepkość
lepkość bezwzględna – współczynnik lepkości bezwzględnej – jest miarą oporu wewnętrznego., Lepkość dynamiczna (bezwzględna) to siła styczna na jednostkę powierzchni wymagana do przesunięcia jednej płaszczyzny poziomej w stosunku do drugiej płaszczyzny – z jednostkową prędkością – przy zachowaniu jednostkowej odległości od siebie w cieczy.
naprężenie ścinające między warstwami nie turbulentnego płynu poruszającego się w prostych liniach równoległych można zdefiniować dla płynu Newtonowskiego jako
naprężenie ścinające można wyrazić
równanie (1) jest znane jako Newtonowe prawo tarcia.,
(1) można przestawić, aby wyrazić lepkość dynamiczną jako
μ = τ dy / dc
= τ / γ (1B)
w układzie SI jednostki lepkości dynamicznej to N s/m2, Pa s lub kg/(m s) – gdzie
- 1 Pa s = 1 n s/m2 = 1 kg/(m s) = 0,67197 lbm/(ft s) SLUG/(ft s) = 0.02089 lbf s/ft2
- 1 poise = 1 dyne s/cm2 = 1 g/(cm s) = 1/10 PA s = 1/10 n s/m2
dla praktycznego zastosowania poise jest zwykle zbyt duży i dlatego często dzieli się go przez 100 – na mniejszą jednostkę centipoise (CP) – gdzie
- 1 P = 100 CP
- 1 CP = 0.,01 poise = 0,01 grama na cm sekundy = 0,001 Pascal second = 1 milipaskal second = 0,001 N S/m2
woda w temperaturze 20,2 oC (68,4 oF) ma lepkość bezwzględną 1 – 1 – centiPoise.
- absolutna (dynamiczna) lepkość – konwerter online
ciecz | lepkość bezwzględna *) (N s/m2, Pa s) |
---|---|
air | 1.,983 10-5 |
Water | 10-3 |
Olive Oil | 10-1 |
Glycerol | 100 |
Liquid Honey | 101 |
Golden Syrup | 102 |
Glass | 1040 |
*) at room temperature
- Absolute or Dynamic Viscosity of common Liquids
Kinematic Viscosity
Kinematic viscosity is the ratio of – absolute (or dynamic) viscosity to density – a quantity in which no force is involved., Lepkość kinematyczna może być otrzymana przez podzielenie lepkości bezwzględnej płynu z gęstością masy płynu, taką jak
w układzie SI teoretyczną jednostką lepkości kinematycznej jest m2/s-lub powszechnie stosowany Stoke (St), gdzie
- 1 St (Stokes) = 10-4 M2/s = 1 cm2/s
Stoke pochodzi z układu CGS (Centimetre Gram Second).,o mniejsza jednostka centystoke (cSt) – gdzie
- 1 St = 100 cSt
- 1 cSt (centystoke) = 10-6 m2/s = 1 mm2/s
- 1 m2/s = 106 centystokes
- Lepkość kinematyczna płynów zwykłych i płyny
konwersja lepkości bezwzględnej na kinematyczną w jednostkach imperialnych może być wyrażona jako
lepkość i temperatura odniesienia
lepkość płynu jest w dużym stopniu zależna od temperatury – i aby Lepkość dynamiczna lub kinematyczna miała znaczenie, należy podać temperaturę odniesienia., W ISO 8217 temperatura odniesienia dla cieczy resztkowej wynosi 100oC. Dla cieczy destylowanej temperatura odniesienia wynosi 40oC.
- dla cieczy – lepkość kinematyczna maleje wraz z wyższą temperaturą
- dla gazu – Lepkość kinematyczna wzrasta wraz z wyższą temperaturą
powiązane aplikacje mobilne z zestawu narzędzi inżynierskich
- aplikacja konwertera lepkości kinematycznej
jest to bezpłatna aplikacja, z której można korzystać offline na urządzeniach mobilnych.,
inne jednostki lepkości
Saybolt Universal Seconds (lub SUS, SSU)
Saybolt Universal Seconds (lub SUS) jest alternatywną jednostką do pomiaru lepkości. Czas wypływu to Saybolt Universal Seconds (sus) wymagane dla 60 mililitrów produktu naftowego do przepływu przez kalibrowany otwór uniwersalnego lepkościomierza Saybolt – w starannie kontrolowanej temperaturze i zgodnie z metodą testową ASTM D 88. Metoda ta została w dużej mierze zastąpiona metodą lepkości kinematycznej., Saybolt Universal Seconds jest również nazywany liczbą SSU (Seconds Saybolt Universal) lub liczbą SSF (Saybolt Seconds Furol).
Lepkość kinematyczna w SSU w stosunku do lepkości dynamicznej lub bezwzględnej może być wyrażona jako
SG = ciężar właściwy
vcentiStokes = Lepkość kinematyczna (centiStokes)
- SSU w innych temperaturach
stopień Englera
stopień Englera jest stosowany w Wielkiej Brytanii jako skala do pomiaru lepkości kinematycznej., W przeciwieństwie do skal Saybolta i Redwooda, skala Englera opiera się na porównaniu przepływu badanej substancji z przepływem innej substancji – wody. Lepkość w stopniach Englera to stosunek czasu przepływu 200 centymetrów sześciennych płynu, którego lepkość jest mierzona – do czasu przepływu 200 centymetrów sześciennych wody w tej samej temperaturze (Zwykle 20oC, ale czasami 50oC lub 100oC) w standaryzowanym lepkościomierzu Englera.,
płyny Newtonowskie
płyn, w którym naprężenie ścinające jest liniowo związane z szybkością odkształcenia ścinającego – jest oznaczany jako płyn Newtonowski.
Materiał Newtonowski jest określany jako prawdziwa ciecz, ponieważ na lepkość lub konsystencję nie ma wpływu ścinanie, takie jak mieszanie lub pompowanie w stałej temperaturze. Najczęściej spotykanymi płynami – zarówno cieczami, jak i gazami-są płyny Newtonowskie. Woda i oleje są przykładami płynów newtonowskich.,
ciecz ścieralna lub Pseudo-plastyczna
ciecz ścieralna lub pseudo-plastyczna jest cieczą, w której lepkość zmniejsza się wraz ze zwiększoną szybkością ścinania. Struktura jest niezależna od czasu.
płyny tiksotropowe
płyn tiksotropowy ma strukturę zależną od czasu. Lepkość płynu tiksotropowego zmniejsza się wraz ze wzrostem czasu – ze stałą szybkością ścinania.
Ketchup i majonez to przykłady materiałów tiksotropowych. Wydają się grube lub lepkie, ale można je dość łatwo pompować.,
ciecze dylatacyjne
ciecz zagęszczająca ścinanie – lub ciecz dylatacyjna – zwiększa lepkość przy mieszaniu lub odkształceniu ścinającym. Ciecze dylatacyjne są znane jako płyny nieutonowe.
niektóre ciecze dylatacyjne mogą stać się prawie stałe w pompie lub przewodzie rurowym. Z agitacją krem staje się masłem i związkami cukierków. Gnojowica gliniana i podobne silnie wypełnione płyny robią to samo.
płyny plastikowe Bingham
płyn plastikowy Bingham ma wartość plastyczności, która musi zostać przekroczona, zanim zacznie płynąć jak płyn. Od tego momentu lepkość zmniejsza się wraz ze wzrostem mieszania., Pasta do zębów, majonez i ketchup pomidorowy są przykładami takich produktów.
przykład – powietrze, Konwersja lepkości kinematycznej i bezwzględnej
Lepkość kinematyczna powietrza przy 1 bar (1 105 Pa, N/m2) i 40oC wynosi 16,97 cSt (16,97 10-6 m2 / s).
gęstość powietrza można oszacować za pomocą prawa gazu idealnego
lepkość bezwzględną można obliczyć jako
μ = 1,113 (kg/m3) 16,97 10-6 (m2/s)
= 1.,88 10-5 (kg/(m s), N s/m2)
Viscosity of some Common Liquids
centiStokes (cSt, 10-6 m2/s, mm2/s) |
Saybolt Second Universal (SSU, SUS) |
Typical liquid |
---|---|---|
0.1 | Mercury | |
1 | 31 | Water (20oC) |
4.3 | 40 | Milk SAE 20 Crankcase Oil SAE 75 Gear Oil |
15.7 | 80 | No., 4 fuel oil |
20.6 | 100 | Cream |
43.,d>2000 | SAE 140 Gear Oil | |
1100 | 5000 | Glycerine (20oC) SAE 250 Gear Oil |
2200 | 10000 | Honey |
6250 | 28000 | Mayonnaise |
19000 | 86000 | Sour cream |
- Viscosity Converting Chart
Kinematic viscosity can be converted from SSU to Centistokes with
Viscosity and Temperature
Kinematic viscosity of fluids like water, mercury, oils SAE 10 and oil no., 3-i gazy, takie jak powietrze, wodór i hel są wskazane na poniższym diagramie. Należy pamiętać, że
- dla cieczy-lepkość spada wraz z temperaturą
- dla gazów – lepkość wzrasta wraz z temperaturą
pomiar lepkości
do pomiaru lepkości stosuje się trzy typy urządzeń
- lepkościomierz kapilarny
- lepkościomierz Saybolt
- lepkościomierz obrotowy