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油液粘度在線監測傳感器的原理和應用(一)

2023年02月25日 08:27:52 來源:深圳市英力監測技術有限公司

定義

粘度(也稱為黏度),指流體受外力作用移動時,分子間產生的內摩擦力的量度,是流體測量的一項重要參數。

當某一層流體的移動會受到另一層流體移動的影響時,此摩擦力顯得極為重要。摩擦力愈大,就必須施予更大的力量以造成流體的移動,此力量稱為 ”剪切(shear)”。剪切發生的條件為當流體發生物理性地移動或分散,如傾倒、噴霧、混合等。高黏度的流體比低黏度的材料需要更大的力量才能造成流體的流動。

牛頓以下圖模式來定義流體的粘度。兩不同平面但平行的流體,擁有相同的面積”A=B”,相隔距離”dx”,且以不同流速”V1”和”V2”往相同方向流動,牛頓假設保持此不同流速的力量正比于流體的相對速度或速度梯度,即:

微信圖片_20230116212011.png

其中η與材料性質有關,稱為”粘度”。

微信圖片_20230116212030.png

速度梯度,dv/dx,為測量中間層的相對速度,其描述出液體所受到的剪切,我們將它稱為剪切率(shear rate)”,以S表示;其單位為時間倒數(sec-1)。F/A項代表了單位面積下,剪切所造成的合力,稱為”剪切應力(shear stress)”,以F代表;其單位為”達因每平方公分(dynes/cm2)”。

 

動力粘度Dynamic Viscosity

使用這些符號,粘度(動力粘度)可以下列數學式定義:

微信圖片_20230116212252.png

粘度的公制單位為泊(Poise)和厘泊(centi Poise)。我們定義一材料在剪切應力為1dynes/cm2、剪切率為1 sec-1下的黏度為1泊。又可以表達為面積為1m2相距1m的兩平板,以1m/s的速度作相對運動時,因之間存在的流體互相作用所產生的內摩擦力為1泊;

粘度的國際制單位是帕斯卡·秒(Pa?s”)和毫帕斯卡·秒(mPa?s)。

換算關系:

1 帕斯卡?秒(Pa?s)=10泊(Poise);

1毫帕斯卡·秒(mPa?s)=1 厘泊(cP);

1泊(P)=100厘泊(cP)。

 

運動粘度Kinematic viscosity

運動粘度用小寫字母v表示,運動粘度即流體的動力粘度η與同溫度下該流體密度ρ之比。ASTM D445標準中規定用運動粘度來計算動力粘度,即

其中v:運動粘度 單位m2/s;η:動力粘度 單位Pa?s;ρ:密度 單位kg/m3

國際單位制中,運動粘度的單位是m2/s,常使用斯(St)、厘斯(cSt)作運動粘度的單位。

換算關系:

1斯(St)=100厘斯(cSt);

1 厘斯(cSt)=1毫米平方每秒(mm2/s);

106厘斯(cSt)=1米平方每秒(m2/s)。

 

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