Кинематическая вязкость меда: Кинематическая вязкость некоторых распространенных жидкостей — моторного масла, дизельного топлива, орехового масла и т.д.

Концентрация растворов предполагается нормальным, который содержит в 1л один грамм-эквивалент растворенного вещества. Вязкости даны по отношению к вязкости воды при той же температуре.

Таблица вязкость водных растворов глицерина

Вязкость жидкостей при высоких давлениях по Бриджмену

Таблица относительная вязкость воды при высоких давлениях

Таблица относительная вязкость различных жидкостей при высоких давлениях

Ƞ=1 при 30^°С и давление 1 кгс/см²

Вязкость твердых тел (ПЗ)

Таблица вязкость газов и паров

Динамическая вязкость газов обычно выражается в микропуазах (мкпз). Согласно кинетической теории вязкость газов должна не зависеть от давления и изменяться пропорционально квадратному корню из абсолютной температуры. Первый вывод оказывается в общем правильным, исключением являются очень низкие и очень высокие давления; второй вывод требует некоторых поправок. Для изменения ƞ в зависимости от абсолютной температуры Т наиболее часто применяется формула: 

Таблица вязкость некоторых газов при высоких давлениях (мкпз)

Кинематическая вязкость. Механика жидкостей и газов

Кинематическая вязкость является основополагающей физической характеристикой всех газовых и жидкостных сред. Этот показатель имеет ключевое значение при определении лобового сопротивления движущихся твердых тел и нагрузки, которую они при этом испытывают. Как известно, в нашем мире любое движение происходит в воздушной или водной среде. При этом на движущиеся тела всегда воздействуют силы, вектор которых противоположен направлению перемещения самих объектов. Соответственно, чем больше кинематическая вязкость среды, тем сильнее нагрузка, испытываемая твердым телом. В чем заключается природа этого свойства жидкостей и газов?

Кинематическая вязкость, определяемая как внутреннее трение, обусловлена переносом импульса молекул вещества перпендикулярно направлению движения его слоев, имеющих различные скорости. Например, в жидкостях каждую из структурных единиц (молекулу) со всех сторон окружают ее ближайшие соседи, расположенные примерно на расстоянии, равном их диаметру. Каждая молекула колеблется вокруг так называемого положения равновесия, но, принимая импульс от своих соседей, она совершает резкий прыжок в направлении нового центра колебаний. За секунду каждая такая структурная единица вещества успевает сменить место своей оседлости около ста миллионов раз, совершая между скачками от одной до сотни тысяч колебаний. Разумеется, чем сильнее такое молекулярное взаимодействие, тем меньше будет подвижность каждой структурной единицы и, соответственно, больше кинематическая вязкость вещества.

Если на какую-либо молекулу действуют постоянные внешние силы со стороны соседних слоев, то в этом направлении частица совершает больше перемещений за определенную единицу времени, чем в противоположном. Поэтому ее хаотическое блуждание преобразуется в упорядоченное движение с определенной скоростью, зависящей от сил, на нее воздействующих. Такая вязкость свойственна, например, моторным маслам. Здесь имеет значение и тот факт, что приложенные к рассматриваемой частице внешние силы выполняют работу по своеобразному раздвиганию слоев, сквозь которые протискивается данная молекула. Такое воздействие в конечном итоге увеличивает скорость теплового беспорядочного движения частиц, которая не изменяется со временем. Иначе говоря, жидкости характеризуются равномерным течением, невзирая на постоянное воздействие разнонаправленных внешних сил, поскольку они уравновешиваются внутренним сопротивлением слоев вещества, что как раз и определяет коэффициент кинематической вязкости.

С увеличением температуры подвижность молекул начинает возрастать, что приводит к некоторому уменьшению сопротивления слоев вещества, поскольку в любой разогретой субстанции создаются более благоприятные условия для свободного перемещения частиц в направлении приложенной силы. Это можно сравнить с тем, как человеку намного легче протиснуться сквозь беспорядочно движущуюся толпу, чем через неподвижную. Значительным показателем кинематической вязкости, измеряемой в Стоксах или Паскалях-секундах, обладают растворы полимеров. Это связано с наличием в их структуре длинных жестко связанных молекулярных цепей. Но при повышении температуры показатель их вязкости быстро уменьшается. При прессовании изделий из пластмассы ее нитеобразные, причудливо переплетенные молекулы принудительно принимают новое положение.

Вязкость газов при температуре 20°C и атмосферном давлении 101,3 Па имеет порядок 10^-5Па*с. Например, кинематическая вязкость воздуха, гелия, кислорода и водорода при таких условиях будут равны соответственно 1,82*10^-5; 1,96*10^-5; 2,02*10^-5; 0,88*10^-5 Па*с. А жидкий гелий вообще обладает удивительным свойством сверхтекучести. Это явление, открытое академиком П.Л. Капицей, заключается в том, что данный металл в таком агрегатном состоянии почти не обладает вязкостью. Для него это показатель практически равен нулю.

Кулачковые насосы PETROLAND в пищевой и косметической промышленности

Турецкая компания Petroland разрабатывает и производит шестеренные насосы внутреннего и внешнего зацепления, кулачковые насосы, самовсасывающие центробежные и мобильные шиберные насосы. В качестве ведущей компании в области промышленного производства насосов Petroland лидирует на внутреннем рынке Турции, а также экспортирует продукцию на 5 континентов уже 20 лет.

Многоуровневые открытые насосы для СПГ, шестеренные насосы внутреннего зацепления для передачи вязкой жидкости, шестеренные насосы общего применения и кулачковые насосы для пищевой и химической промышленности — основная специализация компании «Петроленд».

Секрет успеха насосов серии PL

Особой популярностью пользуется оборудование санитарного исполнения турецкого производителя. Насосы серии PL были разработаны специально для ускорения и упрощения демонтажа (для осмотра, очистки и технического обслуживания).

1. Расположенный в передней части уплотнитель позволяет очищающим жидкостям контактировать с ним напрямую и, соответственно, проводить очистку на месте (без демонтажа оборудования).
2. Улучшенная очистка увеличивает срок службы уплотнителей и добавляет еще один плюс в копилку характеристик, отвечающих самым строгим гигиеническим стандартам.
3. Поскольку уплотнители находятся непосредственно за роторами, исключается контакт с перекачиваемыми жидкостями и наличие застойных зон.

Кроме того, передняя крышка (единственная, требующая демонтажа), роторы и уплотнители легко вынимаются без извлечения самого агрегата из трубы.

Применение кулачковых насосов Petroland

Благодаря своим характеристикам насосы серии PL нашли широкое применение во всех сферах, где необходимое строгое соблюдение гигиенических норм:

• в пищевой промышленности — для перекачки глюкозы, сахарного сиропа, сливок, пасты для пирожных, растительного масла, молока, йогурта, карамели, майонеза, дрожжей, томатного соуса, варенья, меда;
• при производстве косметики — для работы с кремами, лосьонами, мазями, зубной пастой, жидким мылом, шампунями, эмульгаторами, загустителями, спиртом, частично химическими веществами и другими продуктами;
• в фармацевтической отрасли — для транспортировки фармацевтических субстанций различной степени вязкости.

Насосы в основном используются для ежедневной подачи жидкостей и в погрузочно-разгрузочных цистернах.

Принцип работы кулачковых насосов

Насосы серии PL относятся к роторно-поршневому (кулачковому) виду оборудования с принудительным вытеснением. При вращении двух кулачковых роторов, расположенных внутри корпуса, происходит вытеснение жидкости из корпуса насоса. С началом движения роторов продукт втягивается в насос, а объем полости между пластинами кулачков увеличивается. Жидкость проходит между лопастями и корпусом агрегата в сторону выпускного отверстия. Одновременно уменьшается объем между роторами, и жидкость вытесняется через выходное отверстие.

Технические характеристики и особенности кулачковых насосов Petroland

Главное преимущество кулачковых насосов Petroland серии PL — конечно же, строгое соответствие современным гигиеническим требованиям, предъявляемым к оборудованию в пищевой и фармацевтической промышленности. Помимо этого, они отличаются простой и надежной конструкцией, дополненной технологическими новшествами от ведущих инженеров компании.

1. Есть возможность выбора типа кулачков: с одним или двумя лепестками. Ротор может быть трех- или мультилопастным — вы сможете подобрать насос под нужды вашего производства. Чтобы изменить тип ротора, не требуется серьезных вмешательств в конструкцию насоса.
2. Насосы кулачкового типа серии PL справляются с жидкостями широкого диапазона вязкости, что особенно важно для работы с густыми пищевыми или фармацевтическими продуктами с наличием твердых включений.
3. В стандартной модификации предусмотрен один уплотнитель, который может быть заменен двойным с минимальным использованием дополнительных деталей.
4. Оригинальная конструкция порта (прямоугольной формы) передней загрузки упрощает процесс закачки высоковязких жидкостей. При необходимости можно изменить установку на вертикальное положение.
5. Нагревательный и охлаждающий кожухи легко устанавливаются на крышке насоса или корпусе ротора. Предохранительный клапан также монтируется на крышку насоса.
6. Конструкция насоса позволяет настроить движение перекачиваемой жидкости как в прямом, так и в обратном направлении. При этом уровень шума остается всегда низким.

Таблица производительности основных моделей серии PL

Максимальная рабочая температура насоса — +135 ⁰С, а максимально допустимая вязкость перекачиваемой жидкости — 440000 сСт. Для наглядности: кинематическая вязкость кокосового масла составит примерно 3000 сСт, меда — 7300 сСт, черной патоки – от 15000 сСт.

Таким образом, кулачковые насосы Petroland не только гарантируют безопасность при работе с санитарными жидкостями, но и готовы справиться с высоковязкими продуктами, сохраняя производительность на серьезном уровне.

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 откалиброванном 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

Несколько технических единиц используются для выражения вязкости, 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 выполнения измерений кинематической вязкости является ASTM D445, часто изменяемый в лаборатории анализа отработанного масла для экономии времени и повышения эффективности измерения.

Измерение динамической вязкости (абсолютной вязкости)

Динамическая вязкость измеряется как сопротивление потоку при воздействии внешней и контролируемой силы (насос, сжатый воздух и т. Д.).) заставляет масло проходить через капилляр (ASTM D4624), или тело проталкивается через жидкость под действием внешней и контролируемой силы, такой как шпиндель, приводимый в движение двигателем. 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 использовалось для исследовательских целей, контроля качества и анализа пластичных смазок в области смазки оборудования.

Процедуры тестирования динамической вязкости в лаборатории традиционным методом Брукфилда определены ASTM D2983, D6080 и другими.Тем не менее, динамическая вязкость становится обычным явлением в области анализа отработанного масла, поскольку 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 жидкости (SG) в соответствии с уравнениями на рисунке 3.

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: 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) — Всесезонные 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

Посмотрите еще раз 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 со временем это может измениться, поскольку масло ухудшается или загрязняется (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 жидкости 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, возникает ошибка, и кинематическая вязкость не дает точной оценки изменения абсолютной вязкости жидкости, представляющего интерес. Величина погрешности зависит от величины изменения неизмеряемого параметра, удельного веса.

Важные выводы относительно кинематической вязкости

Из этой дискуссии об измерении 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 — критическое свойство жидкости, и мониторинг вязкости необходим 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.

— The Physics Hypertextbook

Обсуждение

определения

Неформально вязкость — 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.

(динамическая) вязкость

Формально вязкость (обозначенная символом η «eta») — это отношение напряжения сдвига ( F / A ) к градиенту скорости (∆ v _x / ∆ z или dv _x / dz ) в жидкости.

или

Более обычная форма этой зависимости, называемая уравнением Ньютона , утверждает, что результирующий сдвиг жидкости прямо пропорционален приложенной силе и обратно пропорционален ее вязкости.Сходство со вторым законом движения Ньютона ( F = мА ) должно быть очевидным.

Или, если вы предпочитаете символы исчисления (а кто не любит)…

Единицей вязкости в системе СИ является паскаль-секунда [Па · с], которая не имеет специального названия. Несмотря на самопровозглашенное название международной системы, Международная система единиц мало повлияла на вязкость в международном масштабе. Паскаль-секунда встречается сегодня в научной и технической литературе гораздо реже, чем следовало бы.Самая распространенная единица вязкости — дин-секунда на квадратный сантиметр [дин-с / см ² ], получившая название пуаз [P] в честь французского физиолога Жана Пуазейля (1799–1869). Десять пуаз равны одной паскаль-секунде [Па с], что делает сантипуаз [сП] и миллипаскаль секунду [мПа с] идентичными.

кинематическая вязкость

На самом деле есть две величины, которые называются вязкостью. Величина, определенная выше, иногда называется динамической вязкостью , абсолютной вязкостью или простой вязкостью , чтобы отличить ее от других величин, но обычно это просто вязкость. Другая величина, называемая кинематической вязкостью , (обозначается греческой буквой ν «ню») — это отношение вязкости жидкости к ее плотности.

Кинематическая вязкость — это мера сопротивления потока жидкости под действием силы тяжести. Его часто измеряют с помощью устройства, называемого капиллярным вискозиметром — в основном это градуированная банка с узкой трубкой на дне. Когда две жидкости равного объема помещаются в одинаковые капиллярные вискозиметры и позволяют течь под действием силы тяжести, более вязкой жидкости требуется больше времени, чем менее вязкой жидкости, чтобы течь через трубку. Более подробно капиллярные вискозиметры будут рассмотрены позже в этом разделе.

Единица измерения кинематической вязкости в системе СИ — квадратный метр в секунду [м ² / с], не имеющая специального названия. Этот агрегат настолько велик, что используется редко. Более распространенной единицей кинематической вязкости является квадратный сантиметр в секунду [см ² / с], которому дали название Stokes [St] в честь ирландского математика и физика Джорджа Стокса (1819–1903). Один квадратный метр в секунду равен десяти тысячам стоек.

Даже эта единица измерения слишком велика, поэтому наиболее распространенной единицей измерения является, вероятно, квадратный миллиметр в секунду [мм ² / с] или сантистоксов [сСт].Один квадратный метр в секунду равен одному миллиону сантистоксов.

Stokes — редкий пример слова в английском языке, в котором формы единственного и множественного числа идентичны. Рыба — самый непосредственный пример такого слова.1 рыба, 2 рыбы, красная рыба, синяя рыба; 1 сток, 2 стокса, несколько стоксов, несколько стоксов.

Факторы, влияющие на вязкость

Вязкость в первую очередь зависит от материала. Вязкость воды при 20 ° C составляет 1,0020 миллипаскаль секунды (что удобно близко к единице только по совпадению). Большинство обычных жидкостей имеют вязкость порядка от 1 до 1000 мПа с, в то время как газы имеют вязкость от 1 до 10 мкПа с. Пасты, гели, эмульсии и другие сложные жидкости сложнее обобщить.Некоторые жиры, такие как масло или маргарин, настолько вязкие, что кажутся больше похожими на мягкие твердые вещества, чем на текущие жидкости. Расплавленное стекло чрезвычайно вязкое и по мере затвердевания приближается к бесконечной вязкости. Поскольку этот процесс не так хорошо определен, как истинное замораживание, некоторые считают (ошибочно), что стекло все еще может течь даже после полного охлаждения, но это не так. При обычных температурах стекла такие же твердые, как и настоящие твердые тела.

Из повседневного опыта должно быть известно, что вязкость зависит от температуры.Мед и сиропы могут течь легче при нагревании. Моторное масло и гидравлические жидкости заметно загустевают в холодные дни и значительно влияют на работу автомобилей и другой техники в зимние месяцы. Обычно вязкость простой жидкости уменьшается с повышением температуры. С повышением температуры средняя скорость молекул в жидкости увеличивается, а время, которое они проводят «в контакте» со своими ближайшими соседями, уменьшается. Таким образом, с повышением температуры средние межмолекулярные силы уменьшаются.Фактический способ изменения этих двух величин является нелинейным и резко меняется, когда жидкость меняет фазу.

Вязкость обычно не зависит от давления, но жидкости под экстремальным давлением часто имеют повышенную вязкость. Поскольку жидкости обычно несжимаемы, увеличение давления на самом деле не приводит к значительному сближению молекул. Простые модели молекулярных взаимодействий не могут объяснить такое поведение, и, насколько мне известно, не существует общепринятой более сложной модели, которая могла бы это сделать.Жидкая фаза, вероятно, наименее изучена из всех фаз вещества.

В то время как жидкости становятся более текучими по мере того, как они нагреваются, газы становятся более густыми. (Если представить себе «густой» газ.) Вязкость газов увеличивается с увеличением температуры и приблизительно пропорциональна квадратному корню из температуры. Это связано с увеличением частоты межмолекулярных столкновений при более высоких температурах. Поскольку большую часть времени молекулы в газе свободно летают через пустоту, все, что увеличивает количество раз, когда одна молекула контактирует с другой, снижает способность молекул в целом участвовать в скоординированном движении.Чем больше эти молекулы сталкиваются друг с другом, тем более беспорядочным становится их движение. Физические модели, выходящие за рамки этой книги, существуют уже почти столетие, которые адекватно объясняют температурную зависимость вязкости в газах. Новые модели работают лучше, чем старые. Они также согласны с наблюдением, что вязкость газов примерно не зависит от давления и плотности. Газовая фаза, вероятно, является наиболее изученной из всех фаз материи.

Поскольку вязкость настолько зависит от температуры, без нее нельзя указывать ее.

Вязкость выбранных материалов (обратите внимание на разнообразие префиксов единиц измерения)

моторное масло

Моторное масло похоже на любую другую жидкость тем, что его вязкость зависит от температуры и давления.Поскольку можно предвидеть условия, в которых будет эксплуатироваться большинство автомобилей, поведение моторного масла можно определить заранее. В Соединенных Штатах организацией, которая устанавливает стандарты характеристик моторных масел, является Общество автомобильных инженеров (SAE). Схема нумерации SAE описывает поведение моторных масел в условиях низких и высоких температур — условий, которые соответствуют температуре запуска и эксплуатации. Первое число, за которым всегда следует буква W для зимы, описывает низкотемпературное поведение масла при запуске, а второе число описывает высокотемпературное поведение масла после того, как двигатель проработал некоторое время.Более низкие значения SAE обозначают масла, которые предназначены для использования при более низких температурах. Масла с низкими числами SAE обычно более текучие (менее вязкие), чем масла с высокими числами SAE, которые имеют тенденцию быть более густыми (более вязкими).

Например, масло 10W ‑ 40 будет иметь вязкость не более 7000 мПа с в картере холодного двигателя, даже если его температура упадет до -25 ° C холодной зимней ночью и вязкость не менее 2,9 мПа с в детали двигателя под высоким давлением вблизи точки перегрева (150 ° C).

Вязкостные характеристики моторных масел марок

капиллярный вискозиметр

Математическое выражение, описывающее течение жидкости в круглых трубках, было определено французским врачом и физиологом Жаном Пуазейлем (1799–1869).Поскольку оно было также независимо открыто немецким инженером-гидротехником Готтильфом Хагеном (1797–1884), оно должно называться уравнением Хагена-Пуазейля , но обычно его называют просто уравнением Пуазейля . Я не буду выводить это здесь (но, вероятно, когда-нибудь смогу). Для нетурбулентного, непульсирующего потока жидкости через однородную прямую трубу объемный расход ( q _м ) составляет…

• прямо пропорциональна разнице давлений (∆ P ) между концами трубки
• обратно пропорционально длине (ℓ) трубки
• обратно пропорционально вязкости (η) жидкости
• пропорционально четвертой степени радиуса ( r ⁴ ) трубки

Определите вязкость, если это то, что вы хотите знать.

Капиллярный вискозиметр… продолжайте писать… извините, это неполно.

падающая сфера

Математическое выражение, описывающее силу вязкого сопротивления на сфере, было определено британским физиком XIX века Джорджем Стоуксом. Я не буду выводить его здесь (но, вероятно, когда-нибудь в будущем).

R = 6πη rv

Формула подъемной силы, действующей на сферу, была утверждена древнегреческим инженером Архимедом из Сиракуз, но тогда уравнения не были изобретены.

B = ρ _{жидкость} gV _{смещенный}

Формулу веса должен был кто-то изобрести, но я не знаю кто.

W = мг = ρ _объект gV _объект

Давайте объединим все это вместе для сферы, падающей в жидкость. Вес указывает вниз, точки плавучести вверх, точки перетаскивания вверх. Через некоторое время сфера упадет с постоянной скоростью. Когда это произойдет, все эти силы аннулируются.Когда сфера падает сквозь жидкость, она полностью погружается в воду, поэтому можно говорить только об одном объеме — объеме сферы. Давайте поработаем над этим.

И вот мы здесь.

Бросьте шар в жидкость. Если вы знаете размер и плотность шара, а также плотность жидкости, вы можете определить вязкость жидкости. Если вы не знаете плотность жидкости, вы все равно можете определить кинематическую вязкость. Если вы не знаете плотность сферы, но знаете ее массу и радиус, тогда вы можете вычислить ее плотность.

неньютоновские жидкости

Уравнение Ньютона связывает напряжение сдвига и градиент скорости с помощью величины, называемой вязкостью.Ньютоновская жидкость — это жидкость, в которой вязкость — это просто число. Неньютоновская жидкость — это жидкость, вязкость которой является функцией некоторой механической переменной, такой как напряжение сдвига или время. Говорят, что неньютоновские жидкости, которые меняются со временем, имеют память .

Некоторые гели и пасты ведут себя как жидкость при работе или взбалтывании, а затем переходят в почти твердое состояние в состоянии покоя. Такие материалы являются примерами жидкости для разжижения сдвига. Краска для дома — это жидкость, разжижающая сдвиг, и это тоже хорошо.Чистка щеткой, прокатка или распыление — это средства временного приложения напряжения сдвига. Это снижает вязкость краски до точки, при которой она может вытекать из аппликатора на стену или потолок. После снятия напряжения сдвига краска возвращается к своей остаточной вязкости, которая настолько велика, что соответствующий тонкий слой ведет себя больше как твердое тело, чем жидкость, и краска не растекается и не капает. Подумайте, каково было бы рисовать водой или медом для сравнения. Первый всегда слишком жидкий, а второй — слишком липкий.

Зубная паста — еще один пример материала, вязкость которого снижается под действием нагрузки. Зубная паста находится в состоянии покоя внутри тюбика. Он не будет вытекать самопроизвольно, когда колпачок снят, но он потечет, когда вы надавите на него. Теперь он перестает вести себя как твердое тело и начинает действовать как густая жидкость. когда она попадает на вашу зубную щетку, напряжение снимается, и зубная паста возвращается в почти твердое состояние. Вам не нужно беспокоиться о том, что он стекает с кисти, когда вы подносите ее ко рту.

Разжижающие жидкости при сдвиге можно разделить на три основные группы. Материал, вязкость которого снижается под действием напряжения сдвига, но остается постоянной во времени, называется псевдопластичным . Материал, вязкость которого снижается под действием напряжения сдвига, а затем продолжает уменьшаться со временем, называется тиксотропным . Если переход от высокой вязкости (почти полутвердой) к низкой (по существу жидкой) происходит только после того, как напряжение сдвига превысит некоторое минимальное значение, материал называется бингам-пластиком .

Материалы, которые загустевают при работе или перемешивании, называются загустителями при сдвиге . Пример, который часто показывают в классах естественных наук, — это паста из кукурузного крахмала и воды (смешанная в правильных пропорциях). Получающаяся в результате странная слизь ведет себя как жидкость при медленном сжатии и как эластичное твердое вещество при быстром сжатии. Честолюбивые демонстранты науки наполнили резервуары этим веществом, а затем наткнулись на него. Пока они движутся быстро, поверхность действует как кусок твердой резины, но в тот момент, когда они перестают двигаться, паста ведет себя как жидкость, и демонстратор принимает ванну с кукурузным крахмалом.Из-за утолщения при сдвиге из ванны трудно выйти. Чем усерднее вы работаете, чтобы выбраться, тем сильнее материал втягивает вас обратно. Единственный способ избежать этого — двигаться медленно.

Материалы, которые под воздействием стресса становятся почти твердыми, — это больше, чем просто любопытство. Они идеальные кандидаты для бронежилетов и защитной спортивной прокладки. Пуленепробиваемый жилет или наколенник, сделанный из материала, утолщающего сдвиг, будет гибким и податливым для легких нагрузок, возникающих при обычных движениях тела, но станет твердым как камень в ответ на травматическое напряжение, вызванное оружием или падением на землю.

Загустители при сдвиге также делятся на две группы: жидкости с зависящей от времени вязкостью (материалы с памятью) и жидкости с вязкостью, не зависящей от времени (материалы без памяти). Если увеличение вязкости со временем увеличивается, говорят, что материал реопектический . Если увеличение примерно прямо пропорционально напряжению сдвига и не меняется со временем, говорят, что материал является дилатантом .

С небольшой корректировкой уравнение Ньютона может быть записано как степенной закон , который обрабатывает псевдопластику и дилантанты — уравнение Оствальда-де Ваэля …

, где η вязкость заменяется на k индекс консистенции потока [Па · с ⁿ ], а градиент скорости повышается до некоторой степени n , называемый индексом поведения потока [безразмерный].Последнее число зависит от класса жидкости.

Для работы с пластиками Бингема необходима другая модификация уравнения Ньютона — уравнение Бингема …

, где σ _y — предел текучести [Па], а η _pl — пластическая вязкость [Па · с].Первое число отделяет пластик Бингема от ньютоновских жидкостей.

Объединение степенного закона Оствальда-де Ваэля с пределом текучести Бингема дает нам более общее уравнение Гершеля-Балкли …

, где снова σ _y — это предел текучести [Па], k — это индекс консистенции потока , [Па с ⁿ ], и n — индекс поведения потока . [безразмерный].

Вязкоупругость

Когда к объекту прикладывается сила ( F ), может произойти одно из четырех событий.

1. Он мог бы разогнать как целое, и в этом случае применился бы второй закон движения Ньютона …

   F = мА

   Этот термин нам сейчас не интересен. Мы уже обсуждали такое поведение в предыдущих главах. Масса ( м, ) — это сопротивление ускорению ( a ), которое является второй производной от положения ( x ).Перейдем к чему-то новому.

2. Он может течь как жидкость, что можно описать этим соотношением …

   F = — bv

   Это упрощенная модель, в которой сопротивление прямо пропорционально скорости ( v ), первой производной от положения ( x ). Мы использовали это в задачах о конечных скоростях только потому, что они давали легко решаемые дифференциальные уравнения. Мы также использовали его в затухающем гармоническом осцилляторе, опять же потому, что он давал дифференциальные уравнения, которые было легко решить (во всяком случае, относительно легко).Константу пропорциональности ( b ) часто называют коэффициентом демпфирования.

3. Он мог деформировать , как твердое тело, согласно закону Гука …

   F = — kx

   Константа пропорциональности ( k ) — это жесткость пружины. Позиция ( x ) не является частью какой-либо производной и не возводится в какую-либо степень.

4. Это могло привести к зависанию …

   F = — F

   Этот символ f делает вид, будто мы обсуждаем статическое трение.В жидкостях (а точнее, неньютоновских жидкостях) такой термин связан с пределом текучести. Позиция ( x ) никак не задействована.

Сложите все вместе и укажите ускорение и скорость как производные от положения.

Это дифференциальное уравнение суммирует возможное поведение объекта.Интересно то, что он смешивает поведение жидкостей и твердых тел. Более интересно то, что бывают случаи, когда оба поведения будут присутствовать в одном предмете. Материалы, которые текут как жидкости и деформируются как твердые тела, считаются вязкоупругими — очевидное сочетание вязкости и эластичности. Изучение материалов с жидкими и твердыми свойствами называется реология , что происходит от греческого глагола ρέω ( reo ) — течь.

Какая старая книга подсказала мне эту идею? Что мне написать дальше?

Пищевые продукты обычно демонстрируют так называемое вязкоупругое поведение, при котором сочетание характерных упругих свойств твердых тел и текучести жидкостей обнаруживается в различной степени.

• Вытягивание сыра происходит, когда тающие жиры смазывают связанные белковые нити.Жиры текут как жидкость, а белки растягиваются как твердое тело.

Что происходит с вязкостью меда при нагревании? — Mvorganizing.org

Что происходит с вязкостью меда при нагревании?

Вязкость меда зависит от количества воды, а также от типа и количества содержащегося в нем сахара. Если концентрация воды увеличивается, мед становится менее вязким. Температура также изменяет вязкость меда, и для облегчения обработки меда часто используется тепло.

Как вязкость зависит от температуры?

Повышение температуры вызывает увеличение кинетической или тепловой энергии, и молекулы становятся более подвижными. Снижается привлекательная энергия связи и, следовательно, снижается вязкость.

Как мед меняет вязкость?

Когда жидкость нагревается, ее молекулы возбуждаются и начинают двигаться. Энергии этого движения достаточно, чтобы преодолеть силы, связывающие молекулы вместе, позволяя жидкости становиться более текучей и уменьшая ее вязкость.

Что влияет на вязкость меда?

На вязкость меда влияют температура, влажность, а также наличие в продукте кристаллов и коллоидов. Во всех недавних публикациях мед описывается как ньютоновская жидкость (Abu-Jdayil et al., 2002, Bhandari et al., 1999, Junzheng and Changying, 1998, Lazaridou et al., 2004).

Что из перечисленного имеет самую высокую вязкость?

Гликоль имеет максимальную вязкость, потому что он имеет две группы -ОН и имеет большую межмолекулярную водородную связь по сравнению с водой и метанолом.

Какие три типа вязкости?

Типы вязкости

• Динамическая вязкость. Динамическая вязкость измеряет отношение напряжения сдвига к скорости сдвига для жидкости.
• Кинематическая вязкость. Кинематическая вязкость измеряет отношение силы вязкости к силе инерции, действующей на жидкость.
• Общие единицы.
• Ньютоновские жидкости.
• Неньютоновские жидкости.

Что такое единица вязкости в системе СИ?

Динамическая вязкость: Физическая единица измерения динамической вязкости (μ) в системе СИ — это паскаль-секунда (Па · с), что эквивалентно 1 кг · м − 1 · с − 1.2, a = радиус шарикоподшипника и v = скорость шарикоподшипника в жидкости.

Связаны ли плотность и вязкость?

Нет прямой зависимости между вязкостью и плотностью. Как правило, для любых жидкостей при повышении температуры их плотность уменьшается, поэтому жидкость становится менее вязкой. …

Как определить вязкость потока?

Это соотношение называется законом Пуазейля, который описывает плавное течение жидкости по трубке. Расход F пропорционален падению давления Δp = p1 – p2, деленному на R, сопротивление потоку.В свою очередь, сопротивление потоку прямо пропорционально вязкости η.

От чего зависит вязкость жидкости?

Вязкость жидкости обычно зависит от ее температуры. Вязкость обычно уменьшается с повышением температуры. Вязкость обычно увеличивается при понижении температуры. Вязкость жидкости связана с легкостью, с которой молекулы могут перемещаться друг относительно друга.

— 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 настоящими 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 повышении 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 при взбалтывании превращаются в масло.

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. Жидкости с меньшей вязкостью потребуется меньше времени для протекания, чем жидкости 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.

Калькулятор вязкости воды

Этот калькулятор вязкости воды поможет вам определить вязкость воды при комнатной или любой температуре, даже выше 300 ° C! В этом калькуляторе вы узнаете, что такое абсолютная вязкость воды (обычно известная как динамическая вязкость воды), и научитесь преобразовывать ее в кинематическую вязкость.Вы также узнаете, как рассчитать вязкость воды и влияние температуры на вязкость воды с помощью различных методов.

Этот калькулятор вязкости воды предоставляет вам диаграмму зависимости вязкости воды от температуры и таблицу, чтобы вы могли ссылаться на влияние температуры на вязкость и плотность воды. Хотя наши диаграммы и таблицы представлены в единицах СИ, в этом калькуляторе вы также узнаете, как мы можем выразить вязкость воды в английских единицах.Продолжайте читать, чтобы узнать больше!

Что такое вязкость?

Вязкость — это мера сопротивления жидкости течению. Чем выше вязкость жидкости (жидкости или газа), тем медленнее она движется по поверхности. Представьте, что на вафли на завтрак капают кленовый сироп. Кленовый сироп, очень вязкая жидкость , будет течь медленнее, чем если вы наливаете молоко на хлопья, поскольку вязкость молока намного ниже. Мы также можем выразить вязкость как внутреннее трение движущейся жидкости.Притяжение между молекулами вязкой жидкости намного выше, чем притяжение менее вязкой жидкости.

Однако, когда мы применяем тепло или дополнительную тепловую энергию к нашим жидкостям, их молекулы начинают двигаться быстрее. В результате в газах молекулы испытывают большее трение друг о друга, из-за чего они текут медленнее и становятся вязкими. В жидкостях, когда молекулы начинают двигаться быстрее, их притяжение друг к другу ослабевает. Это ослабление приводит к тому, что молекулы жидкости движутся более свободно и, следовательно, с меньшей вязкостью.

В этой статье мы сосредоточимся больше на вязкости жидкостей, особенно на кинематической вязкости и динамической вязкости воды. Когда мы говорим о вязкости, когда мы упоминаем «вязкость», мы фактически имеем в виду динамическую вязкость . Динамическая вязкость или абсолютная вязкость воды или любой жидкости пропорциональна касательному касательному напряжению на единицу площади, необходимому для перемещения одной пластины с постоянной скоростью по другой пластине при постоянной толщине жидкости между этими двумя пластинами, как в Couette flow , как показано ниже:

Чем больше сила или напряжение, необходимое для перемещения пластины, тем более вязкая жидкость.При выборе между двумя вязкостями стоит отметить, что динамическая вязкость говорит нам о силе , необходимой для перемещения жидкости с определенной скоростью . С другой стороны, кинематическая вязкость говорит о скорости , которой достигает жидкость, когда к жидкости прилагается определенная сила.

Мы можем измерить динамическую вязкость в миллипаскалях-секундах (мПа⋅с) или в более причудливом эквиваленте, называемом «сантипуаз». С другой стороны, мы можем выразить кинематическую вязкость в квадратных миллиметрах в секунду ( ^{мм 2} / с) , что также имеет эквивалентную единицу, называемую сантистоксами.«Для простоты этого текста мы будем использовать только миллиПаскали-секунды и квадратные миллиметры в секунду для динамической вязкости и кинематической вязкости соответственно.

Однако, если вам нужно выразить вязкость воды в английских единицах, вы всегда можете преобразовать часть миллиПаскалей в фунт-сила на квадратный фут и квадратные миллиметры в квадратные дюймы для динамической вязкости и кинематической вязкости соответственно. Вы можете использовать наш конвертер давления и конвертер площадей для этих процедур, особенно если вам нужно преобразовать много значений.

Какая вязкость воды?

Вода, будучи наиболее изученной жидкостью, является лучшей жидкостью для начала изучения вязкости. Динамическая вязкость воды при комнатной температуре составляет около 1,0 мПа⋅с и уменьшается с повышением температуры. Это значение вязкости воды при 20 ° C. Ниже представлена ​​диаграмма зависимости вязкости воды от температуры, которая показывает влияние температуры на динамическую вязкость и кинематическую вязкость воды.

График зависимости вязкости воды от температуры, приведенный выше, является визуальным представлением данных, записанных ниже.Для получения этих данных были проведены эксперименты при различных температурах. В приведенной ниже таблице мы также включили плотность воды, поскольку она играет решающую роль в преобразовании динамической вязкости в кинематическую вязкость, как вы увидите в следующем разделе этого текста.

Как пользоваться нашим калькулятором вязкости воды?

Чтобы использовать наш калькулятор, введите температуру , для которой вы хотите узнать вязкость воды. Вы также можете навести указатель мыши (для компьютеров) или перетащить (для мобильных телефонов) диаграмму в нашем калькуляторе, чтобы увидеть значения вязкости при любой температуре.

В качестве бонуса мы также включили в наш калькулятор вязкости воды значения плотности воды при любой температуре.

Как рассчитать вязкость воды?

Чтобы определить вязкость воды при любой температуре, мы можем использовать таблицу или диаграмму зависимости вязкости воды от температуры, приведенную в разделе «Влияние температуры на вязкость воды» этого текста, и использовать метод интерполяции для других температур, не указанных в таблице. . Используя диаграмму, мы можем приблизительно определить желаемую температуру, а затем (1) провести вертикальную линию от оси x до пересечения с кривой .Проведя (2) горизонтальную линию от этого пересечения , мы теперь можем увидеть приблизительную вязкость воды при определенной температуре, как показано ниже для 125 ° C:

В зависимости от метода, который вы решите выбрать (используйте калькулятор вязкости воды с методом интерполяции или проведите линии), вы можете получить значения вязкости воды (динамические и кинематические). Однако в таком случае рекомендуется выбирать только один метод при сравнении нескольких значений вязкости при разных температурах.Таким образом, концепции, лежащие в основе получаемых вами значений, будут согласованными и подходящими для сравнений. В любом случае, мы бы выбрали первый метод (метод интерполяции), потому что он более точен, чем рисование вертикальных и горизонтальных линий на графике.

Как рассчитать кинематическую вязкость воды?

Помимо расчета динамической вязкости воды, нам может также потребоваться определение кинематической вязкости воды при любой температуре. Мы также можем использовать диаграмму вязкости-температура воды или таблицу, представленную в этом тексте, и следовать тем же инструкциям, данным выше.Мы также можем рассчитать кинематическую вязкость воды по динамической вязкости, разделив динамическую вязкость на плотность воды, как показано ниже:

ν T = η T / ρ T

где:

• ν T обозначает кинематическую вязкость при температуре T;
• η T — динамическая вязкость при температуре T; и
• ρ T — плотность воды при температуре T.

Обратите внимание, что температура также влияет на плотность воды и что перед расчетом необходимо выполнить всю необходимую линейную интерполяцию. Допустим, мы ранее рассчитали, что плотность воды при 78 ° C приблизительно равна 0,973 г / см 3 . Кроме того, используя метод интерполяции, мы обнаружили, что динамическая вязкость воды при 78 ° C составляет около 0,36336 мПа · с . Затем мы конвертируем это значение динамической вязкости в кинематическую вязкость следующим образом:

ν 78 ° C = η 78 ° C / ρ 78 ° C

ν 78 ° C = 0.36336 мПа⋅с / 0,973 г / см 3

ν 78 ° C = 0,3734429599 мм 2 / с ≈ 0,37344 мм 2 / с

Используя метод преобразования, показанный выше, теперь мы можем сказать, что кинематическая вязкость воды при 78 ° C составляет приблизительно 0,37344 мм ² / с .

FAQ

Что такое вязкость?

Вязкость — это показатель сопротивления жидкости потоку .Чем выше вязкость жидкости, тем медленнее она течет по поверхности. Например, кленовый сироп и мед — жидкости с высокой вязкостью, поскольку они текут медленно. Для сравнения, жидкости, такие как вода и спирт, имеют низкую вязкость, поскольку они очень свободно текут.

Что такое единица вязкости?

Мы можем выразить динамическую вязкость в миллипаскальсекунде (мПа⋅с) или сантипуаз (сП) , где 1 мПа⋅с = 1 сП. С другой стороны, мы можем выразить кинематическую вязкость в квадратных миллиметрах в секунду ( ^{мм 2} / с) или сантистоксах (сСт) , где 1 мм ² / с = 1 сСт.

Какая вязкость воды?

Вязкость воды составляет 1,0016 миллипаскалясекунду при 20 ° C. Это из-за его динамической вязкости. Вязкость воды меняется в зависимости от ее температуры, и чем выше температура, тем менее вязкая вода. Вязкость воды, скажем, при 80 ° C составляет 0,354 миллипаскаля в секунду.

Влияет ли температура на вязкость воды?

Да, вязкость воды меняется в зависимости от температуры . Вода имеет тенденцию иметь более высокую вязкость при более низких температурах и более низкую вязкость при более высоких температурах.Подумайте о помещении воды в морозильную камеру. Молекулы воды при более низкой температуре начинают терять свою энергию, больше притягиваются друг к другу и движутся довольно медленно, пока вода не превратится в лед.

Как определить вязкость воды?

Вы можете определить вязкость воды при определенной температуре с помощью диаграммы зависимости вязкости воды от температуры или методом интерполяции с использованием таблицы зависимости вязкости воды от температуры. Используя график, просто:

1. Найдите нужную температуру по оси X;
2. Проведите вертикальную линию от оси X вверх, пока она не дойдет до графика вязкости воды;
3. На пересечении проведите горизонтальную линию , идущую к оси Y, чтобы найти искомую вязкость.

У газов есть вязкость?

Да, газы тоже имеют вязкость . Однако, в отличие от жидкостей, температура влияет на вязкость газов, поэтому при более высоких температурах вязкость газов также становится высокой. Другими словами, когда становится жарче, газы, такие как воздух, кажутся немного застоявшимися, чем когда он холоднее.

Как преобразовать кинематическую вязкость в динамическую вязкость?

Просто умножьте кинематическую вязкость жидкости при определенной температуре на ее плотность при той же температуре .Например, кинематическая вязкость и плотность воды при 78 ° C составляет около 0,37344 мм ² в секунду и 0,973 грамма на см ³ соответственно. Умножая их вместе, мы получаем 0,37344 мм ² в секунду x 0,973 грамма на см ³ = 0,36336 миллипаскалей в секунду , что является динамической вязкостью воды при 78 ° C.

Как увеличить вязкость воды?

Нагрейте воду до очень низкой температуры, чтобы повысить ее вязкость.При более низких температурах молекулы воды имеют тенденцию терять энергию, заставляя их тесно накапливаться друг в друге. Это скопление приводит к тому, что молекулы воды испытывают большее трение друг о друга, из-за чего они текут медленнее или становятся вязкими.

Какая кинематическая вязкость воды?

Около 1 мм ² в секунду. При 20 ° C кинематическая вязкость воды составляет около 1 мм ² в секунду и повышается при более низких температурах. При 10 ° C кинематическая вязкость воды составляет около 1.3 мм ² в секунду, в то время как при 30 ° C он достигает примерно 0,8 мм ² в секунду. Повышение температуры снижает вязкость воды.

У воды низкая вязкость?

Вода имеет низкую вязкость, так как вода легко течет. С другой стороны, жидкости, которым требуется время для вытекания, такие как мед и глицерин, имеют высокую вязкость. Также стоит отметить, что температура также влияет на вязкость жидкостей. Холодный мед будет течь даже медленнее, чем мед при комнатной температуре.Напротив, теплый мед будет течь быстрее, чем обычно. То же самое и с водой.

Как сахар влияет на вязкость воды?

Добавление веществ, которые делают воду густой, например, сахара, увеличивает вязкость воды. Чем больше добавлено сахара, тем более вязкой становится вода и тем гуще она становится. Добавление тепла поможет добавить в воду больше сахара. Когда смесь остынет до комнатной температуры, она станет более вязкой, чем когда она еще горячая.

Влияет ли соль на вязкость воды?

Да, добавление соли в воду увеличивает вязкость воды. Поскольку добавление соли к воде делает раствор более густым и плотным, его вязкость также увеличивается. Хотя это может быть нелегко почувствовать при сравнении соленой воды с пресной, это уже будет заметно при более высоких концентрациях соли.

Как измерить вязкость воды?

Можно использовать вискозиметр. Существует много типов вискозиметров, но одним из самых простых и простых в использовании является вискозиметр Оствальда.Вискозиметр Оствальда представляет собой U-образную стеклянную трубку с обозначенными колбами и двумя отметками, через которые должна проходить тестируемая жидкость. Во время наблюдения время, необходимое для того, чтобы уровень жидкости прошел через две отметки, будет представлять кинематическую вязкость жидкости. Эта процедура должна выполняться при известной температуре.

Вязкость смазочного материала, вопросы и ответы | Исель

Вязкость смазочного материала обычно считается одним из его наиболее важных свойств, и на то есть веские причины: если вязкость смазочного материала даже незначительно отличается от той, которая требуется для конкретного компонента и области применения, смазка не сможет смазывать компонент. эффективно.Это может привести к серьезным повреждениям и, возможно, к отказу оборудования.

Понимание вязкости важно для правильного выбора смазочного материала и управления им, а в конечном итоге для максимизации производительности, эффективности и срока службы вашего оборудования. Ниже приведены ответы на некоторые общие вопросы о вязкости, которые могут пролить свет на этот сложный, но жизненно важный аспект смазки.

Q: Что такое вязкость?

A: Вязкость — это сопротивление жидкости течению при заданной температуре.Чем больше сопротивление потоку, тем выше вязкость жидкости.

Q: Что такое абсолютная вязкость и кинематическая вязкость и в чем разница между ними?

A: Абсолютный и кинематический методы представляют собой два метода измерения и регистрации вязкости.

Абсолютная (также известная как динамическая) вязкость измеряет сопротивление жидкости потоку, когда жидкость подвергается контролируемой силе, такой как движущаяся часть машины, сжатый воздух или насос.Чем больше силы требуется для перемещения жидкости, тем выше ее абсолютная вязкость. Например, для смешивания йогурта в блендере требуется больше усилий, чем для смешивания фруктового сока, потому что йогурт имеет более высокую абсолютную вязкость.

Проще говоря, кинематическая вязкость измеряет сопротивление жидкости течению под действием силы тяжести. Чем медленнее течет жидкость по отношению к силе тяжести, тем выше ее вязкость. Например, если бы вы опрокинули открытые емкости с медом и водой, мед вылился бы медленнее, потому что его кинематическая вязкость выше.

Q: Изменится ли вязкость жидкости в зависимости от скорости сдвига (т.е. насколько быстро или медленно жидкость перемешивается, перекачивается или иным образом перемещается), или вязкость остается постоянной?

A: Ответ зависит от конкретной жидкости. Большинство жидкостей поддерживают постоянную вязкость независимо от скорости движения жидкости. Эти жидкости известны как ньютоновские жидкости (потому что они соответствуют закону механики жидкостей сэра Исаака Ньютона).Для ньютоновских жидкостей абсолютная вязкость постоянна, как и кинематическая вязкость, и два измерения относятся друг к другу. Большинство смазочных масел считаются ньютоновскими.

У некоторых жидкостей, известных как неньютоновские жидкости, вязкость изменяется в зависимости от скорости, с которой жидкость вынуждена двигаться. Хорошим примером является майонез: он имеет высокую вязкость при относительно низком сдвиге силы тяжести (т. Е. Открытая банка майонеза не выливается легко, если ее перевернуть на бок).Но при перемешивании майонез очень легко поддается силе. Его вязкость уменьшается с увеличением скорости сдвига (скорости силы).

Из-за этой изменчивости вязкость неньютоновских жидкостей нельзя измерить традиционным способом. Ее необходимо измерять в зависимости не только от температуры, но и от скорости сдвига. Это измерение называется «кажущейся вязкостью».

Q: Если большинство смазочных масел считаются ньютоновскими, какие смазочные материалы относятся к неньютоновской категории?

A: Консистентные смазки и всесезонные масла неньютоновские, как и большинство смазочных масел, обладающих любой из следующих характеристик:

• Содержат добавки для улучшения индекса вязкости (индекс вязкости обсуждается позже)
• Образовали эмульсию с водой или другим жидким загрязнителем
• Уносятся воздухом или другим газом
• Имеют в себе коллоидную взвесь твердых примесей
• подверглись термическому или окислительному разложению

В: Может ли вязкость смазочного материала измениться из-за других факторов?

A: Да.Вязкость смазки (независимо от того, является ли жидкость ньютоновской или неньютоновской) колеблется обратно пропорционально температуре, поэтому температура всегда должна указываться вместе с измерениями вязкости. Вязкость смазочного материала также может изменяться из-за загрязнения, окисления, термического разложения или неправильного смешивания смазочного материала с другим смазочным материалом с другой вязкостью (большей или меньшей) или с растворителем.

Регулярный анализ масла имеет решающее значение для контроля вязкости смазочного материала и других аспектов его состояния.

Q: Как измеряется вязкость?

A: Для измерения вязкости используются различные типы инструментов, называемые вискозиметрами. Многие вискозиметры измеряют время, необходимое для прохождения жидкости через капиллярную трубку под действием силы тяжести (в случае кинематической вязкости) или контролируемой внешней силы (в случае абсолютной вязкости).

Кинематическая вязкость обычно измеряется в сантистоксах (сСт). Обычно кинематическую вязкость промышленных смазочных материалов в сантистоксах измеряют при 40 ° C (104 ° F), потому что это основа для системы классификации кинематической вязкости ISO 3448 — всемирно признанного отраслевого стандарта, установленного Международной организацией по стандартизации.Для некоторых смазочных материалов, особенно предназначенных для использования в автомобилях, кинематическая вязкость обычно измеряется в сантистоксах при 100 ° C (212 ° F) в соответствии с системой классификации SAE J300 — международным стандартом, установленным Обществом автомобильных инженеров.

Лаборатории обычно измеряют и сообщают кинематическую вязкость смазочного материала. Если абсолютная вязкость измеряется и сообщается, единицей измерения является сантипуаз (сП).

Q: Что такое индекс вязкости?

A: Индекс вязкости (VI) смазочного материала — это безразмерное число, которое указывает на стабильность вязкости по отношению к изменениям температуры.Вязкость смазки обратно пропорциональна температуре. Для некоторых жидкостей небольшое изменение температуры может вызвать резкое изменение вязкости; для других жидкостей вязкость практически не меняется даже при значительных колебаниях температуры. Чем выше индекс вязкости смазочного материала, тем более стабильна его вязкость в широком диапазоне температур (т. Е. Тем меньше она изменяется с температурой). VI часто является важным фактором при выборе смазочных материалов для применений, испытывающих большие колебания температуры.

Q: Какие проблемы могут возникнуть, если вязкость смазочного материала слишком высокая или слишком низкая?

A: Если вязкость смазочного материала слишком высока, смазка может не течь должным образом туда, где это необходимо. Это может привести к:

• Больше трения и больше тепла, что (а) ускоряет процесс окисления, сокращая срок службы жидкости; (б) способствует образованию отложений и отложений; и (c) увеличивает потребление энергии, поскольку может потребоваться больше энергии, чтобы преодолеть чрезмерное нагревание и поддерживать работу системы в соответствующем температурном диапазоне
• Повышенный износ, который может привести к увеличению времени простоя на ремонт и, возможно, сокращению срока службы компонентов
• Плохая прокачиваемость при холодном пуске, повышающая риск повреждения оборудования или выхода из строя при запуске
• Плохое пенообразование и плохая деэмульгируемость (водоотделение)

Если вязкость смазочного материала слишком низкая, жидкость может недостаточно разделиться и защитить детали, как задумано.Последствия могут включать:

• Чрезмерный износ, приводящий к частому ремонту / замене компонентов
• Повышенное трение и нагрев, способствующие более быстрому окислению, увеличению образования нагара и шлама, а также более высокому потреблению энергии
• Повышенная уязвимость к повреждению или отказу компонентов, особенно при высоких температурах, высоких нагрузках и низких скоростях
• Повышенная восприимчивость к загрязнению частицами

Q: Как лучше всего выбрать и поддерживать надлежащую вязкость смазки в системе?

A: Выполните следующие два шага:

1. Проконсультируйтесь со специалистами по смазке, чтобы выбрать продукт, подходящий для вашего конкретного компонента, применения и условий эксплуатации.
2. Используйте текущий анализ масла, чтобы следить за состоянием смазочного материала, включая его вязкость.

Isel упрощает выбор смазочных материалов и техническое обслуживание. Isel разрабатывает и производит лучшие в отрасли смазочные материалы, обеспечивающие непревзойденные характеристики, защиту и срок службы. Наш опыт в области смазывания и уникальные производственные процессы позволяют нам адаптировать составы к спецификациям ваших клиентов, чтобы вы могли предоставить им точную вязкость и другие свойства, которые требуются их системам, областям применения и условиям эксплуатации.Isel также предлагает бесплатную программу анализа масла, доступную для всех ваших клиентов, которые используют смазочные материалы производства Isel в течение всего времени их использования. Благодаря глубокому пониманию Isel вязкости и других свойств смазочных материалов, а также нашим услугам по экспертному анализу, вы можете помочь своим клиентам обеспечить надлежащую смазку и защиту оборудования. Чтобы получить дополнительную информацию о продуктах и ​​услугах Isel, свяжитесь с нами сегодня.

Влияние содержания влаги на вязкость меда при различных температурах

Канавки и следы инструментов — это обычно наблюдаемые осадочные образования на основании песчаников в глубоководной последовательности.Эти единственные структуры повсеместно используются в качестве индикаторов палеотока, но, в отличие от большинства осадочных структур, они не используются в палеогидравлических реконструкциях или для помощи в прогнозировании пространственного распределения отложений. Со времени знаменитой статьи Куэнена 1953 года канавки и следы инструментов в глубоководных системах были связаны с мутными потоками, что отражено в стандартной последовательности Баума, которой обучаются поколения геологов. Тем не менее, эти структуры представляют собой ряд нерешенных загадок.Подробные полевые исследования в 1960-х и начале 1970-х годов показали, что канавки обычно связаны с более толстыми, более проксимальными слоями, в то время как инструменты обычно преобладают в более тонких и дистальных слоях. Кроме того, канавки и следы инструментов редко наблюдаются на одних и тех же поверхностях, и видно, что канавки меняют свои формы вниз по потоку от более широких параболических к более узким и более узким формам шпинделя. Не было предложено никакой модели, объясняющей эти полевые наблюдения. Этот вклад предпринимает радикальный пересмотр условий формирования потока канавок и следов инструментов и демонстрирует, что они являются продуктом широкого диапазона гравитационных потоков наносов, от турбулентных потоков через переходные потоки, богатые глиной, до селей.Канавки не являются исключительно продуктом турбулентных потоков, но могут продолжать образовываться в переходных потоках. Показано, что канавки образованы потоками мусора, оползнями и оползнями, а не потоками мутности, и во многих случаях потоки мусора связаны с дебритной составляющей гибридных потоков. Показано, что прерывистые следы инструмента, в том числе следы отскока (отскока), выступы и следы пропуска, образуются переходными потоками, богатыми буровым раствором. Следовательно, наблюдаемое пространственное распределение канавок и следов инструмента можно объяснить постепенным увеличением когезии потока ниже по потоку.Эта модель канавок и меток инструмента согласуется с моделями гибридных потоков, которые предсказывают такое продольное увеличение когезии потока. Однако в некоторых отложениях видны бороздки, преимущественно связанные с пластами Bouma TA, и они, вероятно, образованы потоками, трансформирующимися от более высокого сцепления к более низкому, и присутствуют в бассейнах, где гибридные пласты отсутствуют или встречаются редко. Признание того, что единственные структуры могут не иметь генетической связи с более поздними вышележащими мутными текущими отложениями и могут быть образованы широким диапазоном типов потоков, указывает на то, что существующее графическое описание последовательности Баума неверно.Здесь предлагается модифицированная последовательность Баума, направленная на решение этих вопросов. Используя достижения в гидродинамике со времени новаторского исследования Куэнена, это исследование демонстрирует, что можно использовать канавки и метки инструментов для интерпретации типа потока в точке формирования, характера трансформаций потока и механики базального слоя. Эти достижения предполагают, что тогда можно предсказать природу падения типа залежи.