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牛顿流体是否影响到对粘度计测量的选择
点击次数:129 发布时间:2022-09-27 打印本页面 返回
  牛顿流体是否影响到对粘度计测量的选择 
  什么是牛顿流体和非牛顿流体?
  ⑴、牛顿流体是牛顿提出的一种理想粘性流体状态,即相邻的两层平行流动的液体间的剪切应力与垂直于流动方向的速度梯度成正比。牛顿流体最显着的特点是流体流变方程τ=ηγ中的η是个常数,这个η也就是流体的粘度。生活中牛顿流体例如水、酒精、轻质油、低速流动的气体等均为牛顿流体。怎么理解流变方程中的η常数?即在倒水的时水注上下两端大小差距不会太大,水倒完也比较利索;而如果η不是常数,例如倒蜂蜜或者糖浆时,上下两端差距很大,上端很粗,下端很细。粘度η与温度有很大的影响,加热蜂蜜或者糖浆比没有加热的更容易倒出来。 
  ⑵、非牛顿液体即η不是常数。例如血液、淋巴液、囊液都是非牛顿液体,高分子聚合物溶液、泥石流、牙膏、油墨、油漆、涂料,以及淀粉液体、果酱、土豆酱、面团、肉酱都是非牛顿液体。是不是已经理解了牛顿流体与非牛顿流体的区别?其实判断是否是牛顿流体可以通过下面几个小试验:
  ①、虹吸试验。将一个管子放入一个盛水的容器中,然后对着管子狠吸一口,当吸出的水面低于容器水面,水就会无限制的流出来。正常情况下,如果是牛顿液体比如水,当虹吸过程中的管道提起后,虹吸试验会被终止,而非牛顿液体就算管道离开容器液面一定距离的情况下,试验仍会继续。
  ②、凹面试验。在一个容器中使用筷子搅拌液体,如果是牛顿液体例如水,容器中心会形成一个凹面漩涡,而如果是非牛顿液体,那么容器中反而会形成一个凸面,液体会顺着筷子或者手向上“爬”。
  ③、拔丝现象。例如蜂蜜这种非牛顿液体就能够拉的很细,面团也是如此,而牛顿液体例如水,无论如何也不可能形成拔丝。
  其实粘度并不只存在于非牛顿流体中,之所以经常提及非牛顿流体,主要原因是非牛顿流体的粘度值会随着温度发生一些变化,而牛顿流体的粘度是恒定的,即牛顿液体流变方程τ=ηγ中的η是个常数,这个η也就是液体的粘度。所有流体都可以看做是有粘度的,也有粘性,只是粘度大小值及随着温度变化的情况不一样而已。
  假设两不同平面但平行的流体,拥有相同的面积”A”,相隔距离”dx”,且以不同流速”V1”和”V2”往相同方向流动,保持此不同流速的力量正比于流体的相对速度或速度梯度,即:
  τ= ηdv/dx =ηD(牛顿公式) 其中η是动力粘度,与材料性质有关。
  牛顿流体:符合牛顿公式的流体。粘度只与温度有关,与切变速率无关,τ与D为正比关系。
  非牛顿流体:不符合牛顿公式 τ/D=f(D),以ηa表示一定(τ/D)下的粘度,称表观粘度。
  我们生产和生活中多接触的样品绝大多数都是非牛顿流体,它们的粘度会随剪切率或转速的改变而变化。非牛顿流体样品的流变特性非常复杂,但基本都会随剪切率(转速)、温度而改变,有些流体样品还和剪切时间相关。
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