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剪切率、剪切应力、黏度的关系

浏览次数: 次发布日期:2019-12-26 23:21

一、流体的流动模型:

列管式冷凝器搅拌式反应釜专业生产厂家无锡天骥化工设备2019年12月26日讯  对流体的流动行为进行研究时,首先需要对流体做一个分析模型,然后在此基础上进行各个变量的假设、分析、计算。这一基本的模型最早是由牛顿开始的,他把流体看成是具有相同大小面积和厚度的板,每层板相互之间的作用取决于流体本身,见下图:

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      所谓流体的流动,就是在最上面的那一块板上施加一个作用力,在这作用力下,由于不同流体每层板间相互作用不同,因此施加同样的作用力,不同流体板的运动速度也会不同。牛顿的假设中,最下层的那块板是静止不动的,X=静止板和运动板之间的距离,F=剪切力(施加在运动板上的作用力),V=运动板的运动速率,A=板面积。

二、剪切力和剪切率:

      通过上面的模型,可以得到单位面积上的作用力,就是剪切力τ Shear Stress=F/A,单位是:Dynes/cm2 达因/平方厘米。

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      而运动板的运动梯度,就是γ剪切率Shear Rate,γ=V/X,单位是1/S 倒秒。

       这就是剪切力和剪切率的定义,简而言之,剪切力是单位面积的作用力,剪切率是运动速度的梯度。

三、黏度:

      牛顿定义:黏度Viscosity η=剪切力/剪切率=τ/γ,单位为Pa*S。

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      从以上定义和公式可以看到,黏度是剪切力随剪切率变化的比例(斜率),不同的流体这一比例会有不同,由此可以对不同的流体行为做出不同的定义和判断,后人在此基础上发展出了流变学研究,在此不再展开详细介绍。

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四、剪切力和剪切率的实际意义

      通过以上的叙述可以看到,剪切力是施加在流体上的作用力,剪切率是流体流动的速度梯度,在实际生活和生产等工艺过程中,只要涉及流体的流动(形变)过程,搅拌、分散、喷、涂、刷、抹、静置、倾倒、泵送、渗透等等,都会涉及这两个基本参数,而由于流体的流变特性会随着这两个参数的变化,呈现出不同的流动(形变)行为,不同的行为如何用数字来描述,这也是困扰不少朋友的问题,希望有兴趣的朋友一起探讨交流。

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      有关黏度、流变测量方面的基本概念、测量和数据解析,建议大家根据各自关注的问题进行有针对性的研究!

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