非牛顿流体粘度范文

2022-06-09

第一篇:非牛顿流体粘度范文

科普作文:非牛顿流体

非牛顿流体

了一种神奇的液体,这令我又惊讶有开心。

这种液体叫“非牛顿流体”,这种液体是由淀粉,水,硬质小球,两容器,一表面光滑的长棍,一中空导管,还有一碟一碗一杯一筷子所制造出来的。非牛顿流体力学是由流变学发展起来的研究非牛顿流体应力和应变的关系和非牛顿流体流动问题的分支学科。非牛顿流体是剪应力和剪切变形速率之间不满足线性关系的流体。是指不满足牛顿黏性实验定律的流体,即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。非牛顿流体广泛存在于生活、生产和大自然之中。绝大多数生>物流体都属于现在所定义的非牛顿流体。人身上血液、淋巴液、囊液等多种体液,以及像细胞质那样的“半流体”都属于非牛顿流体。

简单来说,如果对它的压力大,就会立刻变成固体;你对它的压力小,就会变成液体。我们通过一个实验来证明我陈述的:把 一根棒球棍立在一个装满非牛顿流体的池子里,要把棒球棍拿起来必须轻轻地拿,否则的话就会像爬山虎一样缠着棒球棍。

另一个实验是保护鸡蛋。把非牛顿流体装在一个袋子里,里面再装一个鸡蛋,然后从一个四米高的高台上扔到地上,鸡蛋竟然没有碎,这是为什么呢?因为从地上扔下来的那一霎那,非牛顿流体变成固体,由此保护着鸡蛋,神奇吧!

第二篇:非牛顿流体-中国流变网

流变学简介

流变学是一门介于力学、化学、物理与工程科学之间的新兴交叉学科,是物理学的一个分支,它主要研究材料在外界作用(应力、应变、温度、电场、磁场、辐射等)下的变形和流动的科学。这里所说的材料既包括流体形态,也包括固体形态的物质。在常温常压下,物质可分为固体、液体和气体三种状态;特殊情况下,还有等离子态和超固态。气体和液体又合称为流体。

从力学分析的角度,通常认为流体与固体的主要差别,在于它们对于外力的抵抗能力不同。固体有能力抵抗一定大小的拉力、压力和剪切力。当外力作用在固体上时,固体将产生一定程度的相应变形。固体静止时,可以有法向应力和切向应力。而流体在静止时,则不能承受切向应力,微小的剪切刀将使流体产生连续不断的变形。只有当剪切力停止作用时,流体的变形方会停止。流体这种在外力作用下连续不断变形的宏观性质,通常称为流动性。

虎克弹性固体力学

一般认为,英国物理学家虎克于1678年首先提出了,在小变形情况下,固体的变形与所受的外力成正比。这一弹性体变形与应力关系的基本规律,后来称为虎克定律。

牛顿流体力学

英国科学家牛顿在1687年最先提出了流体的应力和应变率成正比,后来将此称为牛顿黏性定律,并将符合这一规律的流体称为牛顿流体,其中包括最常见的流体—水和空气,而将不符合这一规律的流体称为非牛顿流体。

上述两定律是在17世纪发表的,但直到19世纪末才由柯西、纳维、斯托克斯等人推广到三维变形和流动,并为科学界广泛接受。从那以后,虎克弹性固体力学和牛顿流体力学随着它在许多工程分支学科中的应用,而得到巨大的发展。但是流变学通常并不包括对上述两种情况的研究,流变学要研究更加复杂的材料。

流变学的诞生

1928年雷纳应邀从巴勒斯坦到美国访问,与印地安纳州Lafayette学院的宾汉(Bingham E C 1878~1945)教授一起工作。宾汉对雷纳说,我(一个化学家)和你(一个土木工程师),一起工作解决共同的问题,随着胶体化学的发展,这种工作方式将会变得很平常,因此需要建立一个物理学科的分支来处理这类问题。雷纳告诉宾汉,这样的分支是存在的,并且作为连续介质力学而被人们所认识。宾汉认为这样做不好,会吓跑化学家,需要给它起一个新的名字。

宾汉请教了一位担任古典文学教授的同事,根据公元前6世纪古希腊哲学家赫拉克利特(Heraclitus)“一切皆流”的说法,提出了“流变学”(Rheology)这个名字。Rheo一词来源于希腊语Rheos(流动)之意。Rheology的中文译名没有简单地译成流动学,而是创造性地译成流变学,既有流动,又有变形。

宾汉于1928年在美国提议成立了流变学会(Rheological Society),研究材料的变形和流动。1929年召开了流变学会的第一次会议,并创办了《流变学杂志》。

这个流变学杂志,在1933年后曾停止出版;1957年作为《Transactions of Society of Rheology》重新出版;1978年又恢复其最初的名字《流变学杂志》(Journal of Rheology)。

宾汉是流变学的奠基人。他研究了悬胶、油漆、水泥等一些材料的流变特性,写了一系列论文,特别是在1919年和H.格林联合发表的论文“油漆是一种塑性材料而不是黏性流体”,该文指出,油漆在剪切应力较小时,剪切应变率为零(或不发生流动),只有在剪切应力超达过临界值(即屈服应力)时,才发生流动,这时应变率和应力与屈服应力之差成正比。后来人们将具有这种流变规律或本构关系的材料或物质,称为黏塑性材料或宾汉塑性材料(简称宾汉体)。Eg:除油漆外,石膏、悬胶、面粉团,水泥砂浆等均可作为宾汉体来处理。圣维南的塑性流动材料和牛顿流体,均可作为宾汉体的特殊情况,前者的流动速度为零,后者的屈服应力为零。

直到第二次世界大战爆发以前,美国流变学会仍是世界上唯一的流变学会。1939年,荷兰皇家科学院成立了以J.M.伯格斯为首的流变学小组。1940年,英国成立了流变学家俱乐部。

1945年12月国际科学联合会(International Council of Scientific Unions)组织了一个流变学委员会。1947年在冯卡门主席的主持下举行了第一次会议,代表们来自物理、化学、生物科学、大地测量、空气物理、理论和应用力学的国际联合会。委员会的职能是:对流变学的专门名词进行命名;对流变学的论文进行摘要;组织国际流变学会议等。1968年前,国际流变学会议每5年举行一次。1968年以后,每4年举行一次。第15届国际流变学会议是2008年8月在美国举行的。

1973年国际流变学委员会被接纳为国际纯粹和应用化学联合会的分支机构。 1974年国际流变学专业委员会被接纳为国际理论和应用力学联合会的分支机构。

流变学的研究对象

流动的固体—流变学的研究对象之一

流动的固体,是指弹性形变与黏性流动同时存在的物体。“弹性形变”是指短暂的、能恢复原状的形变。而“黏性流动”是指持续的、不能恢复原状的形变,它也被称为“流变”。过去一般谈固体时,是指只有弹性形变的物体;谈到流体时,是指只有黏性流动的流体。实际上,同时具有这两种性质的物体是很多的。 用钢棒和沥青棒作如下的实验:将钢捧放在两支点上,棒的正中间放一重物,此时钢棒弯了;当重物取走时,弯曲了的钢棒能完全恢复原状如下图a。钢棒此时是弹性形变。将沥青棒放到两支点上,如下图b那样,中间也放一重物。重物放置一段时间后取走,沥青捧稍恢复了一点,但并没恢复原状,还是弯的。这里的沥青棒,除有弹性形变外,己有了流变。如在沥青棒中间用手快速按一下,抬起手后,它能恢复原状,表现出很好的弹性。但若手按下较长时间再抬起,就己不能恢复原状。同是一根沥青捧,迅速按一下,它是弹性体;较长时间地按,又显现有流体的性质。

实际上很多物体,当外力作用的时间小于某一时间时,物体表现出弹性;当外力作用的时间大于这一时间,物体就会流变。这个时间就叫做物体的“缓和时间”。“缓和时间”是一个时间阈值,当外力作用时间超过此阈值时,物体的弹性就会“缓和”而产生流变。弹性体与流体之所以不同,也可认为只是其缓和时间不同而已。缓和时间无限长的物体,是理想的弹性体;缓和时间等于零的物体是理想的流体。具有弹性和黏性混合性质的物体,其缓和时间既不为零,也不是无穷大,它们就是可流动的固体,或者是有弹性的流体。

固体表现出流动的性质,除了外力作用时间的因素外,还有温度的因素。当温度不断升高时,大部分物体都会要流变,表现出流体的性质。

现代工业需要耐高温、耐蠕变的高质量的金属、合金、陶瓷和高强度的聚合物,因此与固体蠕变断裂有关的流变学分支会迅速发展起来。核工业中核反应堆和粒子加速器的发展,也为研究幅射产生的流变打开了新的领域。

在地球科学中,人们很早就知道时间过程这一重要因素。当观察地质断面时,可以看到岩石有皱纹的褶曲结构,这是岩石在流动的证据。在几亿年的地质年代里,岩层受着横向的力而流变成褶曲形状。在江西庐山芦林桥附近,有一处“第四纪冰川遗迹”,己立碑成为向旅游者展示岩石也在流动的景点。有人曾测量计算过冰川的黏性,大约是混凝土的100万倍;而混凝土的黏性,大约是水的100亿倍。可见无论冰川是多么“黏”,多么难于流动,经过了几千年、几万年,终究还是在慢慢地向下流动着。流变学为研究上地壳中有趣的地球物理现象(如冰川期以后的上升、层状岩层的褶皱、造山作用、地震成因以及成矿作用等)提供了物理-数学工具。对于地球内部的过程,如岩浆活动、地幔热对流等,也可利用高温、高压岩石流变试验来模拟,从而推动了地球动力学的研究。

自然界中整个地质年代里的蠕变,岩石的流动尚在继续中

非牛顿流体—流变学的研究对象之二

非牛顿流体是指不满足牛顿黏性实验定律的流体,即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。非牛顿流体广泛存在于生活、生产和大自然之中。

绝大多数生物流体都属于现在所定义的非牛顿流体。人身上血液、淋巴液、囊液等多种体液,以及像细胞质那样的“半流体”都属于非牛顿流体。

近几十年以来,促使非牛顿流体研究迅速发展的主要动力之一,是聚合物工业的发展。绝大多数聚合物,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯酰、尼龙

6、PVS、赛璐珞、涤纶、橡胶溶液、各种工程塑料、化纤的熔体、溶液等,都是非牛顿流体。

石油、泥浆、水煤浆、陶瓷浆、纸浆、磁浆、油漆、油墨、牙膏、泡沫、液晶、泥石流、地幔、家蚕丝再生溶液、钻井用的洗井液和完井液、感光材料的涂液、高含沙水流等都是非牛顿流体。

在食品工业中,蛋清、炼乳、琼脂、果酱、酱油、土豆浆、番茄汁、淀粉液、苹果浆、浓菜汤、糖稀、熔化巧克力、面团、米粉团以及鱼糜、肉糜等各种糜状食品物料,也都是非牛顿流体。

总之,在日常生活和工业生产中常遇到的各种高分子溶液、熔体、膏体、凝胶、交联体系、悬浮体系等复杂性质的流体,差不多都是非牛顿流体。有时为了工业生产的目的,在某种牛顿流体中,加入一些聚合物,在改进其性能的同时,也将其变成为非牛顿流体,如为提高石油产量使用的压裂液、新型润滑剂等。

现在也有人将血液、果浆、蛋清、奶油等这些非常黏稠的流体,牙膏、石油、泥浆、油漆、各种聚合物(聚乙烯、尼龙、涤纶、橡胶等)溶液等非牛顿流体,称为软物质。 非牛顿流体有许多奇妙的特性,如射流胀大、无管虹吸、剪切变稀、拔丝、湍流减阻等,其中有一个使人感兴趣的特性,就是部分非牛顿流体具有弹性,亦称为黏弹性流体。当旋转杆插入黏弹性流体时,流体将沿杆向上爬,液面呈凸形。

中国的流变学研究

中国最早从事流变学研究工作的可能是地质力学家。第一本翻译成中文的流变学书籍,是雷纳的《理论流变学讲义》,是由中国科学院岩体土力学研究所的6位研究人员于1965年合译出版的。

1978年制定全国力学发展规划时,认为流变学是必须重视和加强的薄弱领域。

国内流变会议

1985年中国力学学会与中国化学会联合成立了流变学专业委员会,并在湖南长沙召开了第一届全国流变学学术会议。经中国科学技术协会批准,中国流变学专业委员会对外称为“中国流变学会”,第一届的主任委员是北京大学教授、英藉华人科学家陈文芳。第一届全国流变学会议有来自高等院校、研究和生产部门的178位代表参加,提交了125篇研究论文。会后由学术期刊出版社出版了《流变学进展─中国化学会、中国力学学会第一届全国流变学会议论文集》,收入115篇论文,按内容分别列为专题评论、非牛顿流体力学、聚合物熔体、聚合物溶液、黏弹性和固体力学、分散体系、生物医学物质、聚合物加工、流变测量法等9章,反映了当时中国流变学研究的状况。

1987年在成都召开了第二届全国流变学会议,并开始使用中国流变学会的会徽。

1990年在上海,1993年在广州,1996年在北京,1999年在武汉,2002年在廊坊,2006年在济南,2008年在长沙,分别召开了第3至9届全国流变学会议,每届会议均正式出版了会议论文集。

1995年在上海、1997年在西安、2000年在合肥召开的电-磁流变学全国会议。

国内召开的国际流变会议

1991年10月,在北京还召开了“中日国际流变学学术会议”。

1997年9月,受国际理论与应用力学联合会(IUTAM)委托,在北京召开了“带缺陷物体流变学科学研讨会”。

2005年,在上海召开了第四届泛太平洋地区国际流变学学术会议(PRCR4)。 这三次国际会议也都出版了论文集。

从这段流变学产生的简史可以看出,流变学从一开始就是由于工程实际的需要,从连续介质力学和胶体化学的边缘上生长出来的新兴交叉学科,它不但从一开始就沟通了力学和化学这两个一级学科,而且在力学中也沟通了流体力学和固体力学这两个二级学科。

流变学是沟通流体力学和固体力学的学科

反映物质或材料物理性质之间的关系式,统称为本构方程(或本构关系或状态方程)。在固体力学中,本构方程一般专指应力张量与应变张量之间的关系。在流体力学中,本构方程是指应力张量与应变率张量之间的关系。

固体流变学

对于固体,人们已认识到同时体现弹性形变和黏性流变的材料,是黏弹性材料。材料的黏弹性又可分为线性和非线性两大类。若材料兼有塑性和黏性的性质,则称为黏塑性材料,对于聚合物和一定条件下的金属往往需要考虑其黏塑性。当应力达到一定值时,黏弹性材料呈塑性变形,或物体在弹性变形过程和塑性阶段均具有黏性效应,则称这种材料为黏弹塑性材料。许多作者己在研究工作中讨论和使用黏弹性、黏塑性和黏弹塑性的本构方程,这实际上己突破经典的固体力学本构关系,进入了固体流变学的领域。

在固体力学研究中,因要深入研究材料的破坏机理,还要类似流体力学,对固体材料考虑应变率,研究其动力学过程。

流体流变学

流体力学的研究内容,在20世纪中期之后已有了很大的转变。在石油、化工、能源、材料、生物工程和环保等领域所遇到的流体,已常是非牛顿流体。由于非牛顿流体涉及许多工业生产部门的工艺、设备、效率和产品质量,也涉及人本身的生活和健康,所以越来越受到力学工作者的重视。

流变学是力学在20世纪与化学、物理、工程科学交叉发展的新兴学科。中国许多力学工作者的工作实际上己涉足流变学的研究领域,但由对流变学缺乏了解,而又未意识到,因此也就未能从与工程科学密切联系又正蓬勃发展的流变学中吸取营养。力学发展的关键之一,在于与各个学科及工程领域相结合,流变学正是这样一个有生命力的重要研究领域。 [参考文献] 1.王 振 东,1999年11月在武汉华中科技大学召开的第六届全国流变学学术会议上的大会报告,后发表于《力学与实践》2001年23卷4期

2.中国流变网论坛

第三篇:15电磁在非牛顿流体中的应用

15电磁流量计在非牛顿流体流量测量中的应用

流量计确定一次装置精确度的方法是建立在参考流动条件基础上的。但是,不同工作原理的流量计对参考流动条件的敏感程度是不同的,有的甚至相差甚远。参考流动条件中所规定的具有充分发展的层流或紊流的速度分布和牛顿流体与我们要讨论的问题相关。

“由牛顿流体所形成的速度分布是所有流量计(编注:本文主要指速度式流量计和标准节流装置等)的基本参比状况,各种修正都是根据这个速度分布进行的。为确定非牛顿流体对流量计的影响,需要在实验室进行专门的测试。由于非牛顿流体的种类繁多,目前这方面已公布的数据甚少。”在许多应用的场合下,有许多非牛顿流体处于层流状态,其速度分布与牛顿流体不同,它们偏离了牛顿流体层流速度分布的情况,其速度分布是难于预报的,但已知其分布是对称的,而达到这种速度分布所需的直管段长度通常仅为牛顿流体所需长度的1/3到1/2。[10] 封闭管道中使用的电磁流量计是通过测量流体的面平均流速进而算出流量的速度式流量计,但它与其它速度式流量计不同的是,电磁流量计具有可以测量非牛顿流体,并且无须进行雷诺数、压力、温度、黏度和密度修正的显著特点,这与其输出信号的特性有关。

在日本1979年出版的《流量测量手册》[11] 一书中说:“电磁流量计检测电极所产生的感应电动势与平均流速成正比,因此,无论管路内的流动为层流也好,或因雷诺数的变化而变为紊流也好,只要流速分布与管轴对称,一般也会感应出与平均流速成正比的电动势,但

1 是,必须注意一般在弯管和阀门的前后的流动,由于流速分布变乱,不会出现上述情况。”当时的电磁流量计虽然可以做到从层流到紊流的测量,无须进行雷诺数修正,但要求流速分布必须是与管轴对称的。

在美国1983年出版的《流量测量工程手册》[10]一书中也有类似的表述:“至今,几乎还没有在层流状态下非牛顿流体流量测量的资料。除了用文丘利管测量泥浆和污水的流量或不需要进行雷诺数校正的场合,在许多情况下是采用电磁流量计,这主要是由于它的输出基本上是反映速度分布的平均值。”也就是说,电磁流量计可以测量层流状态下的非牛顿流体。

随着电子技术和计算机技术的快速发展,加速了电磁流量计技术的发展。20世纪90年代以后,励磁方式的不断改进代表着电磁流量计技术的不断进步。与早期的工频励磁相比,低频矩形波励磁,双频励磁,可编程控制励磁等新的励磁方式的电磁流量计,提高了传感器输出流量信号的信噪比,降低并稳定了仪表的零点。转换器应用先进的集成运算放大器大幅度降低了器件的噪声。采用数字的处理方法,较模拟电路的转换器能使电磁流量计的测量精确度大幅度提高。感应信号的权重函数理论的研究,一定程度地改善了管道内流速分布非轴对称性对流量准确测量的影响。因此,现代的电磁流量计才有可能达到±0.5%,甚至±0.2%的测量精确度,而且适用范围更宽。[13] 非牛顿流体的种类繁多,目前,我们比较熟悉的有据可查的常用电磁流量计测量的非牛顿流体有纸浆、矿浆、水煤浆、钻井用泥浆等[10](P166),我们习惯上称其为浆液,而把适用于测量浆液流量的

2 电磁流量计称为浆液型电磁流量计。这里需要说明的是,电磁流量计在这些行业并非全部用于浆液流量的测量,但测量浆液流量占有重要地位。下面我们将分别讨论电磁流量计在造纸、氧化铝和甲醇行业的应用。

15.1电磁流量计在造纸行业的应用

造纸行业已成为继汽车、电子之后的第三大支柱产业。据悉,在从国外引进的成套造纸设备中,对液体流量的测量大多采用了电磁流量计。国内的大中型造纸企业也已逐步完成了用电磁流量计替代传统的差压式流量计的更新过程,并积累了一定的实用经验,且不断对仪表提出新的使用要求。造纸行业对电磁流量计的需用量相当大,以年产量为35万吨的造纸厂为例,其电磁流量计的使用量可达到400台左右。另外,作为国策,严格环保法治势在必行,造纸企业全面污水处理也需要一定数量的电磁流量计。以下是具体使用情况。

图15.1是造纸生产流程图。

图15.1

4 1).备料制浆车间工艺流程

备料制浆过程需用电磁流量计大约在50~60台。口径根据工艺管道而定。

该车间的任务是把各种不同的原料分别制成浆料。电磁流量计在制浆过程中主要是测量水、碱、酸和打磨浆的流量。经过机械打或磨的浆料的温度一般可达80℃。备料制浆过程根据所用材料可分为如下两类:

(1).用木材或草料(如稻草、芦苇、麦秸等)制浆: 制奖前要先将木草料进行蒸煮。蒸煮液由水和碱[氢氧化钙Ca(OH)2或氢氧化钠NaOH]配制而成,呈碱性。所以,这里对碱和蒸煮后的打磨浆进行流量测量的电磁流量计应选用分体型结构;衬里多选用耐高温和腐蚀的聚四氟乙烯[PTFE(F4)]或其它氟塑料(资料显示,造纸行业使用的电磁流量计,85%以上选用的是F4衬里,效果满意);电极应选用耐腐蚀性强的哈氏合金C(Hc)或钛(Ti)等,切记不可选用钽电极,因为钽在碱中不耐腐蚀 。测量酸性浆液要求不高时,电极材料可选耐酸钢316SS。

(2).用废纸制浆: 将废纸打成浆后要进行洗涤漂白处理。当电磁流量计用于打浆后的加水流量测量时,大多用稍加处理的附近的江河水,虽水质较差,但无腐蚀性,可采用常规的橡胶衬里和不锈钢电极(如316SS)。而用于脱墨剂流量测量时,由于常用的脱墨剂有氢氧化钠(NaOH)、硅酸钠(Na2SIO3)、过氧化钠(Na2O2)或过氧化氢(即双氧水)(H2O2),

5 比较复杂,所以对电磁流量计衬里和电极材料的选用要慎重。衬里一 般都可选用F4或PFA;电极可参考以下文献:《电磁流量计》[14]一书中推荐,测量过氧化钠时,选用Hc较合理;上海横河电机有限公司2004年4月《电磁流量计选型设计资料》介绍,测量硅酸钠(100%) 时,选用钽较合理;测量过氧化氢(50%)时,选用钽或钛较适合;测量氢氧化钠时选用Hc。由于介质种类繁多,其腐蚀性又受温度、浓度、流速等复杂因素影响而变化,故以上对衬里和电极的选择仅供参考。用户应根据实际情况自己做出选择,必要时应做拟选材料的耐腐试验。

2).筛选漂白车间(即抄纸车间)工艺流程

筛选(即抄纸)和洗涤(即漂白)这两个工段是造纸厂使用电磁流量计最多的,本例可达250台左右。在浆液配比过程中的适用口径一般为DN50~DN15 该工艺流程可分为两部分: (1).配浆过程: 电磁流量计用于测量从各备料制浆车间流入抄纸车间各浆池和从各浆池流入配浆池的每个流量测量点的浆料的流量。此例共有以下五种浆料参与配浆过程:

A.化浆—由传统“化浆生产线”生产的纸浆; B.脱墨浆—由废纸脱墨工艺生产的纸浆; C.CTMP浆—用化学热磨法生产的纸浆; D.机浆—

6 E.损液奖—

这里,CTMP浆和机浆的温度高达50-80℃,衬里材料可选用F4或 PFA。

各生产厂家为得到不同质量的纸张,在浆液配比过程中采用不同的浆液配比浓度,但往往由于一种浆料的细微超差而导致成品不合格,从而造成经济损失。所以各生产厂对这一环节都非常重视,在每一根参加配比的管道中都装有电磁流量计测量流入配浆总管的瞬时和总量流量,同时还在配浆管的下端装有在线浓度计,以检测配浆效果。若一旦发现预定的浓度有偏差,就立即调节阀门的开度以调整相应的浆料流量。这里不仅要求电磁流量计精确度高,同时要求具有良好的重复性和动态响应性能。

(2).筛选过程: 在配浆后的筛选(习惯称抄纸)过程中,纸浆浓度常影响流量测量。经验表明,当浓度大于3%的纸浆用低频方波励磁频率(如25Hz)或双频励磁,可以改善测量输出的抖动现象。以DN300的电磁流量计测量浓度大于3.5%的瓦楞板纸为例,用常规的1/32工频(约为1.56Hz,1工频为50Hz)时,瞬时流量显示的抖动量高达10.7%;当选用频率可调的电磁流量计时,将其励磁频率改为1/2工频(即25Hz)时,跳动量减少到1.9%,效果相当明显。目前的“双频励磁方式是日本横河电机公司研究开发的一种高、低频矩形波调制波的励磁方式。所采用的励磁频率为:低频是6.25Hz,它有助于提高零点的稳定性;高频是75Hz,高频励磁大幅度降低了浆液对电极产生的极化电压(测

7 量固、液双相的浆液流体时,固体擦过电极表面所产生的浆液噪声,即一种直流极化电压),减弱了测量输出的抖动,提高了测量的响应速度。因此,双频励磁既有稳定的零点和高精度的测量的优点,又有很强的抗“浆液噪声”能力,反应速度快等优点,是低频矩形波励磁和高频励磁的结合。”

“双频励磁传感器存在一个低频系数和一个高频系数两个仪表系数,因此,转换器调整时,求得两个系数相对于一个仪表系数要麻烦一些。”“从上面的叙述可以看到,励磁方式的研究对于电磁流量计的应用与发展显得非常重要。随着技术的进步,也许不久的将来还会有更先进、更完美的励磁方式出现。”[ ] 在抄纸工序,由于配浆、抄纸过程中需要对冷却水、明矾和化石粉等添加剂,须作流量控制监测,因此,是造纸厂中使用电磁流量计数量最多的,本例用量约达200台左右。

为保证纸张的白度均匀细致,要添加不同的添加剂、分散剂和漂白剂。这些添液的流量小,腐蚀性强,所以衬里基本上都选用F4或PFA。由于造纸厂常用氧化性强的双氧水作漂白剂,而双氧水对金属材料的腐蚀性特别强,出于防腐考虑,往往选用铂铱合金(Pt)为电极材料,但实用情况表明,当过程压力小于0.3MPa(3公斤)时,Pt电极会同双痒水发生反应,而在电极表面形成一层气雾,称之为触媒反应。这时输出信号会产生很大波动。但选用钽(Ta)电极就没有上述问题。如果换用NaOH(碱)做漂白剂,就不能选用钽电极,因为碱液会使钽电极产生表面效应。实验数据表明,即使钽电极在测量一

8 般的水时,其零点的波动也要超过其它电极数十倍。

小口径电磁流量计安装时要特别注意同心度。本例中采用小口径DN10的电磁流量计测量上述添加剂,均能获得较理想的效果。在国外的造纸生产线上,这些场合也有部分选用科里奥利质量流量计的。

总之,电磁流量计在造纸行业的液体流量测量中占主导地位,衬里普遍选用F4,电极则根据液体性质而定。绝大多数的使用问题出现在初期的选型和安装不当。如电极或衬里材料选择失误;流体不满管;直管段长度不足;安装时传感器与管道(特别是小管道)的不同心度或密封垫圈进入流场等。这些问题常常是电磁流量计未能正常运行的主要因素。

15.2电磁流量计在氧化铝行业的应用

氧化铝的用途很广,如牙膏、医药、陶瓷、各种铝合金铝型材等。我国是产铝大国,具有大规模的氧化铝生产企业和基地。目前,氧化铝行业已成为国民经济生产总植(GTP)中发展最快的行业之一。但随着我国工业和城乡建设的快速发展,国产氧化铝仍供不应求,目前,国内需求量的30%需要进口,这给国内氧化铝生产行业的发展留下了相当大的空间。近年来,我国新建的氧化铝生产企业和扩建的氧化铝生产线如雨后春笋。现知,仅山东的新建企业就有滨州的魏桥铝电,设计生产能力为1000万吨/年(分五期完成),现已完成

一、二期共400万吨/年的产能;聊城的信发华宇已建成240万/吨的产能,又在广西建了一个新厂;龙口南山集团。改扩建项目如:中国铝业中州分公司投资12.92亿元的30万吨/年选矿拜尔法高新技术产业化示

9 范工程、山东分公司的60万吨/年拜尔法改扩建工程。又如,中铝河南分公司总投资十亿元,采用国际先进的“选矿拜而法生产氧化铝新工艺”项目等。

氧化铝行业不但是一个高耗能、高污染、高产出的行业,而且流程长,工序多。因此,在配料监控、节能降耗、治污减排、回收循环利用等各个环节,都需要使用大量的流量计。其中,电磁流量计约占其中的50%左右。下面讨论电磁流量计在氧化铝行业的应用,特别是在浆液流量测量方面的选型和使用。

目前,氧化铝的生产方法有三种:拜尔法、烧结法和混联法。其中,混联法是前两种方法的混联。所以,这里仅介绍电磁流量计在拜尔法和烧结法中的应用。

1).拜尔法

第四篇:粘度原理

牛顿粘性定律指出,流体的剪切应力与速度梯度(或剪切速率)成正比,比例系数即为流体的粘度,如式(1-3)所示。

(1-3)

式中,为剪切应力,Pa;为剪切应变,量纲为1;为剪切速率,s-1;为粘度,Pa s 。凡满足牛顿粘性定律的流体,称为牛顿流体。例如低速流动的水、硅油和空气等。对牛顿流体而言,粘度只是温度的函数,在一定温度下,粘度保持恒定,与速度梯度(或剪切速率无关)。一般液体的粘度随温度升高而减小,气体粘度随温度升高而增大。

凡不满足牛顿粘性定律的流体称为非牛顿流体。例如,高分子溶液和熔体、膏霜、悬浮液、乳液、表面活性剂胶束溶液等。非牛顿流体的粘度一般随剪切速率和温度而变化。非牛顿流体的性质与牛顿流体有显著区别,通常具有剪切变稀、触变性、粘弹性等特殊性质;部分牛顿流体(如膏霜类)还具有屈服应力。

若对流体施加不同的剪切速率,流体的稳态剪切粘度随剪切速率的增大而减小,则该流体称为剪切变稀流体或拟塑性流体,若材料的稳态剪切粘度随剪切速率的增大而增大,则该流体称为剪切增稠流体或胀塑性流体。若对材料施加剪切应力,在超过某个临界应力之前,材料保持不流动状态;只有当剪切应力超过该临界应力后,材料才能流动,这种材料表现出屈服应力现象。

触变性是材料的一个重要的依时特性,包括剪切触变性和温度触变性。触变性流体的表观粘度同时与剪切速率、剪切历史或受热历史相关。剪切滞后环是重要的触变性研究和分析方法,剪切速率随时间按一定变化规律(如按三角波或梯形波)作用于材料上,考察材料内部应力随时间或剪切速率的变化关系。若剪切速率随时间按等腰三角形变化并作用于流体上,流体将得到滞后环,如下图

一种粘弹性胶束体系的滞后环

粘弹性是指材料既具有流体的黏性,同时又具有固体的弹性的性质,是材料另一重要的依时特性。在小振幅震荡流场中对材料施加复应力:

则对粘弹性流体而言,产生的复应变为:

定义复模量:

称为弹性模量(或储能模量,Storage modulus),表示材料的弹性对复模量的贡献。

称为粘性模量(或耗能模量,Loss modulus),表示材料的黏性对复模量的贡献。

当时,材料的黏性大于弹性,材料处于流动状态;当

时,材料的黏性等于弹性,材料处于即将流动的临界状态;当

时,材料的黏性小于弹性,材料处于不流动状态。

本实验将着重考查膏霜类化妆品如上所述的流动特性、剪切触变性以及粘弹性。

第五篇:石油油品粘度指标研究

摘 要

粘度是石油产品的主要使用指标之一,特别是对各种润滑油分类、分级,质量鉴别和确定用途等有决定性的意义。在油品流动及输送过程中,粘度对压力降等起重要作用,因此又是计算、设计过程中不可缺少的物理常数。 关键词:粘温特性,剪切力,摩擦力

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目 录

第1章 前 言 .............................................................. 1 第2章 粘度的度量方法 ..................................................... 2 1.1 绝对粘度 ............................................................ 2 1.1.1 动力粘度 ........................................................ 2 1.1.2 运动粘度 ........................................................ 3 1.2 相对粘度 ............................................................ 3 1.2.1 恩氏粘度(°E) ................................................. 3 1.2.2 雷氏粘度(Redwood) ............................................. 3 1.2.3 塞氏通用粘度(Saybolt Universal Viscosity) .................... 3 1.3 几种粘度的换算 ...................................................... 3 1.3.1 恩氏粘度与运动粘度的换算 ........................................ 3 1.3.2 雷氏粘度与运动粘度的换算 ........................................ 4 1.3.3 赛氏粘度与运动粘度的换算 ........................................ 4 第3章 粘度的测定 ......................................................... 5 3.1 动力粘度的测定 GB/506-65 ............................................ 5 3.1.1 测定原理 ........................................................ 5 3.1.2 注意事项及计算 .................................................. 5 3.2 运动粘度的测定 GB/T 265—88 ......................................... 6 3.2.1 测定粘度时对毛细管的要求 ........................................ 6 3.2.2 测定粘度时对温度的要求 .......................................... 6 3.2.3 测定结果的处理 .................................................. 7 3.3 恩氏粘度的测定 GB/T 266—77 ......................................... 8 3.3.1 方法概要 ........................................................ 8 3.3.2 测定过程及计算 .................................................. 8 第4章 影响粘度的因素 .................................................... 11 4.1 粘度与化学组成的关系 ............................................... 11 4.2 粘度与温度的关系 ................................................... 11 结 论 ................................................................... 12 参考文献 ................................................................. 13 致 谢 ................................................................... 14 附 录 ................................................... 错误!未定义书签。

第1章 前 言

粘度是石油产品的主要的使用指标之一,特别是对各种油品分级,质量鉴别和确定用途等有决定性的意义。在油品流动及输送过程中,粘度对压力降等有重要的作用,因此又是计算,设计过程中不可缺少的物理常数。

粘度是用户选择油品主要依据之一。对于机械用油,选择粘度适宜的油品保证正常润滑,减少磨损和降低动力消耗方面的一个重要因素;润滑油粘度增大会增加动力消耗,适用于间隙大、负荷大、速度低、温度高的场合;粘度小则摩擦面不能形成正常油膜厚度,加速磨损甚至发生拉缸,适用于间隙小、负荷小、速度高、温度低的场合。

油品粘度随温度的变化而变化的性质称为粘温特性,一般采用粘度比和粘度指数表示。粘度指数越大,粘度比越小,油品对温度的敏感越小,即粘温性能越好。许多油品由于使用范围宽,需要使用粘温性能好的基础油。如发动机油,齿轮油,液压油等。

第2章 粘度的度量方法

1.1 绝对粘度

粘度就是液体的内摩擦力。油品受到外力作用发生相对运动时,油分子之间产生的阻力使油品无法顺利流动,其阻力的大小即为粘度。它是油品流动性能的主要技术指标。绝大多数的油品是根据其粘度大小划分牌号的。因此,粘度是各种机械设备选油的主要依据。

油品的粘度对油品的流动性和它在摩擦表面形成油膜的厚度有很大影响。粘度大的油品其流动性差,形成的油膜厚,在较大负荷的情况下润滑效果较好。粘度较大使油品的冷却和清洗较差,磨擦面温度较高。反之,油品粘度小,其流动性就好,容易流到间隙较小的磨檫面之间,可保证润滑效果,机械克服摩擦阻力消耗的功率较少,油品的冷却和冲洗较好。但是油品的粘度过小,在较大负荷下,油膜变薄而容易破坏,使摩擦面容易产生磨损和擦伤。因此,选择油品时首先考虑其粘度的大小是否合适。

粘度的度量方法分为绝对粘度和相对粘度两大类。绝对粘度分为动力粘度和运动粘度两种;相对粘度有恩氏粘度﹑赛氏粘度和条件粘度等几种表示方法。

1.1.1 动力粘度

在流体中取两面积各为1㎡,相距1 m,相对移动的速度为1m/s时所产生的阻力称为动力粘度。单位为Pa²s(帕²秒)。过去使用的的动力粘度单位为泊或厘泊,泊(Poise)或厘泊为非法定计量单位。

1pa²s=1N²s/㎡=10P(帕)=1000cP ASTM D445 标准中规定用运动粘度来计算动力粘度,即

η = ρ² v 式中: η ----动力粘度, Pa²s;

ρ----密度, Kg/㎡; v----运动粘度, ㎡/s。

我国国家标准GB/T506-82为油品低温动力粘度测定法。该法适用于测定润滑油和深色石油产品的低温(0~-60℃)动力粘度。在严格控制温度和不同压力条件下,测定一定体积的试样在已标定常数的毛细管粘度计内流过所需的时间。由试样在毛细管流过的时间和毛细管标定常数和平均压力的乘积,计算动力粘度,单位为Pa²s。

2 1.1.2 运动粘度

流体的动力粘度与同温度下该流体的密度的比值称为运动粘度。它是这种流体在重力作用下流动阻力的量度。在国际单位制(SI)中,运动粘度的单位是㎡/s。过去通常有厘斯(cst)作运动粘度的单位,它等于10㎡/s,(即1 cst=1mm²/s)。

运动粘度通常用毛细管粘度计测定。在严格控制温度和可再现的驱动压头下,测定一定体积的液体在重力作用下流过标定好的毛细管粘度计的时间。运动粘度是所测得的流动时间与蒸馏水直接标定所得的粘度计标定常数的乘积。运动粘度测定法的国家标准为GB/T265—88,相当于ASTM D445--96/IP 71/75。

1.2 相对粘度

1.2.1 恩氏粘度(°E)

我国的国家标准为石油产品恩氏粘度测定法GB/T266—88。

这是一种过去常用的相对粘度,其定义是在规定温度下,2000ml液体流经恩氏粘度计所需时间(s),与同体积的蒸馏水在20℃时流经恩氏粘度计所需时间(s)之比称为恩氏粘度。

1.2.2 雷氏粘度(Redwood)

此种粘度主要在英国和日本沿用。其定义是以50ml试油在规定温度[60℃(140℉)98.9℃(210℉)]下流过雷氏粘度计所需要的时间,单位为s。

1.2.3 塞氏通用粘度(Saybolt Universal Viscosity)

美国多习惯用这种粘度单位,其定义是在某规定温度下从赛氏粘度计流出60ml液体所需要的时间,单位为s。美国标准方法为ASTM D88,以SUS (Saybolt Universal,Second)或SUV (Saybolt Universal Viscosity)来表示。

1.3 几种粘度的换算

在相同温度下,运动粘度﹑恩氏粘度﹑ 雷氏粘度﹑ 赛氏粘度可用公式进行换算,或用查表法直接换算:

1.3.1 恩氏粘度与运动粘度的换算

运动粘度 v (mm²)/s = 7.31°E-6.31/°E

3 1.3.2 雷氏粘度与运动粘度的换算

运动粘度 v (mm²)/s = 0.26R-172/R 当R﹥225S时,则用v (mm²/s) = 0.26R 1.3.3 赛氏粘度与运动粘度的换算

V ( mm²/s) = 0.225S 当S﹥285s时用上式。

4

第3章 粘度的测定

3.1 动力粘度的测定 GB/506-65 3.1.1 测定原理

方法适用于测定润滑油和深色石油产品低温(0~60℃)动力粘度,以泊为单位,在温度t时,动力粘度的符号为η。

动力粘度,即面积为1平方厘米的两层液面,相距1厘米,以1厘米/秒的速度相对移动时所显示阻力为1达因的液体粘度。在严格控制温度和不同压力条件下,测定一定体积的试样在已标定常数的毛细管粘度计内流过的时间和毛细管标定常数和平均压力的乘积,计算动力粘度。单位为泊。

3.1.2 注意事项及计算

在测定动力粘度前,须将粘度计用石油醚或轻质汽油、铬酸洗液、蒸馏水仔细洗涤,最后用95﹪的乙醇洗一次并用清洁的空气吹干,或在温度约为100℃的烘箱烘干。同时仪器的装配不漏气的情况下测定粘度计常数。

若试样含水,需用滤纸滤掉机械杂质后,取50毫升注入烧杯中,然后将烧杯放入温度50±3℃的水浴中加热10分钟,同时用玻璃棒搅拌试样。 然后将盛有试样的加热杯从水峪中取出,在不搅拌情况下使其自然冷却至20~25℃。再将试样注入洁净﹑干燥的粘度计中,并加入着色的95﹪乙醇溶液,然后将粘度计安在压力系统上,调整恒温器达到规定的温度,并恒定30分钟,用压力计检查装置的严密性。

温度在-30℃以上保持准确度为±0.1℃,在底于-30℃时保持准确度为±0.5℃。经过30分钟后注入一次试样,在同一压力下至少测定六次流动时间,可以用4次读数计算,但其结果与算术平均值之差不应超过±3﹪;试样在扩张部分的流动时间,必须在100~360秒的范围内。

如果重复测定10次流动时间后所得出连续4次测定的结果,其相互间的差数均超过算术平均值±3﹪时,即停止实验,则认为试样在该温度下其粘度不能进行测定。测定粘度在压力不底于100毫米汞柱的条件下进行。其流动时间要符合上述的规定范围。在试验时间内应注意保持温度不变。

重复测定时,许可改变压力,但不超过第一次压力数值的±10﹪。 在温度t时,试样动力粘度 ,其单位为泊按式(2)计算:

5

η = C ² t ² p „„„„„„„„„„ (2) 式中: C----粘度计常数; t---试样在粘度计扩张部分2中的流出时间的算术平均值 p---压力的算术平均值,毫米汞柱。

在毛细管粘度计中得出的试样粘度,重复测定两个结果的差数,不应超过算术平均值的±5﹪。

取重复测定两个结果的算术平均值,作为试样在某温度的动力粘度。

3.2 运动粘度的测定 GB/T 265—88 测定不同温度时的运动粘度,要规定试样的流动时间的原因:在动力粘度及运动粘度测定中限制液体在毛细管中流动的速度,保证液体在毛细管内为层流状态,若液体流速过快,超过一定范围,使有规则的层流运动受到破坏,使流体质点交错而又混乱地向前运动变成紊流,这样就不符合层流状态的粘度测定公式,同时流动时间过短,读数也易出现误差,使计算结果偏差太大。如果液体在毛细管内流动时间过长,速度过慢,由于测定时间内不易保持恒温,往往由于温度的波动,而使测定结果不准。

3.2.1 测定粘度时对毛细管的要求

首先要正确的选择毛细管,即试样在毛细管内流动时间不能少于200秒。若流动时间过快液体在毛细管内流动时会变成湍流而不适用于伯努力方程(Poiseuille)造成计算公式的偏差。另一方面若流速过快易造成视觉的偏差,而影响了分析的精度。

粘度计必须干燥透明、无油污、无水垢,如连续使用沾有污垢时,要用铬酸洗液洗涤,再用水、蒸馏水、95%乙醇依次洗涤,然后放入烘箱中烘干或用通过棉花滤过的热空气吹干,方可使用,用后倒出试油,用汽油、石油醚细心洗涤,管外用自来水或洗衣粉冲洗,放入烘箱中烘干,备下次使用。粘度计安装时,必须把毛细管粘度计的扩张部分浸入一半以上,防止试油试验中露出恒温浴液面影响测定结果。并且用铅垂线调整成垂直状态,因为若粘度计倾斜时,就会改变液柱高度,使静压力减少及内摩擦力增大,影响测定结果的准确。

3.2.2 测定粘度时对温度的要求

因为温度是粘度测定重要条件之一,它随温度的增高而粘度减小。那怕是微小的温度的变化,也能导致粘度有较大的变化。因此在温度计的安装时,要使温度计水银球的位置接近粘度计毛细管中央点的水平面,并使温度计上要测温的刻度位于恒温浴液上10

6 毫米处,否则温度计读数t应减去液柱露出部分的补正数Δt,才能准确地量出液体的温度。

粘度测定时,试验温度不同,粘度计在恒温浴中恒温时间也不同: 例如:试验温度20℃恒温时间为10分钟;试验温度40℃、50℃时,恒温时间15分钟;试验温度100℃,恒温时间为20分钟。这是因为,与室内温度的温差越大,达到恒温时间越长,在测定粘度时,严格按规定恒温,是保证测定结果准确性的重要因素之一,因为液体石油产品的粘度随温度的升高而减少,随温度的下降而增大,哪怕是极微小的温度波动(超过±0.1℃)也会使粘度测定结果产生较大的偏差,因此在粘度测定中,必须严格按规定时间恒温。

3.2.3 测定粘度时对试样的要求

测定粘度的试油要先脱水,然后用滤纸过滤以除去机械杂质,这是因为水的存在不但占有试油体积,而且水的粘度小密度大,在较高的测定温度下,它会气化,低温时又凝结,影响液体石油产品在粘度计中的正常流动,使测定结果偏低或偏高,而机械杂质混入试油中哪怕微量也会粘附在毛细管内壁阻碍液体的正常流动,增长流动时间,使测定结果偏高,严重时堵塞毛细管,影响粘度测定,使平行测定结果不重复,所以必须进行脱水及过滤。同时 装入试样时不许有气泡存在,否则会形成“气阻”而增大试样的流动时间。

3.2.3 测定结果的处理

用秒表记录下来的流动时间,应重复测定至少四次,其中各次流动时间与算术平均值的差数应符合如下的要求:在温度100~15℃测定粘度时,这个差数不应超过算术平均值的±0.5%;在低于15~﹣30℃测定粘度时,这个差数不应超过算术平均数值的±1.5%;在低于﹣30℃测定粘度时,这个差数不应超过算术平均值的±2.5%。

然后,取不少于三次的流动时间所得的算术平均值,作为试样的平均流动时间。 例:在试样在50℃时的流动时间为318.0,322.4,322.6和321.0秒,此流动时间的算术平均值为321.0秒,各次流动时间与平均流动时间的允许差数为321.0³0.5%=1.6秒。

因为318.0与平均流动时间之差超过1.6秒,所以这个数应弃取。计算平均流动时间时,只用322.4,322.6,和321.0的观察读数,他们与算术平均值之差,都没有超过1.6秒。

7 于是平均流动时间为322.4,322.6和321.0三者的平均数。 (1)重复性:

同一操作者,用同一试样重复测定的两个结果之差,不应超过下列数值: 测定粘度的温度 ,℃ 重复性,﹪

100~15 算术平均值的1.0 低于15~-30 算术平均值的3.0 低于-30~-60 算术平均值的5.0 (2)再现性

由同不同操作者,在两个实验室提出的两个结果之差,不应超过下列数值:

测定粘度的温度 ℃ 重复性,﹪

100~15 算术平均值的2.2 3.3 恩氏粘度的测定 GB/T 266—77 3.3.1 方法概要

本方法适用与测定石油产品恩氏粘度。液体受外力作用移动时,在液体分子间发生的阻力称为粘度。

恩氏粘度是试样在某温度从恩氏粘度计流出200毫升所需要的时 间与蒸流水在20℃流出相同体积所需要的时间(秒)(即粘度计的水值)之比,在试验过程中,试样流出应成为连续的线状。温度t时的恩氏粘度,用符号°E表示,恩氏粘度的单位条件度,用符号代表。

流出200毫升蒸馏水的时间要连续测定四次。如果各次测定观察结果与算术平均值的差数不大于0.5秒,就用这个算术平均值作为第一次测定的平均流出时间。此外,以同样要求进行另一次平行测定,并计算符合要求的平均流出时间。如果重复测定的平均流出时间之差不大于0.5秒,就取这重复测定的两次结果的算术平均值作为仪器的水值,其符号为K。

3.3.2 测定过程及计算

标准粘度计的水值应等于51±1秒。如果水值不在范围内就不允许该仪器测定粘度。测定粘度前,用每一平方厘米有至少576个孔眼的金属滤网过滤试样。如果试样中含水,应假如新煅烧并冷却的食盐、硫酸钠或粒状的无水氯化钙进行摇动,经过静置沉降后才

8 用滤网过滤。每次测定粘度前,用滤过的清洁轻质汽油仔细洗涤粘度计的内容器及流出管,然后用空气吹干。内容器不准擦拭,只允许用剪齐边缘的滤纸吸去剩下的液滴。

测定试样在规定的温度的粘度时,先将木塞严密塞住粘度计的流出孔(但是不可用力过分压着木塞,以免木塞很快磨坏),然后将预先加热到稍高于规定温度的试样注入内容器中,这时试样不应产生气泡。注入的油面必须稍高于尖钉的顶端。

向粘度计的外容器注入水(测定温度在80℃以下时)或润滑油(测定温度在80~100℃时);这液体应预先加热到稍高于规定温度。为了使试样的温度在实验过程中能保持恒定并能符合规定温度,应使内容器中的试样温度恰好达到规定的温度;此时保持5分钟,内容器中试样温度应恒定到±0.2℃。然后记下外容器中液体的温度。在实验过程中要保持外容器的液体温度恒定到±0.2℃(可以用搅拌器搅拌外容器的液体,必要时可以用电加热装置稍微加热外容器)。

注:在控制温度时,外容器中保持液体的温度一般比内容器中的试样的温度高0.2~1℃。

试样中的温度计恰好达到规定温度时,再保持5分钟(但不进行搅拌),就迅速提起木塞,同时开动秒表。木塞提起的位置应保持与测定水值是相同(也不允许拔出木塞)。当接受瓶中的试样正好达到200毫升的标线时(泡沫不予计算)。立即停住秒表,并读取试样的流出时间,准确至0.2秒。

试样在温度t时恩氏粘度°E = t / K 式中: t --- 试样在试验温度t时从粘度计中流出200毫升所需的时间,秒;

K --- 粘度计的水值,秒

例:粘度计的水值 K =51.1秒。设燃料油在80℃时从粘度计流出200毫升的时间t = 472.8秒。

这燃料油在80℃时的恩氏粘度测定结果为

°E = t / K

= 472.8 / 51.1 = 9.2 条件度

在连续测定中的两个流出时间的差数不应超过下列数值: 流出时间,秒 允许差数,秒 250以下 1 251~500

3 501 ~1000 5

9 大于1000 10 取重复测定两个结果的算术平均值,作为试样的恩氏粘度。

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第4章 影响粘度的因素

4.1 粘度与化学组成的关系

油品粘度与它的化学组成密切相关,它反映了油品烃类组成的特性,油品粘度通常随着它的馏程增高而增加。但同一馏程的馏分,因化学组成的不同,粘度大小也不同,烷烃粘度<异构烷烃<环烷烃;同一碳数时,烷烃粘度<环烷烃粘度;在单环和双环烃化合物中,环烷、环烷-芳烃的粘度>芳烃粘度,但在三环及三环以上的化合物中,芳烃的粘度确高于环烷烃及环烷-芳烃粘度,而且在环状化合物中随着侧链长度的增加及侧链数目的增加,粘度增加。润滑油中希望粘度大,而且随着温度的变化,而粘度变化较小的烃类。所以少环长侧链的烷烃-环烷烃、芳香烃,是润滑油的理想组分。而多环短侧链的稠环芳烃及胶质是润滑油的非理想组分,应在润滑油精制中除去。

4.2 粘度与温度的关系

粘度对油品的性能影响很大,而温度是影响粘度的一个重要参数。温度变化时,粘度也随着变化,温度升高则粘度变小,温度降低则粘度变大。为了使机器得到良好的润滑,就需要润滑油在机器的工作温度范围内保持合适的粘度,因此希望润滑的粘度受温度的影响尽可能地小。

石油产品粘度与温度的经验公式关系为;

lglg(v+0.6)=n-mlgT 式中 v ----- 运动粘度(TK时),单位mm²/s ; T --- 绝对粘度,单位K n,m--- 与油品温度有关的常数。

测定某一油品的两个不同温度下的粘度,带入上式,即可解得n,m值确定以后,即可由上式求得该油品在任何一温度下的粘度。但应注意,低温下的粘度不能用此公式计算,尤其是含有粘度指数改进剂的油品。评价油品的粘温特性常采用粘度指数(简写VI),这是润滑油的一项重要指标。粘度指数越高,表示油品的粘度受温度影响越小,其粘温性能越好。

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结 论

粘度是油品重要的指标,正确选择一定粘度的油品,可保证发动机稳定可靠的工作状况。随着粘度的增大,会降低发动机的功率,增大燃料消耗;若粘度过大,会造成启动困难;若粘度过小,会降低油膜的支撑能力,使摩擦面之间不能保持连续的润滑层,增加磨损。

粘度又是油品储运输送的重要参数。当油的粘度由于温度的降低而增大时,会使泵的压力增大,管道输送困难。因此除了选择合适的粘度的油料外,通常在低温的情况下,要提高温度,降低油的粘度或压力增大,便于输送。

粘度又是工艺计算的重要参考数据之一。例如:计算流动在管线中的压力损失,需查雷诺数与动力粘度有关。

油品的粘度通常随着它的馏分的加重而增加。但是同一流程的馏分,因化学的组成而不同,其粘度也不同。因此,在生产上可以从粘度变化判断油品的精制深度。通常未精制的馏分油粘度大于经硫酸精制油的粘度大于用选择溶剂精制的馏分油的粘度。

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参考文献

[1] 颜之光.润滑剂性能测试技术手册.中国石化出版社.1999 [2] 程玉明,方家乐.油品分析.中国石化出版社.1993.4(1998重印)

[3] 石油化工科学研究院.石油和石油产品试验方法.中国标准出版社出版.1985.12 [4] 油化工分析方法汇编.石油工业出版社.1983 [5] 欧风.石油产品应用技术.石油工业出版社.1983

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致 谢

首先,要感谢的是我的指导老师****。****师傅平日里工作繁忙,但在我论文的每一次修改过程中,都给予我悉心的指导和帮助。没有****师傅的悉心指导和帮助我是不可能顺利完成我的转正论文。另外,他的工作严谨和刻苦专研的精神也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作。

其次,论文中的不足之处希望您在百忙之中给予指导和纠正。

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