黏度,有時候也被寫為粘度,是指流體對流動所表現(xiàn)的阻力。液體的黏度除了和物質(zhì)本身的化學(xué)特性有關(guān),還和溫度、壓力、剪切速率(可以理解為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速)、時間等有關(guān),所以我們在進行黏度的測量時需要限定溫度、轉(zhuǎn)速等條件。黏度的種類有很多種,下面力晶小邵簡單介紹下常見三種黏度的區(qū)別:動力黏度、運動黏度、條件黏度。
一、動力黏度
通常我們旋轉(zhuǎn)流變儀、旋轉(zhuǎn)黏度計等測試的黏度均為動力黏度,也叫表觀黏度或者剪切黏度,用η(讀yita° 伊塔)表示,其國際單位是Pa﹒s(帕﹒秒),也經(jīng)常遇到使用mPa﹒s(毫帕﹒秒)、P(泊)、cP(厘泊)這幾個單位,它們之間的換算關(guān)系是:
那么有些人認(rèn)為旋轉(zhuǎn)黏度計是用來測試樣品的黏度,旋轉(zhuǎn)流變儀也是用來測試樣品的黏度,是不是兩者測試的黏度值就是一樣的。答案是:如果測試條件完全相同,且測試的樣品為牛頓流體,兩者黏度是一樣的;如果測試的樣品為非牛頓流體,兩者測試的黏度還是有區(qū)別的,下面從兩個方面簡單介紹下區(qū)別。
(1)從流變場來看
旋轉(zhuǎn)黏度計的轉(zhuǎn)子在開放體系中旋轉(zhuǎn),樣品的運動不是處于層流場運動,即測試時運動中的樣品體積和樣品運動形式并不是可控的層流。
而旋轉(zhuǎn)流變儀主要的測量轉(zhuǎn)子都是按照ISO標(biāo)準(zhǔn)或者DIN標(biāo)準(zhǔn)進行生產(chǎn)制造的,其都是將測試樣品限定在一定范圍內(nèi),測試的樣品是處于理想的層流運動狀態(tài)。
(2)從結(jié)構(gòu)上來看
旋轉(zhuǎn)黏度計的扭矩測量結(jié)構(gòu)為彈簧,扭矩值的大小是根據(jù)彈簧滿形變的百分比來表示,而旋轉(zhuǎn)流變儀則采用扭矩傳感器,可以精確獲得以國際單位N•m表示的扭矩值。
黏度的計算公式為:
A、M分別表示儀器A系數(shù)和M系數(shù),是由轉(zhuǎn)子尺寸形狀決定的。
Md表述扭矩值,Ω表示角速度。
從上述黏度計算公式可以看出,扭矩值的準(zhǔn)確度直接影響?zhàn)ざ戎档臏y量精度。旋轉(zhuǎn)黏度計無法獲得扭矩的準(zhǔn)確值,只能獲得彈簧形變的相對值,而旋轉(zhuǎn)流變儀可通過扭矩傳感器獲得實時準(zhǔn)確的扭矩值,所以旋轉(zhuǎn)黏度計測得的黏度值我們一般稱為相對黏度,旋轉(zhuǎn)流變儀測得的黏度我們一般稱為絕對黏度。大家如果想詳細(xì)了解黏度計和流變儀的具體區(qū)別,可以關(guān)注我們“力晶科學(xué)”微信公眾號中“旋轉(zhuǎn)黏度計和旋轉(zhuǎn)流變儀的區(qū)別”這篇文章。
一般旋轉(zhuǎn)流變儀測量模式有兩種:旋轉(zhuǎn)模式和振蕩模式。在旋轉(zhuǎn)模式下,流變儀測得的黏度我們一般稱為動力黏度;在振蕩模式下,其測得的黏度我們一般稱為復(fù)數(shù)黏度,用|η*|表示,其單位和動力黏度單位一樣。如果是同一臺流變儀通過旋轉(zhuǎn)模式和振蕩模式分別測得相應(yīng)的動力黏度和復(fù)數(shù)黏度,一般這兩個黏度的數(shù)據(jù)上是不能直接進行對比的,但是二者測試數(shù)據(jù)的變化趨勢是一致的。
二、運動黏度
運動黏度即流體的動力黏度與同溫度下該流體密度ρ之比。運動黏度主要用于測定燃料油、柴油、潤滑油等液體石油產(chǎn)品。運動黏度的測定一般采用逆流法,由專用的運動黏度測試儀進行測試,其中烏氏黏度計也是一種特殊的運動黏度測試裝置。
運動黏度用 °ν(讀niu° 紐)表示,運動黏度的國際單位是m²/s,也經(jīng)常遇到使用mm²/s、St(斯托克斯、斯)、cSt(厘斯)這幾個單位,它們之間的換算關(guān)系是:
三、條件黏度
條件黏度一般有三種:恩氏黏度、賽氏黏度、雷氏黏度。
恩氏黏度:試樣在規(guī)定的溫度條件下,從恩氏黏度計流出200毫升所需的時間(s)與同體積蒸餾水在20℃時流出所需的時間(s)之比,稱為恩氏粘度,其單位為條件度,用oE表示。
賽氏黏度:一定量的試樣,在規(guī)定溫度(如100°F、F210°F或122°F等)下從賽氏黏度計流出60毫升所需的秒數(shù),以“秒”單位。
雷氏黏度,又稱雷德烏德(Redwood)黏度:一定量的試樣,在規(guī)定溫度下,從雷氏度計流出50毫升所需的秒數(shù),以“秒”為單位。雷氏黏度又分為雷氏1號和雷氏2號兩種。
上述三種條件黏度通常都比較少見,目前中國只采用恩氏黏度計,其他兩種基本不采用。