农业物料学-液体粘度-XXXX-1(共43张PPT).pptx
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1、第四章第四章 液体物料的流动特性液体物料的流动特性液体物料:在重力作用下会产生流动且液体物料:在重力作用下会产生流动且不能保持其形状的物料不能保持其形状的物料主要内容:液体物料的流动特性主要内容:液体物料的流动特性 液体物料流动性质的测定液体物料流动性质的测定培训专用流变学分类流变学分类培训专用一、液体物料的流动特性一、液体物料的流动特性流动特性曲线流动特性曲线:液体所受剪切应力与剪切速率间的 函数关系曲线牛顿流体牛顿流体:剪切应力与剪切速率间为线性关系非牛顿流体非牛顿流体:剪切应力与剪切速率间为非线性关系粘性流动粘性流动:流动曲线通过原点塑性流动塑性流动:流动曲线不通过原点,只有当剪切应力
2、超过屈服应力时,液体才产生流动与时间无关与时间无关:在给定温度和剪切速率时,剪切应力 为常数与时间有关与时间有关:在给定温度和剪切速率时,剪切应力 不为常数培训专用非牛顿流体分类非牛顿流体分类物料的流变行为强烈地依赖于其结构、分子量及其分布、温度、压力、时间、作用力的性质和大小等外界条件弹性形变及其后的松驰影响制品的外观,尺寸稳定性培训专用1、牛顿流体及其粘度、牛顿流体及其粘度本构方程:本构方程:凡流动行为符合牛顿流动定律的流体,称为牛顿流体牛顿流体,如水、甘油、高分子稀溶液等。特点特点:1)剪切应变与剪切应力大小有关,与剪切应力作用时间有关;2)形变不可恢复 3)牛顿流体的粘度仅与流体的分子
3、结构、温度和压力等有关,与切应力和切变速率无关粘度,粘性系数,动力粘度动力粘度,(Ns/m2)1 Ns/m2=1 Pas=10P(泊)=1000cP(厘泊)液体内单位距离有1m/s速度差的速度梯度时,在垂直于该速度梯度方向的面上,沿速度方向每1m2面积产生1N力的应力时的粘度培训专用流动系数(fluidity):流体流动的难易程度运动粘度运动粘度v:液体单位质量密度(mass density)的粘度 v=/(St)1 m2/s=104 St=106 cSt St粘度为1P,质量密度为1g/cm3的流体的运动粘度条件粘度条件粘度l恩氏粘度:又称恩格勒(Engler)粘度,在规定温度下从恩氏粘度计
4、流出200毫升试样所需时间与蒸馏水在20流出相同体积所需时间之比,Et。l赛氏粘度:即赛波特(sagbolt)粘度,在规定温度下从赛氏粘度计流出200毫升试样所需时间,赛波秒(saybolt seconds universal,ssu)。l雷氏粘度:即雷德乌德(Redwood)粘度,在规定温度下从雷氏度计流出50毫升试样所需时间,秒。cP与ssu间的换算关系液体分类ssu(s)范围cP换算式中粘度流体32100(0.226t-195/t)中粘度流体100(0.220t-135/t)重粘度流体2540(2.24t-184/t)重粘度流体40(2.16t-60/t)培训专用剪切应力与剪切速率曲线为
5、通过座标原点的关系曲线 假塑性流体:凹向剪切速率轴,原点与曲线上任一点连线的斜率随剪切速率增大而减小,表观粘度胀流性流体:凸向剪切速率轴,原点与曲线上任一点连线的斜率随剪切速率增大而增大,表观粘度2、准粘性流体和表观粘度、准粘性流体和表观粘度牛顿流体假塑性流体胀流性流体 其中,k稠度指数 n流动特性指数 k、n均由实验确定 n1时,胀流性流体培训专用表观粘度(apparent viscosity):非牛顿流体在某一剪切速率 下的粘度 某一剪切速率下得到的表观粘度不能用于判别其它剪切速率下的流动性培训专用塑性流体:3、塑性流体和准塑性流体、塑性流体和准塑性流体屈服应力塑性粘度(plastic v
6、iscosity)准塑性流体:流动特性指数稠度指数Herschel-Bulkley方程培训专用卡生体卡生体卡生公式:卡生塑性粘度:卡生屈服应力:Casson公式培训专用4、触变性和胶变性流体、触变性和胶变性流体剪切速率的不同变化方向,导致相同剪切速率下对应两个不同的表观粘度,测试时需注意触变性触稀性,摇溶性胶变性触稠性,震凝性培训专用非牛顿流体非牛顿流体:液体的应力、应变速率关系远比牛顿流体复杂应力、应变关系可能随应变速率和应变时间而变粘弹性、倚时性粘弹性流体粘弹性流体:同时具备粘性和弹性,是类液体、类固体特性的结合物料中既包含有液体特性的固体,也包含有固体特性的液体5、粘弹性流体、粘弹性流体
7、粘性流动弹性变形复数剪切模量复数粘度动态剪切模量动态粘度培训专用粘弹性液体大多为链状高分子液体和溶液线性粘弹性:非线性粘弹性:弹性变形与永久变形之比取决于应力作用时间和温度粘弹性液体的三个特点:应力松驰蠕变弹性滞后粘弹性流体的特殊效应:韦森堡(Weissenberg)效应射流胀大(Barns,Merrington)效应二次流动、反向流动无管虹吸培训专用dD培训专用培训专用培训专用培训专用6、温度对粘度的影响、温度对粘度的影响气体温度,粘度液体温度,粘度,不同温度温度范围内的粘度变化幅 度不同 一般,流体的粘度随温度变化会发生很大的变化。对于牛顿流体、处于温度远高于玻璃化温度Tg或熔点的聚合物流
8、体,其粘度近似符合Arrhennius方程:式中,A常数,E流动活化能,R气体常数,T绝对温度 活化能的数值显著依赖于粘度的获得方式。不同温度下的粘度是在恒定切应力下获得,则E值基本上是一个与所选切应力无关的常数。不同温度下的粘度是在恒定切变速率下获得,则E值一般随切变速率的增大而减小。培训专用T(Tg+100)时,Arrhennius方程通常是适用的。T(Tg+100)时,可用Williams-Landel-Ferry(W-L-F)方程TgTTg+100在较低温度下,应使用W-L-F方程或其它类似方程,因其中有一项可调节的经验值g。符合Arrhennius方程的流体,其流动活化能几乎与温度无
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