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本身的化學特性有關,還和溫度、壓力、剪切速率(可以理解為轉子的轉速)、時間等有關,所以我們在進行黏度的測量時需要限定溫度、轉速等條件。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
通常我們旋轉流變儀、旋轉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,它們之間的換算關系是:
那么有些人認為旋轉黏度計是用來測試樣品的黏度,旋轉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
旋轉黏度計的轉子在開放體系中旋轉,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。
而旋轉流變儀主要的測量轉子都是按照ISO標準或者DIN標準進行生產(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)從結構上來看
旋轉黏度計的扭矩測量結構為彈簧,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,扭矩值的準確度直接影響?zhàn)ざ戎档臏y量精度。旋轉黏度計無法獲得扭矩的準確值,只能獲得彈簧形變的相對值,而旋轉流變儀可通過扭矩傳感器獲得實時準確的扭矩值,所以旋轉黏度計測得的黏度值我們一般稱為相對黏度,旋轉流變儀測得的黏度我們一般稱為絕對黏度。大家如果想詳細了解黏度計和流變儀的具體區(qū)別,可以關注我們“力晶科學”微信公眾號中“旋轉黏度計和旋轉流變儀的區(qū)別”這篇文章。
一般旋轉流變儀測量模式有兩種:旋轉模式和振蕩模式。在旋轉模式下,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模式和振蕩模式分別測得相應的動力黏度和復數(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。