流速和粘度怎麼計算?

General 更新 2024-12-22

黏度的計算公式

黏度是測量流體內在摩擦力的所獲得的數值。當某一層流體的移動會受到另一層流體移動的影響時,此摩擦力顯得極為重要。摩擦力愈大,我們就必須施予更大的力量以造成流體的移動,此力量即稱為 ”剪切(shear)”。剪切發生的條件為當流體發生物理性地移動或分散,如傾倒、散佈、噴霧、混合等等。高黏度的流體比低黏度的材料需要更大的力量才能造成流體的流動。

牛頓以圖4-1的模式來定義流體的黏度。兩不同平面但平行的流體,擁有相同的面積”A”,相隔距離”dx”,且以不同流速”V1”和”V2”往相同方向流動,牛頓假設保持此不同流速的力量正比於流體的相對速度或速度梯度,即:

F/A = ηdv/dx

其中η與材料性質有關,我們稱為”黏度”。

速度梯度,dv/dx,為測量中間層的相對速度,其描述出液體所受到的剪切,我們將它稱為”剪速(shear rate)”,以S表示;其單位為時間倒數(sec-1)。

F/A項代表了單位面積下,剪切所造成的合力,稱為”剪力(shear stress)”,以F代表;其單位為”達因每平方公分(dyne/cm2)”。

使用這些符號,黏度計可以下列數學式定義:

η=黏度=F/S=剪力/剪速

黏度的基本單位為 ”poise”。我們定義一材料在剪力為1達因每平方公分、剪速為1 sec-1下的黏度為100 poise。測量黏度時,你可能會遭遇到黏度的單位為 “Pa˙s” 或 “mPa˙s” 的情況,此為國際標準系統,且有時較被公制命名所接受。1 Pa˙s等於10 poise;1 mPa˙s等於1 cp。

牛頓假設所有的材料在固定溫度下,黏度與剪速是沒有相關的,亦即兩倍的力量可以幫助流體移動兩倍的速度。

就我們所知,牛頓的假設只有部分是正確的。

牛頓流體

牛頓稱具有此形式流動行為的所有流體,皆稱為”牛頓(Newtonian)”,然而這只是你可能遭遇到的流體中的其中一種而已。牛頓流體的特性可參考圖4-2;圖A顯示剪力(F)和剪速(S)之間為線性關係;圖B顯示在不同剪速下,黏度皆保持一定。典型的牛頓流體為水與稀薄的機油。

上述代表的意義即為在固定溫度下,不論你所使用的黏度計型號、轉子、轉速為何,牛頓流體的黏度皆保持一定。標準Brookfield黏度值為以Brookfield儀器在某一剪速範圍內所測之值,這就是為什麼牛頓流體可以在所有我們的黏度計型號下操作。牛頓流體明顯地為最容易測量的流體-只要拿出你的黏度計並操作它即可。不幸的是,更常見且更復雜的流體-非牛頓流體,我們將在下一節中介紹。

非牛頓流體概略的定義為F/S的關係不為常數,亦即當施予不同的剪速,剪力並不隨著相同比例變化(或甚至同一方向)。這些流體的黏度會受到不同剪速的影響,同時,不同型號黏度計的設定參數、轉子、轉速都會影響到非牛頓流體的黏度值。此測量的黏度值稱為流體的”表觀黏度(apparent viscosity)”,其值為正確的只有當實驗的參數值被正確的設定且精準的測得。

非牛頓流體流動可以想象成流體為不同形狀和大小的分子所組成,當它們流經彼此,亦即流動發生時,需要多少力量才能移動它們將取決於它們的大小、形狀及黏著性。在不同的剪速下,排列的方式將會不同,而且需要更多或更少的合力才能保持運動。

辨別不同非牛頓流體的行為,可由剪速的差異得到流體黏度的變化,常見非牛頓流體的形式包括:

擬塑性的(pseudoplastic):此形式.....

圓形直管中的雷諾數計算公式:雷諾數=管徑*流速*流體密度/流體粘度。公式中各參數的單位分別是什麼?

v、ρ、μ分別為流體的流速、密度與黏性係數,d為一特徵長度動力粘度的單位是N*s/m²=kg*m/s²*s/m²=kg/(m*s)

運動粘度的計算公式

由於速度梯度的存在,流動較慢的液層阻滯較快液層的流動,因此.液體產生運動阻力.為使液層維持一定的速度梯度運動,必須對液層施加一個與阻力相反的反向力.在單位液層面積上施加的這種力,稱為切應力τ(N/m2).切變速率(D) D=d v /d x (S-1)切應力與切變速率是表徵體系流變性質的兩個基本參數牛頓定義流體的粘度如下:兩不同平面但平行的流體,擁有相同的面積”A”,相隔距離”dx”,且以不同流速”V1”和”V2”往相同方向流動,牛頓假設保持此不同流速的力量正比於流體的相對速度或速度梯度,即:τ= ηdv/dx =ηD(牛頓公式) 其中η與材料性質有關,我們稱為“粘度”。粘度定義:將兩塊面積為1m2的板浸於液體中,兩板距離為1米,若加1N的切應力,使兩板之間的相對速率為1m/s,則此液體的粘度為1Pa.s。牛頓流體:符合牛頓公式的流體。粘度只與溫度有關,與切變速率無關, τ與D為正比關係。非牛頓流體:不符合牛頓公式 τ/D=f(D),以ηa表示一定(τ/D)下的粘度,稱表觀粘度。

管徑與流速的關係

單單指明壓力還不能估算出管內流速,還要講清楚流體的種類與狀態才行。例如:水及低粘度液體(10000-1000000帕)常用流速範圍1.5-3.0m/s ;粘度較大的液體常用流速範圍0.5弗1.0m/s。

現代工程設計已經不再用計算這樣簡單的問題了,只是去查一下《化學工程師手冊》就可以了。

另外,流速與管徑無關,管徑是由流體的流量決定的,流量越大,管徑越粗;相反則越細。例如:265立方米/小時的水或低粘度流體的允許流速為1.5m/s(採用常用流速的低限值),那麼

管徑=√{√4*265(立方米/小時)/[3.14*1.5米/秒*3600秒/小時]}=0.250米(250毫米)。

上述計算也表明:用250mm直徑的管道輸送水或低粘度液體時,設計輸送流量(低限值)為每小時265立方米。

求教,管徑,流速,壓力之間的計算公式 10分

只有這兩個條件還不能計算出管道的壓力。

計算管道流體(氣體或液體)的壓力可以用帕努利方程:

在流體中同一條流線上有:

p+1/2ρv^2+ρgh=C

式中p為流體中某點的壓強,v為流體該點的流速,ρ為流體密度,g為重力加速度,h為該點所在高度,C是一個常量。

也可以被表述為:

p1+1/2ρv1^2+ρgh1=p2+1/2ρv2^2+ρgh2

所以要計算某點的壓強,要知道另一點的壓強和流速。如果是從儲氣罐中流出的氣體,只要再知道儲氣罐內的壓強,因為儲氣罐中的氣體流速可以看作為零,同時氣體密謀是比較小的,高差產生的壓強差也是很小的可以忽略,因此:

p1=p2+1/2ρv2^2+ρgh2-1/2ρv1^2-ρgh1≈p2-1/2ρv1^2

需要注意的是,由於伯努利方程是由機械能守恆推導出的,所以它僅適用於粘度可以忽略、不可被壓縮的理想流體。

但實際氣體是容易被壓縮的,所以它的密度也是變化的,因此計算出的結果有一定的誤差。

粘度計算公式

黏度是測量流體內在摩擦力的所獲得的數值。當某一層流體的移動會受到另一層流體移動的影響時,此摩擦力顯得極為重要。摩擦力愈大,我們就必須施予更大的力量以造成流體的移動,此力量即稱為 ”剪切(shear)”。剪切發生的條件為當流體發生物理性地移動或分散,如傾倒、散佈、噴霧、混合等等。高黏度的流體比低黏度的材料需要更大的力量才能造成流體的流動。

牛頓以圖4-1的模式來定義流體的黏度。兩不同平面但平行的流體,擁有相同的面積”A”,相隔距離”dx”,且以不同流速”V1”和”V2”往相同方向流動,牛頓假設保持此不同流速的力量正比於流體的相對速度或速度梯度,即:

F/A = ηdv/dx

其中η與材料性質有關,我們稱為”黏度”。

速度梯度,dv/dx,為測量中間層的相對速度,其描述出液體所受到的剪膽,我們將它稱為”剪速(shear rate)”,以S表示;其單位為時間倒數(sec-1)。

F/A項代表了單位面積下,剪切所造成的合力,稱為”剪力(shear stress)”,以F代表;其單位為”達因每平方公分(dyne/cm2)”。

使用這些符號,黏度計可以下列數學式定義:

η=黏度=F/S=剪力/剪速

黏度的基本單位為 ”poise”。我們定義一材料在剪力為1達因每平方公分、剪速為1 sec-1下的黏度為100 poise。測量黏度時,你可能會遭遇到黏度的單位為 “Pa˙s” 或 “mPa˙s” 的情況,此為國際標準系統,且有時較被公制命名所接受。1 Pa˙s等於10 poise;1 mPa˙s等於1 cp。

牛頓假設所有的材料在固定溫度下,黏度與剪速是沒有相關的,亦即兩倍的力量可以幫助流體移動兩倍的速度。

就我們所知,牛頓的假設只有部分是正確的。

牛頓流體

牛頓稱具有此形式流動行為的所有流體,皆稱為”牛頓(Newtonian)”,然而這只是你可能遭遇到的流體中的其中一種而已。牛頓流體的特性可參考圖4-2;圖A顯示剪力(F)和剪速(S)之間為線性關係;圖B顯示在不同剪速下,黏度皆保持一定。典型的牛頓流體為水與稀薄的機油。

上述代表的意義即為在固定溫度下,不論你所使用的黏度計型號、轉子、轉速為何,牛頓流體的黏度皆保持一定。標準Brookfield黏度值為以Brookfield儀器在某一剪速範圍內所測之值,這就是為什麼牛頓流體可以在所有我們的黏度計型號下操作。牛頓流體明顯地為最容易測量的流體-只要拿出你的黏度計並操作它即可。不幸的是,更常見且更復雜的流體-非牛頓流體,我們將在下一節中介紹。

非牛頓流體概略的定義為F/S的關係不為常數,亦即當施予不同的剪速,剪力並不隨著相同比例變化(或甚至同一方向)。這些流體的黏度會受到不同剪速的影響,同時,不同型號黏度計的設定參數、轉子、轉速都會影響到非牛頓流體的黏度值。此測量的黏度值稱為流體的”表觀黏度(apparent viscosity)”,其值為正確的只有當實驗的參數值被正確的設定且精準的測得。

非牛頓流體流動可以想象成流體為不同形狀和大小的分子所組成,當它們流經彼此,亦即流動發生時,需要多少力量才能移動它們將取決於它們的大小、形狀及黏著性。在不同的剪速下,排列的方式將會不同,而且需要更多或更少的合力才能保持運動。

辨別不同非牛頓流體的行為,可由剪速的差異得到流體黏度的變化,常見非牛頓流體的形式包括:

擬塑性的(pseudoplastic):此形......

管道流速怎麼估算啊,只知道壓差、管徑,管道長度、介質粘度都不知道,怎樣估算 10分

根據此公式計算:

管道中流速、流量與壓力的關係

流速:V=C√(RJ)=C√[PR/(ρgL)]

流量:Q=VA=CA√(RJ)=√[P/(ρgSL)]

式中:C--管道的謝才係數,C=R^(1/6)/n;L--管道長度;P--管道兩端的壓力差;R--管道的水力半徑,R=d/4,d為內徑;n--管道管內壁糙率;ρ--液體密度;g--重力加速度;A--管道的過流面積;S--管道的摩阻。

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