这是说,人们在熟悉的找到安慰。这可能是为什么许多工程师回避的不祥的任务理解一个流体,不像一个更熟悉的流体,比如水。很难想象一个更常见的,或熟悉,液体比水。水也是表现为牛顿流体,即粘度从未改变。但究竟什么是粘度,当流体的粘度行为在一个陌生的路吗?
粘度
粘度是流体的特性,描述流体的抵抗变形或流动。一个同义的词来描述这种行为是流体厚度。会出现一个具有高粘度流体厚和抵抗流动,而与低粘度液体会流很容易和迅速。粘度一直是一个积极的价值,虽然超流体粘度可以达到零。一些高粘度液体甚至可以似乎是固体。一个经典的例子与高粘度流体是糖蜜的缓慢移动。
液液压关心流体流过管道,因此流体的流动阻力是一个有用的行为理解甚至上浆泵在设计管道和网络。BETVICTOR体育官网水力建模软件通常用于大小泵和计算流体的流量和压力,因为它穿过一个管道。BETVICTOR体育官网
此外,重要的是要区分粘度和密度。密度是质量/体积的流体量和相对稳定的液体。想象一个人有两个无奈壶不同的液体。液体可能具有相同的密度是相同数量的质量在每个jug-but液体粘度高,另一个低粘度。每加仑将有相同数量的质量,因为密度是相同的,但是,当人开始注入液体,低粘度会倒的速度比另一个。密度和粘度无关。
单位来描述粘度质量/时间长短。英文单位,加快/ hr-ft(每hour-foot pound-mass)是常用的度量,Pascal-second (Pa-s)。为简单起见,厘泊(cP)经常被用来代替Pa-sec 1 Pa-sec等于1000 cP。同时,作为参考,水的温度华氏68度(20 C)的粘度是1 cP(2.42磅/ hr-ft)。
粘度是一个重要的流体特性设计和分析时需要考虑泵和管道。BETVICTOR体育官网与高粘度流体将需要一个更大的压差流动,从而影响泵性能、能效和摩擦损失。hand-calculate幸运的是,这是简单和容易模型与流分析软件时粘度是常数,为牛顿流体的情况。
为牛顿流体粘度
牛顿流体有固定的流体粘度。不管粘度流体的速度,永远不会改变。这是有用的在计算压力损失通过管道,因为达西可以使用或范宁摩擦因素。
达西的摩擦系数是雷诺数的函数为层流和绝对粗糙度,管径和湍流雷诺数。达西摩擦系数以及管长度、直径、密度和速度的平方,是用来计算通过一个管道压力损失。这个计算相对简单,计算简单,只要理想牛顿假设。水力建模软件可以执行这些计算快速和高精度。一旦常数在不同粘度流体速度的假设开始崩溃,复杂的粘度计算方法是必需的,因为液体现在考虑非牛顿。
对非牛顿流体粘度
而牛顿流体的粘度是固定的和独立的流体速度,非牛顿流体的粘度是可变的,依赖于流体的速度。例如,一个非牛顿流体流经管道可能有一个低粘度,类似于水。随着流量的增加,流体在管的速度增加。反过来,流体粘度可能减少,因为速度的增加。粘度在不同速度可以改变,因为根据定义的非牛顿液体,粘度依赖于流体的瞬时剪切速率。
可视化剪切速率,想象一副纸牌坐在一张桌子。你的手,你的顶部甲板上施加一个力,平行于表。第一张牌将开始下滑,卡片下方就会滑但没那么远。虽然力量只应用于高级卡片,每张卡片下面的幻灯片在力的方向。类似的流体与管壁,随着流体穿过管,管壁施加一个摩擦力平行于流动方向。非牛顿流体的粘度随着剪切速率的变化改变。例如,随着剪切速率的增加,液体的粘度会增加使它显得厚而引起更大的压降通过管道。相反也可能发生。随着剪切速率的增加,流体粘度降低,更容易流动。液体也可以有一个与之关联的屈服应力。 This means that a small amount of force applied to the fluid will not deform the fluid but once that force is large enough, the fluid will deform and flow.
建模和计算非牛顿流体的压力损失是一项复杂的任务。定量获取流体的非牛顿特性,有无数的测试设备和理论模型的名字独特的行业或应用程序。每个非牛顿模型可以使用不同的方程来计算系统中的摩擦损失。
这就是水力建模软件可以提高水力计算非牛顿流体的速度和准确性。与数据来描述流体的粘度特性,粘度可以快速计算的速度,因此粘度变化通过泵、管道、t恤、阀门和弯曲。BETVICTOR体育官网结果也可以使用不同的流体模型中可用软件相比没有重新计算耗时的手。尽管大量的模型存在定量获取非牛顿流体的行为,幂律模型和宾汉塑性模型中最常用的两个液压建模软件。
幂律模型
的幂律非牛顿流体是一种常见的粘度模型用于水力分析。这个模型指出所需要的剪切应力剪切流体速度给定方程1中可以被描述。
在这里,τ剪切应力,du / dy是剪切速率(或速度梯度),然后呢K和n幂指数定律常数是经验确定。
幂律模型定义η的表观粘度流体方程2。的幂律模型,一个值n = 1对应于一个牛顿流体,而0 < n < 1是一种剪切稀化(假塑性流体和)吗n > 1代表一个剪切增稠流体(扩展)。
使用流变数据获得的值K和n,粘度可以计算任意剪切速率。然后穆迪摩擦因素计算最终计算通过管道压力损失。
宾汉塑性模型
非牛顿流体的宾汉塑性模型是另一种常见的粘度模型用于水力分析。这个模型指出,造成的剪切率给定剪切应力应用于流体可以用方程描述3。在哪里du / dy是剪切速率(或速度梯度),τ是应用剪切应力,Sy是屈服应力,钢筋混凝土是塑料粘度或刚度系数。
宾汉塑性模型描述η流体的表观粘度方程4。
在宾汉塑性模型中,一个值Sy的0会导致一个牛顿流体。一些液体可能会看到宾厄姆假塑性行为,剪切应力和剪切速率没有线性关系(通常与Herschel-Bulkley粘度模型建模)。
正确上浆泵BETVICTOR体育官网
流体粘度特性理解为泵是至关重要的。BETVICTOR体育官网旋转叶轮在泵应用流体的剪切速率。牛顿流体,不改变粘度剪切率的基础上,所以无论泵速,粘度保持不变。非牛顿流体,泵的速度直接影响粘度的流体被注入。对于大多数非牛顿流体,将高粘度之前开始流动,但一旦它开始移动,其粘度降低,减少所需的泵浦功率。想象番茄酱:厚的第一个瓶子里,但是一旦它开始移动,很容易倒。
大小泵通常是一个泵的问题是基于低粘BETVICTOR体育官网度的液体流动。固定的高粘度流体被忽视,导致水泵无法启动,因为液体太厚。BETVICTOR体育官网该泵功能弱小的全貌粘度是理解。一个低粘度也有不利影响泵由于滑动和低泵输出。因此,了解最小和最大粘度,在剪切速率粘度发生什么,泵将如何执行频谱的两端是很重要的。
水力建模软件可以协助瞬态计算非牛顿流体泵初创公司和旅行。这可以帮助工程师在上浆泵为一个不熟悉的液体。至于系统,循环回路和变频驱动器可以帮助克服常见问题最初非牛顿流体流动。这些变化可以包括在水力模型所以用户知道变化的有效性。
粘度是一个重要的流体特性理解和上浆泵在设计系统。BETVICTOR体育官网了解流体的粘度可以改变在不同切变率可以帮助用户避免安装不正确大小的泵。使用水力建模软件可以节省时间和金钱,提高准确性。