服從牛頓粘性定律的流體,稱為牛頓型流體,所有氣體和大多數(shù)液體都屬于這一類。 |
由前已知,牛頓粘性定律的表達(dá)式為: |
(1-24a)
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根據(jù)速度的定義,可將速度梯度改寫為: |

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凡不遵循牛頓粘性定律的流體,統(tǒng)稱為非牛頓型流體,非牛頓型流體在化工過程中亦屬常見。這里僅簡述非牛頓型流體的分類和特性,更多的內(nèi)容可參閱有關(guān)方面的專著。 |

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圖1-13 牛頓流體與非牛頓流體的流變圖
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根據(jù)流體的流變方程式或流變田,可將非牛頓型流體分類如下: |

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以下按上述分類次序,對各種流體作扼要介紹。 |
一、與時間無關(guān)的粘性流體 |
對于與時間無關(guān)的粘性流體,在流變圖上的τ對du/dy關(guān)系曲線或者是通過原點(diǎn)的曲線,或者是不通過原點(diǎn)的直線,如圖1-13中的b、c、d諸線所示。這些關(guān)系曲線的斜率是變化的。因此,對與時間無關(guān)的粘性流體采說,粘度一詞便失去意義。但是,這些關(guān)系曲線在任一特定點(diǎn)上也有一定的斜率,故與時間無關(guān)的粘性流體在指定的剪切速率下,有一個相應(yīng)的表觀粘度值,即: |
(1-28)
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圖1-13中b、c、d曲線所代表的流體,其表觀粘度μa都只隨剪切速率而變,和剪切力作用持續(xù)的時間無關(guān),故稱為與時間無關(guān)的粘性流體,又可分為: |
(1)假塑性(Pseudoplastic)流體 這種流體的表觀粘度隨剪切速率的增大而減小,τ對γ的關(guān)系為一向下彎的曲線,該曲線可用指數(shù)方程來表示: |
(1-29)
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大多數(shù)與時間無關(guān)的粘性流體屬于此類型,其中包括聚合物溶液或熔融體、油脂、淀粉懸浮液、蛋黃漿和油漆等。 |
(2)漲塑性(dilatant)流體 與假塑性流體相反,這種流體的表觀粘度隨剪切速率的增大而增加,τ對γ的關(guān)系為一向上彎的曲線,如圖1-13曲線c所示,該曲線的方程式仍可用式(1-29)來表示,但式中的n>1。 |
漲塑性流體比假塑性流體少得多,如玉米粉,糖溶液,濕沙和某些高濃度的粉末懸浮液等均屬此類流體。 |
(3)賓漢塑性(Bingham plastic)流體 這種流體的τ-γ關(guān)系如圖1-13的直線d所示,它的斜率固定,但不通過原點(diǎn),該線的截距τ0稱為屈服應(yīng)力。這種流體的特性是在當(dāng)剪應(yīng)力超過屈服應(yīng)力之后才開始流動,開始流動之后其性能象牛頓型流體一樣。屬于此類的流體有紙漿、牙膏和肥皂等。 |
塑性流體的流變特性可表示為: |
(1-30)
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二、與時間有關(guān)的粘性流體 |
在一定剪切速率下,表觀粘度隨剪切力作用時間的延長而降低或升高的流體.剛為與時間有關(guān)的粘性流體,其可分為: |
(1)觸變性(thixotropic)流體 這種流體的表觀粘度隨剪切力作用時間的延長而降低,屬于此類流體的如某些高聚物溶液,某些食品和油漆等。 |
(2)流凝性(Rheopectic)流體 這種流體的表觀粘度隨剪切力作用時間的延長而增高,此類流體如某些溶膠和石膏懸浮液等。 |
三、粘彈性(Viscoelastic)流體 |
此類流體是介于粘性流體和彈性固體之間,它們同時表現(xiàn)出粘性和彈性。在不超過屈服強(qiáng)度的條件下,剪應(yīng)力除去以后,其變形能部分地復(fù)原。屬于此種流體的有面粉團(tuán)、凝固汽油和瀝青等 |