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什么是牛顿流体和非牛顿流体?

作者: 美国MILLER米勒阀门中国运营中心 时间:2023-03-17 10:03:06 阅读:75

了解牛顿或非牛顿流体特性会影响泵设备的尺寸和选择。

我们的应用工程师和销售团队了解粘度会影响卫生、工业、水和废水、纸浆和造纸以及组织应用的泵和尺寸。  

让我们的专家澄清最常见的问题之一,即“牛顿流体和非牛顿流体之间有什么区别?”

所有流体都可以分为两种基本类型,牛顿流体和非牛顿流体。

牛顿流体

牛顿流体是一种特殊的流体,其黏度随剪切速率的变化而保持不变。这意味着,无论是低剪切速率还是高剪切速率下,牛顿流体的黏度都保持不变。

这种流体的名称来自于英国科学家艾萨克·牛顿,他最早研究了流体的黏度和剪切力之间的关系。牛顿流体是一种理想化的模型,因为实际上很少有流体完全符合这个模型。

一些常见的牛顿流体包括水、空气、甘油等。这些流体在常温下的黏度都是固定的,并且随着温度的变化而有所改变。在牛顿流体中,剪切力与剪切速率之间的关系是线性的,这意味着它们遵循牛顿定律。

相比之下,非牛顿流体则具有更复杂的流动特性,其黏度随剪切速率和剪切应力的变化而发生变化。例如,一些非牛顿流体包括膨胀的泡沫、塑性流体、粘弹性流体等。这些流体在工业和生物学等领域中有着广泛的应用。

例子:

  • 矿物油

  • 汽油

  • 酒精

非牛顿流体

非牛顿流体是一种黏度随剪切速率和/或剪切应力变化的流体,这与牛顿流体不同。非牛顿流体通常可以分为以下几类:

  1. 塑性流体:这种流体具有一定的刚性,需要超过一定的应力或剪切速率才能流动,称为流变点或屈服点。一旦超过了这个点,流体就会开始流动,并且其黏度会随着剪切速率的增加而逐渐降低。例子包括泥浆、糨糊等。

  2. 粘弹性流体:这种流体既具有粘性,又具有弹性。它们可以在受力后快速回复形态,例如某些聚合物溶液、血液等。粘弹性流体的黏度随剪切速率增加而增加,但其弹性也会随之增加。

  3. 屈服型流体:这种流体在流动前需要克服一定的剪切应力,这个应力称为屈服应力。一旦流动开始,黏度就会随着剪切速率的增加而下降。例子包括某些涂料和化妆品。

  4. 假塑性流体:这种流体类似于塑性流体,但不需要特定的屈服点。相反,它们在低剪切速率下具有高黏度,但随着剪切速率的增加,其黏度会迅速降低。例子包括某些高分子物质。

非牛顿流体具有广泛的应用,例如在食品、药品、化妆品、油漆、涂料等工业中,都有着重要的应用价值。

此图表显示了粘度如何随施加到流体的剪切量或应力的变化而变化。

膨胀粘度与假塑性粘度


  • 流变性 - 流变性与膨胀性非常相似,因为当施加剪切时,粘度会增加。这里的区别在于粘度增加是时间相关的。例如:

    • 石膏膏

    • 奶油

  • 触变性 -具有触变性的流体在施加剪切时粘度会降低。这也是一个时间相关的属性。例如:

    • 化妆品

    • 沥青

    • 胶水



该图表显示了随着时间的推移施加到流体的剪切力的粘度如何变化。

流变性与触变性粘度


为什么你需要知道区别?充分了解您正在传输、混合或泵送的流体的特性非常重要,因为粘度在确定和选择设备时起着重要作用。了解它如何对剪切作出反应将帮助您正确确定和选择它接触的所有设备。