Was ist der Unterschied zwischen dynamischer und kinematischer Viskosität? In welchen Szenarien wird jede Messung verwendet?


Antwort 1:

Wie bereits erwähnt, ist die kinematische Viskosität

ν\nu

ist einfach die dynamische Viskosität

μ\mu

geteilt durch die Flüssigkeitsdichte

ρ\rho

.

Dies ist nun nützlich, wenn sie in verschiedenen dimensionslosen Parametern verwendet werden.

μ\mu

wird durch die Ableitung der Scherverformung bei der Scherspannung beschrieben

τ\tau

wird durch die Kraft über eine Querschnittsfläche beschrieben. Hier kann die dynamische Viskosität als das Verhältnis zwischen der Schergeschwindigkeit und der Scherspannung beschrieben werden.

μ\mu

ist nützlich zur Beschreibung des Verhaltens von Flüssigkeiten unter Stress. Hauptsächlich ist es nützlich, nicht-Newtonsche Flüssigkeiten zu beschreiben, indem man beobachtet, wie

μ\mu

ändert sich, wenn sich die Schergeschwindigkeit ändert.

ν\nu

ist viel nützlicher, wenn es in anderen dimensionslosen Zahlen wie der Reynolds-Zahl, der Prandtl-Zahl und der Schmidt-Zahl verwendet wird

Durch Kombinieren der Dichte und der viskosen Terme kann die Reynolds-Zahl besser als das Verhältnis der Trägheitskräfte zu den viskosen Kräften gesehen und beschrieben werden. Ebenso ist die Pradtl-Zahl die Beziehung zwischen der viskosen Rate und der thermischen Rate und die Schmidt-Zahl die viskose Rate gegenüber der Massendiffusionsrate.

Die Einheiten von

μ\mu

sind Pascalsekunden (kg / ms) gegenüber den Einheiten von

ν\nu

welche sind

m2/sm^2/s

. Infolgedessen sind die Einheiten der kinematischen Viskosität analog zur thermischen Diffusionsfähigkeit,

α\alpha

und die Massendiffusionsfähigkeit,

DD

Dies ermöglicht es uns, die kinematische Viskosität als Impulsdiffusionsvermögen zu beschreiben.

Nach dieser Vorstellung ist die Impulsdiffusionsfähigkeit ein Maß für die Geschwindigkeit, mit der der Impuls gedämpft wird. Klassische Beispiele sind niedrige Reynolds-Zahlen (wie biologische Systeme der Mikrofluidik). Wenn der Flüssigkeitsfluss stoppt, wird der Impuls des Objekts schnell gedämpft und das Objekt stoppt. Umgekehrt wird bei hohen Reynolds-Zahlen, auch bekannt als niedrige kinematische Viskosität (im turbulenten Bereich), wenn der Flüssigkeitsfluss stoppt, der Impuls weiter übertragen und die Flüssigkeitsbewegung fortgesetzt.



Antwort 2:

Die Viskosität ist per Definition der Strömungs- und Scherwiderstand eines Öls. Dies ist die kritischste physikalische Eigenschaft des Öls, da es sowohl die Verschleißrate als auch die Kraftstoffeffizienz beeinflusst. Wenn Öl die Temperatur erhöht, sinkt die Viskosität, was bedeutet, dass es schneller oder leichter fließt.

Die Viskosität eines Schmieröls wird typischerweise auf zwei Arten gemessen und definiert, entweder basierend auf seiner kinematischen Viskosität oder seiner absoluten (dynamischen) Viskosität. Während die Beschreibungen ähnlich erscheinen mögen, gibt es wichtige Unterschiede zwischen den beiden.

Die häufig verwendete Maßeinheit ist Centi-Stokes, aber die korrekte SI-Maßeinheit ist mm2 / s.

Stellen Sie sich vor, Sie füllen ein Becherglas mit Turbinenöl und ein anderes mit einem dicken Getriebeöl. Welches fließt schneller aus dem Becher, wenn es auf die Seite gekippt wird? Das Turbinenöl fließt schneller, da die relativen Durchflussraten von der kinematischen Viskosität des Öls abhängen.

Betrachten wir nun die absolute Viskosität. Um die absolute Viskosität zu messen, setzen Sie einen Metallstab in die gleichen zwei Becher. Verwenden Sie den Stab, um das Öl zu rühren, und messen Sie dann die Kraft, die erforderlich ist, um jedes Öl mit der gleichen Geschwindigkeit zu rühren. Die zum Rühren des Getriebeöls erforderliche Kraft ist größer als die zum Rühren des Turbinenöls erforderliche Kraft. Aufgrund dieser Beobachtung könnte es verlockend sein zu sagen, dass das Getriebeöl mehr Kraft zum Rühren benötigt, da es eine höhere Viskosität als das Turbinenöl hat. In diesem Beispiel wird jedoch der Strömungs- und Scherwiderstand des Öls aufgrund innerer Reibung gemessen. Daher ist es korrekter zu sagen, dass das Getriebeöl eine höhere absolute Viskosität als das Turbinenöl aufweist, da zum Rühren mehr Kraft erforderlich ist das Getriebeöl.

Die Angabe der Viskosität eines Öls ist bedeutungslos, es sei denn, die Temperatur, bei der die Viskosität gemessen wurde, ist definiert. Typischerweise wird die Viskosität bei einer von zwei Temperaturen angegeben, entweder 40 ° C (100 ° F) oder 100 ° C (212 ° F). Bei den meisten Industrieölen ist es üblich, die kinematische Viskosität bei 40 ° C zu messen, da dies die Grundlage für das ISO-Viskositätsklassifizierungssystem (ISO 3448) ist. Ebenso werden die meisten Motoröle typischerweise bei 100 ° C gemessen, da das SAE-Motorölklassifizierungssystem (SAE J300) auf die kinematische Viskosität bei 100 ° C bezogen ist. Zusätzlich reduzieren 100 ° C den Anstieg von Messstörungen bei Motorölrußverunreinigungen.



Antwort 3:

Da Sie erwähnt haben, dass Sie mit der theoretischen Definition vertraut sind, gebe ich nur eine

intuitive Übersicht

auf sie anhand von Beispielen.

Dynamische Viskosität oder absolute Viskosität:

Kraft, die erforderlich ist, um das Fluid mit einer Geschwindigkeit von 1 m / s fließen zu lassen.

Wie Sie wissen, entspricht dies nach dem Newtonschen Viskositätsgesetz dem Verhältnis von Scherspannung und Dehnungsrate. Um eine Dehnungsrate von 1 m / s zu erhalten, wird die Belastung durch eine Eigenschaft namens "Viskosität" beantwortet.

Experiment:

Geben Sie einen Tropfen dickes Öl oder eine Paste aus einem solchen Flugzeug.

Drücken Sie den Tropfen mit einem flachen Uhrglas vertikal von oben und verteilen Sie ihn so weiter. (Sie können ein beliebiges flaches Objekt verwenden, mit der Ausnahme, dass ein transparentes Objekt die Erweiterung des Tropfens ermöglicht.) Drücken Sie nun langsam auf den Tropfen, der sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit (z. B. 1 m / s) nach außen ausbreitet. Führen Sie nun den gleichen Test mit einer viel dünneren Flüssigkeit wie Wasser durch.

Ergebnis:

Sie benötigen mehr Kraft, um eine dickere Flüssigkeit mit der gleichen Geschwindigkeit wie die dünnere Flüssigkeit zu verteilen.

Kinematische Viskosität (m ^ 2 / s):

Fläche, um die sich eine Flüssigkeit ausbreitet, wenn sie pro Zeiteinheit auf eine Oberfläche gegossen wird.

Experiment:

Zeichnen Sie einen Kreis auf eine Oberfläche.

Nehmen Sie nun eine dicke Flüssigkeit (z. B. Rizinusöl) und gießen Sie sie langsam auf die Mitte des Kreises auf der Oberfläche. Wiederholen Sie den Versuch mit einer dünnen Flüssigkeit (z. B. Wasser) der gleichen Menge und Zeit.

Ergebnis:

Dickere Flüssigkeit fließt langsamer und benötigt mehr Zeit, um den Kreisbereich abzudecken.

Letzte Analogie:

Für eine dickere Flüssigkeit ist die dynamische Viskosität hoch und die kinematische Viskosität niedrig.

Für eine dünnere Flüssigkeit ist die dynamische Viskosität niedrig und die kinematische Viskosität hoch.

Anwendungen:

  • Dynamische Viskosität: Wenn die Fähigkeit der Flüssigkeit durch die Kraft bestimmt wird, der sie standhalten kann.
  • Beispiele: In Hydraulik verwendete Flüssigkeit, Schmiermittel zur Vermeidung von Reibung (Lager, Dichtungen usw.)
  • Kinematische Viskosität: Wenn Flüssigkeit anhand ihrer Fließfähigkeit, Parameteränderung mit der Höhe usw. beurteilt wird.
  • Beispiele: In Rohren fließende Flüssigkeiten und alles, was mehr Bewegung von einem Punkt zum anderen erfordert.

Wenn wir Viskosität sagen, ist es im Allgemeinen dynamische Viskosität. Es wird meistens verwendet.

Bildquelle:

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Antwort 4:

Ich werde mit dem Begriff selbst beginnen ..

VISKOSITÄT:

Es ist das Maß für den Innenwiderstand eines Fluids, der durch die Bewegung einer Fluidschicht über eine andere benachbarte Fluidschicht verursacht wird.

DYNAMISCH:

Es ist derjenige, der sich mit Bewegung unter Berücksichtigung der Bewegungsursache (äußere Kraft) befasst.

KINEMATISCH:

Es ist diejenige, die sich mit Bewegung befasst, ohne die Ursache für Bewegung außer der Gravitationskraft zu berücksichtigen.

Jetzt,

Dynamische Viskosität:

Es ist das Maß für den Innenwiderstand von Flüssigkeit unter Berücksichtigung der äußeren Kräfte, die die Bewegung von Flüssigkeit verursachen.

Kinematische Viskosität: (KV)

Es ist das Maß für den Innenwiderstand von Flüssigkeit, wenn außer der Schwerkraft keine äußere Kraft wirkt.

KV = dynamische Viskosität / Dichte der Flüssigkeit

HINWEIS:

Zwei verschiedene Flüssigkeiten können die gleiche dynamische Viskosität haben, haben jedoch aufgrund des Dichteunterschieds nicht die gleiche kinematische Viskosität.



Antwort 5:

Die kinematische Viskosität ist die dynamische Viskosität geteilt durch die Dichte. Was es physikalisch impliziert - Dynamische Viskosität oder einfach Viskosität ist eine Eigenschaft, durch die das Fluid verlangsamt wird und andererseits die Dichte versucht, den Impuls aufrechtzuerhalten. Es ist also wie ein Wettbewerb zwischen dem Widerstand der Viskosität und der Trägheit der Dichte, und die kinematische Viskosität ist ein Indikator dafür, wer im Wettbewerb stärker abschneiden wird.



Antwort 6:

Ich werde mit dem Begriff selbst beginnen ..

VISKOSITÄT:

Es ist das Maß für den Innenwiderstand eines Fluids, der durch die Bewegung einer Fluidschicht über eine andere benachbarte Fluidschicht verursacht wird.

DYNAMISCH:

Es ist derjenige, der sich mit Bewegung unter Berücksichtigung der Bewegungsursache (äußere Kraft) befasst.

KINEMATISCH:

Es ist diejenige, die sich mit Bewegung befasst, ohne die Ursache für Bewegung außer der Gravitationskraft zu berücksichtigen.

Jetzt,

Dynamische Viskosität:

Es ist das Maß für den Innenwiderstand von Flüssigkeit unter Berücksichtigung der äußeren Kräfte, die die Bewegung von Flüssigkeit verursachen.

Kinematische Viskosität: (KV)

Es ist das Maß für den Innenwiderstand von Flüssigkeit, wenn außer der Schwerkraft keine äußere Kraft wirkt.

KV = dynamische Viskosität / Dichte der Flüssigkeit

HINWEIS:

Zwei verschiedene Flüssigkeiten können die gleiche dynamische Viskosität haben, haben jedoch aufgrund des Dichteunterschieds nicht die gleiche kinematische Viskosität.



Antwort 7:

1. Die dynamische Viskosität ist der quantitative Ausdruck des Strömungswiderstands der Flüssigkeit, während die kinematische Viskosität das Verhältnis der viskosen Kraft der Flüssigkeit zur Trägheitskraft ist.

2. Die dynamische Viskosität wird entweder durch 'µ' oder 'n' symbolisiert, während die kinematische Viskosität mathematisch durch 'v' symbolisiert wird.

3. In einem CGS-Einheitensystem befindet sich die dynamische Viskosität in einer Einheit namens "Poise", die dem Namen von Jean Louis Marie Poiseuille entnommen ist, während die kinematische Viskosität in "Stokes" (St) oder Centistokes (ctsk oder cSt) ausgedrückt wird. , die nach George Gabriel Stokes benannt sind.

4. Die dynamische Viskosität wird manchmal als absolute Viskosität oder nur als Viskosität bezeichnet, während die kinematische Viskosität manchmal als Diffusionsvermögen des Impulses bezeichnet wird.



Antwort 8:

Newtonsche Flüssigkeiten haben eine inhärente Viskosität, die sich nicht ändert, wenn Sie die auf die Flüssigkeit ausgeübte Kraft ändern. Diese inhärente Viskosität kann leicht und genau mit einer Kapillarvorrichtung gemessen werden, wobei die Schwerkraft verwendet wird, um die Flüssigkeit zu bewegen.

Andererseits weisen nicht-newtonsche Flüssigkeiten große Viskositätsschwankungen auf, die auf der ausgeübten Kraft beruhen. Diese Tests erfordern Instrumente wie Rotationsviskosimeter, die Änderungen über die Zeit und über einen Bereich von aufgebrachten Kräften messen können.

Um zwischen diesen beiden Arten von Flüssigkeiten zu unterscheiden:

Dynamische Viskosität: Viskosität in Bezug auf die äußere Kraft, die auf nicht-newtonsche Flüssigkeiten ausgeübt wird.

Kinematische Viskosität: Eigenviskosität von Newtonschen Flüssigkeiten, die sich bei Änderung der aufgebrachten Kraft nicht ändert.

Obwohl dieser Vergleich nicht erschöpfend ist, hoffe ich, dass er zum besseren Verständnis der Unterschiede zwischen dynamischer Viskosität und kinematischer Viskosität dient.