剪切速度
流速相對圓流道半徑的變化速度
流體的流動速度相對圓流道半徑的變化速度—剪切速度,其也可以稱之為剪切速率,主要和流體的溫度、粘度以及流體的類型有一定的關係,其中流體可以分為牛頓型流體和非牛頓型流體兩大類。
當頂板在力F的作用下以切線方向移動時(圖1),由於內聚力的作用,其下層的液層隨之移動,然後一層接一層地,第二層拉拽第三層,第三層拉拽第四層,依次類推。這一接力賽式動作,最後傳遞到固定底板。則剪切速率。
圖1 牛頓型流動中的定量關係
剪切速度
作用於物體單位面積切線方向上的力,稱為剪切應力,其符號為τ。作為流變模型,可將液體看作多層極薄液層堆積而成的長方體。它們充滿於兩塊平形板之間,其底板固定不動,而其他各層是能移動的。
剪切應力與剪切速率之比,稱為絕對黏度。其符號為η,是流體流動阻力的量度。
η=剪切應力/剪切速率
黏度在流變學上佔有重要地位,它往往隨著溫度、剪切應力、剪切速率、剪切歷程等的變化而變化,流變學上使用曲線表示其關係。
一個液體的剪切應力和剪切速率之間的關係,決定了其流動行為。以剪切應力為縱坐標,剪切速率為橫坐標的曲線圖,稱為流動特性曲線圖。以絕對黏度為縱坐標,剪切速率為橫坐標的曲線圖,稱為黏度特性曲線圖。液體的流動(黏度)特性曲線,可分為牛頓型和非牛頓型兩大類。
一種液體,在一定溫度下具有一定的黏度,在剪切速率變化時,黏度保持恆定,稱為牛頓型液體。許多塗料原料如水、溶劑、礦物油和低分子量樹脂溶液都是這種液體,然而塗料成品卻大都是非牛頓型的。牛頓型液體的流動和黏度特性曲線如圖2所示。
圖2牛頓型流體
當一個液體的黏度隨著剪切速度的變化而變化時,就稱為非牛頓型液體。其中黏度隨著剪切速率的增加而降低的液體,稱為假塑性液體。反之,黏度隨著剪切速率的增加而上升的液體,稱為膨脹型液體(如圖3所示)。
圖3 非牛頓型流體流動曲線