《化工流变绪论》PPT课件

《《化工流变绪论》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、化工流变学包永忠浙江大学化学工程联合国家重点实验室E-mail:yongzhongbao@zju.edu.cnTel:87951334,13857141949ChemicalRheology内容1绪论2流变学的数学基础3应力、应变及应变速率4流变学基本方程5流变测量基本原理6分散液的流变特性7聚合物黏弹性8黏弹性流体流变行为的表征和测定1.R.B.Birdetal.DynamicofPolymerLiquids,JohnWiely,1977,Vol.II(Chap.9)2.JohnJ.K..IntroductionofPolyme

2、rViscoelasticity,WilliamJ.M.,1983,JohnWiely&Sons3.金日光.高聚物流变学及其在加工中的应用，化学工业出版社，19864.尼尔生.聚合物流变学，中译本5.王凯.非牛顿流体的流动、混合和传热，浙江大学出版社，19886.王甲升.张量分析及其应用，高等教育出版社，19857.顾国芳.聚合物流变学基础，同济大学出版社，2000主要参考书1绪论1.1流变学(Rheology)研究材料流动和变形的科学其目的并不单纯看重力学行为，而看重不同物质的力学特性与结构之间的关系。流变学的历史：古代计时用沙

3、漏、水钟“万物皆流”(古希腊哲学家赫拉克里)16世纪伽里略提出液体具有内聚黏性概念17世纪胡克提出弹性固体的应力与应变的关系牛顿阐明液体阻力和剪切速率之间的关系18世纪泊肃叶方程流变学作为独立学科的创立(1928)：美国物理化学家宾汉巴勒斯坦土木工程师雷纳流动变形流变学液体固体软物质不可回复形变可回复形变耗散能量黏弹性储存能量有记忆效应无记忆效应松弛过程瞬间过程流变学的一个重要参数：时间标尺流变学发展受到力学、物理学和材料学等学科发展影响工业发展的迫切需要科学理论和计算水平的提高流变测试仪器的普及和发展流变学基础：流场(简单剪切、

4、小振幅振荡和拉伸流场)本构方程流变测量技术1.2流体的分类(按力学性质)流体完全流体黏性流体牛顿流体非牛顿流体纯黏性流体依时性流体黏弹性流体塑性流体假塑性流体胀塑性流体触变流体震凝流体1.2.1完全流体(perfectfluid)非压缩性，无黏性的理想流体,很小的外力能引起很大的流动,如液态氦(近似于完全流体)1.2.2牛顿流体：服从牛顿黏度定律:流体黏度vv+dvFFdxdyA剪切应力剪切应变切变速率1Pa·s=10poise(泊)=1000厘泊牛顿流动定律液体内部反抗流动的内摩擦力1.2.3非牛顿流体不服从牛顿黏度定律的所有

5、流体1.2.3.1纯黏性流体(狭义非牛顿流体)不含弹性、流动特性与过去所受的应力无关，即不存在时间依赖性的流体wuz(r)rz圆管中的剪切流动(a)塑性流体(宾汉流体)Ky—屈服应力pl塑性黏度(非沉降性浆料、涂料、黏土分散液、泥浆等)(b)假塑性流体n-流变常数n=1牛顿流体，n>1假塑性，n<1胀塑性.幂律流体m~流动行为指数，幂律指数Kpsu~稠度系数剪切应力增加表观黏度降低CMC、纸浆(40%)、淀粉糊、PVA等属于假塑性流体胀塑性流体剪切应力增加表观黏度增大高浓度的固体粒子悬浮液、水中的流沙、湿的粉体、油墨等液体流动

6、的类型类型牛顿流体非牛顿流体宾汉假塑性胀塑性触变和震凝性曲线公式n<1n>1实例小分子沥青高分子浓溶液高分子熔体颗粒填充高分子熔体PVC糊胶冻ShearrateShearstressShearrateShearstressShearrateShearstressShearrateShearstressTimeViscosity触变性震凝性1.2.3.2依时性非牛顿流体=f(t),=f(t)·触变流体时间增加内部结构被破坏，减小原因：分子缠结等触变流体的滞后现象回转黏度计中扭矩与时间的关系(b)震凝流体时间增加结构形成增加如

7、石膏糊(42%)，搅拌(40min)固体黏弹性流体既有黏性又有弹性的流体黏性----流体内部阻碍其产生相对运动的性质理想黏性体：当材料受到外力作用后，形变是随时间线性发展的，不能瞬间发展，形变不可逆。弹性----物体在除去使其产生形变的外力后即能恢复原状的性质理想弹性体：当材料受到外力作用后，平衡形变可以瞬间发生和完成，与时间无关，形变可逆。a应力~时间；b.理想弹性体，d.理想黏性体；e.黏弹体的应变~时间关系理想黏性体、理想弹性体和黏弹体的应变-时间关系如何表征形形色色非牛顿流体流变行为？一、把实验观察到的流变行为概括成一些物

8、质函数，它们可以由仪器测量；二、建立可以预示尚未观察到的流体行为的方程式。(1)连续介质力学理论，将物质看作是连续介质，描述介质对应力或应变(速率)的响应；(2)分子运动理论，从分子结构观点描述介质的行为，又称为结构流变学。1.3描述非牛顿流体流变