液体农业物料的流变特性

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1、第三章液体农业物料的流动特性主要内容第一节液体农业物料的流动特性第二节液体农业物料流动性质的测定第一节液体农业物料的流动特性一、牛顿流体及其粘度二、准粘性流体和表观粘度三、塑性流体和准塑性流体四、触变性和胶变性流体基本概念：液体农业物料是指在重力作用下会产生流动并且不能保持其形状的物料，当然有些物料与其自身温度的关系密不可分，在某些温度情况下是液体，而在其它情况下可能就是固体。在设计和选择各种液体农业物料如蜂蜜、苹果酱、牛奶等加工和输送设备时必须首先了解这些物料的流动性质。各种液体农业物料可呈现出截然不同的流动特性。同一种液体农业物料在不

2、同的加工过程中如加热、冷却和浓缩等，其流动特性会发生很大变化。在设计这些加工工艺时我们必须考虑流动特性的变化。本章主要讨论各种液体农业物料和食品的流动特性及其测定方法。第一节液体农业物料的流动特性流动曲线各种液体的流动特性可用流动曲线表示,流动曲线是表示液体所受剪切应力和剪切速率之间的函数关系。它一般以纵坐标表示剪切应力，横坐标表示剪切速率所绘制成的关系曲线。粘性流动塑性流动在给定温度和剪切速率时，物料的剪切应力为常数，它不随时间而变化。在给定温度和剪切速率时，物料的剪切应力不是常数，它随时间而变化牛顿流体非牛顿流体一、牛顿流体及其粘度牛

3、顿流体的定义:当液体的流动曲线为通过座标原点的一条直线时，我们把具有这种流动性质的液体称作牛顿流体。:粘度或粘性系数粘度单位为PaS，粘度数值上等于单位速度梯度下流体所受的剪应力。所有气体都是牛顿流体。实验发现，纯液体及简单的溶液大多是牛顿液体。一、牛顿流体及其粘度一、牛顿流体及其粘度由于牛顿流体的流动曲线是通过座标原点的直线，因此在任一剪切速率下求得的(即粘度)均为恒定值。如前所述，牛顿流体可通过求任意剪切速率下的剪切应力而求粘度。反之，若已知粘度值，则可知该直线与横座标的夹角(tgθ＝η)，因此该流体的流动性就充分得到了说明。一、牛顿

4、流体及其粘度一、牛顿流体及其粘度粘度与温度的关系液体的粘度是随温度而变的。在粘度测定中要注意保持一定的温度，面且必须准确地求得测定粘度时的温度，其温度变化应控制在±0.1℃范围内。液体的粘度是随温度增加而变小，并可用以下经验公式表示:T:绝对温度，A和B是液体的常数。一般而言，温度每改变1℃，粘度约改变2%。有些物质的粘度变化较大的，如当温度从20℃变为21℃时，蓖麻油粘度约变化8%，沥青约变化30%。甘油在25℃时粘度为0.95PaS，而在20℃时为1.49PaS。气体的粘度是随温度升高而增大。二、准粘性流体和表观粘度基本概念:如果液体

5、的剪切应力和剪切速率的关系是通过坐标原点的一条曲线时，则这种液体称为准粘性流体。K----稠度指数，该值越高，表示流体越稠n----流动特性指数n<1：假塑性流体n=1:牛顿流体n>1:胀流性流体K、n的值均由实验确定二、准粘性流体和表观粘度假塑性液体是一种经常遇到的非牛顿流体。蛋黄酱、血液、某些蜂蜜、番茄酱、果酱及其高分子物质溶液都是假塑性流体。一般，高分子溶液浓度越高或高分子物质分子越大，则假塑性越显著。浓淀粉溶液、某些蜂蜜等为胀流性流体。表3-3为一些物料稠度指数K和流动特性指数n的值。二、准粘性流体和表观粘度在非牛顿流体场合，剪切

6、应力和剪切速率之比是随剪切速率(或剪切应力)而变的。虽然可以通过测定对应于某一剪切速率下的剪切应力而求此比值，但此值与牛顿流体粘度意义不同。如图3—3所示，测定对应于，……这些剪切速率下的剪切应力，用与牛顿流体的场合相同的方法求粘度时，则得、、……。表观粘度由图可见，在较低剪切速率下测定表现粘度时假塑性流体表现粘度值最大，而在较高剪切速率下测定表观粘度时胀流性流体表观粘度值最大。因此，在测定非牛顿流体时，虽然可测定剪切速率下的剪切应力而求，但这不过是求得某一剪切速率下的表观粘度，而且只用这个值是不能判别其它剪切速率下的流动性。对于这样的流

7、体必须在一个较大范围内测定表现粘度才能确定流体的流动性质。三、塑性流体和准塑性流体塑性流动的流体只有当受到的剪切应力超过流体的屈服应力时，流体才会产生流动。因此，它的流动曲线是不通过座标原点的。如果流体开始流动以后，剪切应力和剪切速率为直线关系时，我们把这种流体称为塑性流体或宾汉姆流体，如图3-5所示。象干酪和巧克力酱等接近这种性质。塑性流体的流动曲线可用宾汉姆关系式表示::塑性粘度:屈服应力三、塑性流体和准塑性流体如果流体开始流动以后，剪切应力和剪切速率的关系是一条曲线时，则这种流体称作准塑性或非宾汉姆流体，如图3—6所示。同样的，根据

8、曲线形状不同又可分为假塑性的准塑性流体和胀流性的准塑性流体。:屈服应力:稠度指数:流动特性指数食品中苹果酱、番茄泥，奶油等具有这种流动性质。三、塑性流体和准塑性流体四、触变性和胶变性流体触变性