液体黏度的计算

1．密度

液体单位体积V的质量m称为液体的密度ρ，即

ρ＝m/V 　（2－1）

液压油的密度随压力的增加而增大，随温度的升高而减少，但变动值很小，可以忽略不计。一般液压油的密度是900kg/m3，水的密度是1 000kg/m3。

2．可压缩性

液体受压力作用而发生体积变化的性质称为液体的可压缩性。液体的压缩性可用体积压缩系数κ表示。

体积压缩系数κ的倒数，称为液体的体积弹性模量，以Κ表示，即

Κ＝1/κ

液压油的体积弹性模量Κ值反映液体抵抗压缩能力的大小，与温度、压力及油液中的空气含量有关，故要减少液压油中的空气含量。

20℃时，液压工作介质体积弹性模量Κ＝（1．4～3．45）×109Pa，因数值很大，一般情况下，可以认为液体是不可压缩的。但是，在高压、受压体积较大或对液压系统进行动态分析时，就需要考虑液体可压缩性的影响。因含有空气和水，一般石油基液压油的体积弹性模量Κ取（0．7～1．4）×109Pa。

3．黏性

液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力要阻止分子间的相对运动而产生一种内摩擦力，这种特性称为液体的黏性。

液体只有在流动（或有流动趋势）时才会呈现出黏性，静止液体是不会呈现黏性的。如图2－1所示，在两平面板间充满流动的液体，下平板固定不动，上平板以匀速v运动，由于液体的黏性，紧贴下平板的液体层速度为零，紧贴上平板的液体层速度为v，中间各液层的速度近似呈线性分布。

图2－1 液体的黏性

牛顿在实验中总结出：液体流动时相邻液层间的内摩擦力F与液层间接触面积A、速度梯度du/dy成正比，即

式中：μ为比例常数，称为黏性系数或动力黏度。以τ表示切应力，即单位面积上的内摩擦力为

这就是牛顿的液体内摩擦定律。黏性表征了液体抵抗剪切变形的能力。

液体的黏性大小用黏度来表示，黏度的表示方法有动力黏度μ、运动黏度ν和相对黏度。

1）动力黏度μ

式（2－4）中μ为表征液体黏性的内摩擦系数，它是由液体种类和温度决定的比例系数。

系数μ表示液体黏度的大小，称为动力黏度，或称绝对黏度。

动力黏度μ的物理意义是指液体在单位速度梯度下流动时单位面积上产生的内摩擦力。动力黏度的单位为Pa·s（帕·秒，N·s/m2）。CGS（物理单位制）中μ单位为P（泊）。

1Pa·s＝10P＝1 000cP

2）运动黏度ν

液体的动力黏度μ与其密度ρ的比值，称为液体的运动黏度ν，即

运动黏度的单位为m2/s。CGS中的单位为St（斯），换算关系为

1m2/s＝104St（斯）＝106cSt（厘斯）

运动黏度ν无物理意义，习惯上常用它来标志液体黏度，国际标准化组织ISO规定统一采用运动黏度来表示油液的黏度等级。我国按国标GB/T 3141—1994的规定，牌号是以40℃时液压油运动黏度中心值（以mm2/s计）为黏度等级来表示。例如，牌号为L－HL32的普通液压油在40℃时运动黏度的中心值为32mm2/s。

3）相对黏度

相对黏度又称条件黏度，是按一定的测量条件制定的。根据测量的方法不同，可分为恩氏黏度°E、赛氏黏度SSU、雷氏黏度Re等。我国和德国等国家采用恩氏黏度。

4．其他性质

（1）液体的黏度随液体的温度和压力变化而变化。液压油的黏度对温度的变化十分敏感。温度升高时，黏度成比例下降。在液压技术中，希望工作液体的黏度随温度变化越小越好。黏

度随温度变化的特性，可以用黏度－温度曲线表示，即黏温特性，如图2－2所示。

图2－2 黏度与温度的关系

1—普通液压油（石油基）；2—高黏度指数液压油（石油基）；3—水包油乳化液；4—水－乙二醇液；5—磷酸酯液

（2）液压油的压力增大时，黏度增大，但影响很小，通常忽略不计。

（3）液体的物理性质还有比热容（单位质量的物体改变单位温度时所吸收或释放的内能）、导热系数、流动点（比凝固点低2．5℃的温度称为流动点）与凝固点、闪点（明火能使油面上油蒸气闪燃，但油本身不会燃烧的温度）与燃点（使油液能自行燃烧的温度）、润滑性（在金属摩擦表面形成牢固油膜的能力）等。

（4）液体的化学性质有热稳定性、氧化稳定性、水解稳定性、相容性（对密封材料、涂料等非金属材料的化学作用程度，如不起作用或很少起作用则相容性好）和毒性等。