粘温特性
FLUENT之粘温特性
FLUENT之粘温特性“流场因粘性而美丽，因粘性而神秘，而我因你的存在而更有价值。
——不知所谓”一、什么叫流体粘性粘性流体粘性效应不可忽略的流体。
自然界中的实际流体都是具有粘性，所以实际流体又称粘性流体，是指流体质点间可流层间因相对运动而产生摩擦力而反抗相对运动的性质。
而温度对流体粘度属性又有着不可忽略的影响，流体粘度关于温度的属性称为粘温特性。
Fluent提供了多种粘温特性模型。
而粘温特性在一些仿真方面又显得极其重要，如音障、音爆、马赫环、空化等可压缩仿真，因此了解一定的粘温特性模型对于仿真而言极其重要。
Fluent提供了两种粘温特性物理模型萨瑟兰、幂律定理，而每种形式下又分为两系数和三系数形式以供用户参考使用。
二、Sutherland粘度定律Sutherland粘度定律是由Sutherland（1893）的动力学理论使用理想的分子间力势得出的。
使用两个或三个系数来指定公式。
具有两个系数的萨瑟兰定律的形式为其中μ为粘度，单位kg/m-s；T是静温，K；C1、C2为系数，对于中等温度和压力的空气而言，C1=1.458e-6 kg/m-s-k^0.5,C2=110.4k.三、粘度幂律定理对于流体粘度的另一种近似估算为粘度幂律定理。
对于中等温度的稀薄气体，这种形式被认为比萨瑟兰定律的精度略低（只是略低，别瞎想）。
具有两个系数的幂律粘度定律的形式为：其中μ为粘度，μ0为参考粘度，单位均为kg/m-s；T是静温，T0为参考静温，单位均为K；对于中等温度和压力的空气而言，μ0=1.716e-5；T0=273K，n=2/3。
四、总结粘度、温度对于仿真结果的影响在一些特定的领域里非常关键，比如马赫环、激波、音障等领域。
最近一个小伙伴在和我讨论马赫环时，就发现流体温度对于马赫环的形态影响非常大，甚至如果温度撇开现实随意设定可能会导致马赫环模拟失败。
另外在一些流体形态的研究方面，或者高温、高压、高流速的情况下，粘温特性不可不考虑。
液压工程手册
《液压工程手册》，机械工业出版社出版（北京阜成门外百万庄南街一号，北京市书刊出版业营业许可证出字第117号），1990年4月北京第一版，1990年4月北京第一次印刷。
雷天觉主编，北京市印刷一厂印刷，新华书店北京发行所发行，新华书店经售。
定价74.00元。
元件篇5.工作介质5.1 液压系统对工作介质的一般要求--------------------------------------------------------------------------------------------3175.1.1 对工作介质粘度的要求粘度是选择工作介质的首要因素。
对一定的液压系统，只能应用粘度变化范围有限的工作介质才能正常工作。
在相同工作压力下，粘度过高，各部件运动阻力增加，温升快，泵的自吸能力下降，同时，管道压力降和功率损失增大。
反之，粘度过低会增加泵的容积损失，并使油膜支承能力下降，而导致摩擦体间产生干摩擦。
所以，在给定的运动条件下，工作介质对不同的液压元件和装置要具有合适的粘度范围，同时在温度、压力变化下和剪切力作用下，油的粘度变化均要小。
5.1.2 润滑性为了提高比功率，液压系统和元件发展趋向是高压、高转速。
在这样的条件下，液压元件内部摩擦副在高负荷或其他工作状况（如启动或停车）下，多数处于边界润滑状态。
因此，为减少各类磨损，要求工作介质对元件的摩擦副有良好的润滑性。
5.1.3 氧化安定性工作介质与空气接触，特别是在高温、高压下容易氧化、变质。
氧化后酸值增加会增强腐蚀性，氧化生成的粘稠状物质会堵塞滤器，妨碍部件的动作以及降低系统效率。
因此，要求它具有良好的氧化安定性。
5.1.4 剪切安定性工作介质通过液压元件的狭隘通道（节流间隙或阻尼孔）时，要经受剧烈的剪切作用，会使一些聚合型增粘剂高分子断裂，造成粘度永久性下降，在高压、高速时，这种情况尤为严重。
为延长使用寿命，要求剪切安定性好。
5.1.5 防锈和抗腐蚀性液压元件的各种金属零件，在溶解于工作介质中的水分和空气的作用下，精加工表面会发生锈蚀。
石油加工概论习题答案
石油加工概论习题一. 名词解释馏程：每个馏分的沸点范围简称为馏程或沸程馏分：就是按照组分沸点的差别将原油“切割”成若干“馏分”馏分组成：馏分常冠以汽油、煤油、柴油、润滑油等石油产品的名称，馏分并不是石油产品，石油产品要满足油品规格的要求，还需将馏分进行进一步加工才能成为石油产品。
各种石油产品在馏分范围之间有一定的重叠。
初馏点：将100ml试油置于规定仪器中．按规定条件加热蒸馏，流出第一滴冷凝液时的气相温度称为初馏点终馏点：蒸馏最终所达到的最高气相温度称为干点(汽油)或终馏点(煤、柴油)。
体积平均沸点：是馏程的10％、30％、50％、70％和90％五个馏出温度的算术平均值。
临界状态：汽、液相互相转化时，既没有体积变化，也没有热效应产生，汽相和液相具有相同的密度，此时称为临界状态。
临界常数：亦称临界参量。
它是临界温度、临界压强和临界体积的统称。
不同物质的常数值不同。
临界点：一种热力学状态，此时在最高可能温度下物质的液态和气态可以平衡共存。
密度：是单位体积内物质在真空中的质量比重：物质干燥完全密实的重量和4℃时同体积纯水的重量的比值。
比重指数：ISO标准和我国石油产品的GB标准中表示粘温性能的指标。
特性因数K：在研究各族烃类性质时，人们发现以绝对温度。
R表示的烃类沸点与相对密度d15.615.6成直线关系，不同族烃类的直线斜率不同，定义此斜率为特性因数K。
粘温特性：油品随温度变化的性质粘温指数：VI是ISO标准和我国石油产品的GB标准中表示粘温性能的指标。
浊点：油在规定仪器，条件下冷却，开始出现混浊的最高温度结晶点：油在规定仪器，条件下继续冷却，肉眼可见的结晶最高温度。
低温流动性:是显著影响石油产品在冬季、室外、高空等低温条件下使用、输送和储存等方面的使用性能。
凝点：在实验规定条件下，试管倾斜４５°，一分钟后液面不移动的最高温度闪点：指可燃性液体(如烃类及石油产品)的蒸气同空气的混合物在有火焰接近时，能发生闪火(一闪即灭)的最低油温。
液压油牌号 粘度转换 粘温特性
n--指数，见下表：
ºE40
1.27
1.77
2.23
2.65
4.46
6.38
8.33
10
11.75
v40(mm2/s)
3.4
9.3
14
18
33
48
63
76
89
n
1.39
1.59
1.72
1.79
1.99
2.13
2.24
2.32
2.42
ºE40
13.9
15.7
液压油代号：
名称
我国代号
ISO代号
特性
矿油型液压油
汽轮机油
HU
HH
无添加剂
普通液压油
YA
HL
有添加剂
抗磨液压油
YB
HM
-
低温液压油
YC
HV
-
高粘度指数液压油
YD
-
-
专用液压油
-
-
-
抗燃型液压液
水包油乳化液
YRA
HFA
HFAL无抗磨性；HFAM有抗磨性
油包水乳化液
YRB
HFB
HFBL无抗磨性；HFBM有抗磨性
17.8
27.3
37.9
48.4
58.8
70.4
101.5
v40(mm2/s)
105
119
135
207
288
368
447
535
771
n
2.49
2.52
2.56
2.76
2.86
2.96
润滑油的粘度..
(
ghR
8lV
4
)t
② 运动粘度ν
将同一温度下流体的动力粘度和该液体的密 度之比定义为运动粘度ν。
或
式中ρ为流体密度，单位g/cm3；ν为运动粘度， 单位m2/s，工程上常用厘斯(cSt)作为单位， 1cSt=10^-6 规定的条件下测 出的粘度。 条件粘度有恩氏粘度、赛氏粘度和 雷氏粘度等几种表示方法。
牛顿定律的：
du pr r p 2rl ( ) du dr F=P dy 2l ur r pr p 2 2 dr (R r ) r表面层流速 u 0 du 0 2l 4l
2
流体体积 代入
V
R
0
pR4 2rudr 8l
p gh
2 H 0.216H 12.70H 721.2SUS
粘度指数
再选择一种粘温特性差的环烷基原油 ，由它制取的润滑油粘度指数VI定为0， 求出其37.8摄氏度时的赛式粘度L与98.9 摄氏度时的赛式粘度L'之间关系的经验方 程式：
L 0.0408L 12.568L 475.4SUS
润滑油的粘度
润滑油的粘度定义：
液体的粘度表示液体阻止运动的能力
粘度：就是液体的内摩擦。是润滑油受到外 力作用而发生相对移动时，油分子之间产生 的内摩擦阻力，其阻力的大小称为粘度
粘度的度量方法：分为绝对粘度和 相对粘度两大类 绝对粘度分为动力粘度、运动粘度 两种 条件粘度有恩氏粘度、赛氏粘度和 雷氏粘度等几种表示方法
对于粘度指数超过100的，采用下列方程 进行计算：
VI (10 1) / 0.00715 100
n
N (lg H lgU ) / lgU
煤制甲醇气化题库
气化试题库一、基本概念及单位换算1、什么是灰熔点、灰的粘温特性？灰熔点是煤灰的软化、熔融的温度。
粘温特性是指煤的灰份在不同温度下熔融时，液态灰所表现的流动性，一般用灰粘度表示。
2、什么是煤的可磨性？煤的可磨性代表煤粉碎的难易程度，常用哈氏可磨指数（HGI）表示。
3、什么是煤的反应活性？煤的反应活性是在一定条件下，煤与不同的气化介质（如CO2、H2、水蒸汽）相互作用的反应能力，通常在一定温度下，以一定流速通入CO2，用CO2的还原率来表示煤的反应活性。
CO2的还原率越高，煤的活性越好。
4、什么是煤浆的稳定性？水煤浆的稳定性是指煤粒在水中的悬浮能力。
通常是将煤浆在容器中静置24小时，用煤浆的析水率来表示。
析水率越高，说明煤浆的稳定性越差。
5、什么是总氧煤比？氧煤比是指氧气和煤浆的体积之比。
6、什么是比氧耗、什么是比煤耗？每生产1000Nm3 (CO+H2)所能消耗的纯氧量，称为比氧耗。
Nm3/1000Nm3每生产1000Nm3 (CO+H2)所能消耗的干煤量，称为比煤耗。
kg/1000Nm37、什么是冷煤气效率？合成气中可燃性气体的含碳量与总碳量的比值。
8、什么是碳转化率？是指合成气中碳元素的含量与煤中碳元素含量的比值。
9、什么是软水？即软化水。
是指除去Ca2+、Mg2+离子的水，要求水质硬度≤0.02 mmol/t。
10、什么是脱盐水？脱盐水即指用离子交换法除去水中阴、阳离子的水。
指标为：导电率≤10 s/cm SiO2≤100 g/t11、什么是压力？压力是指垂直作用在单位面积上的力。
12、什么叫表压？绝对压力？真空度？三者的关系如何？绝对真空度下的压力叫绝对容压，以绝对零压为基准来表示的压力叫绝对压力。
测量流体压力用的压力表上的读数值称为表压，它是流体绝对压力与该处大气压力的差值。
如果被测流体的绝对压力低于大气压，则压力表测得的压力为负值，其值称为真空度。
P表压＝P绝压－P大气压力P真空度＝P大气压力－P绝对压力1 P a＝1 N/m21 MPa＝106 Pa1 mmHg＝133 Pa1 mmH2O＝9.81 Pa1 kgf/cm2＝9.8066×104 Pa1 atm＝1.013×105 Pa13、什么叫汽化？物质从液态变成汽态的过程称为汽化。
石油炼制复习题参考资料(000001)
9.10. 羁凝固点 ：试样在规定条件下冷却至液面停止移动时的最高温度。
11.12. 芇冷滤点 ：在规定条件下 20 毫升试样开始不能通过过滤器时的最高温度。
13.14. 蚄闪点 ：油品在规定的条件下加热，蒸发的油蒸汽与空气组成的混合物与火 焰接触发生瞬间闪火时的最低温度。
15.16. 羄自然点 ：将油品隔绝空气加热到一定的温度后与空气接触，无需引火即可 自燃，发生自燃的最低温度。
17.18. 肁催化裂化 ：是使重质馏分油或重油，渣油在催化剂存在下，在温度为 460-530 C 和压力为0.1-0.3Mpa 条件下，经过裂解为主的一系列化学反应, 转换成气体、汽油、柴油以及焦炭等的过程。
19.20.蚈催化碳 ：烃类在催化剂活性中心反应生成的焦炭。
21.21. 蒅固体流态化 ：细小的固体颗粒被运动着的流体携带，使之形成像流体一样 能自由流动的状态。
23.22. 蚃沟流 ：在大型的流化床中，气泡在床层中最初就没有沿整个床的截面均匀 分布，而是聚集成几条沟渠，沿捷径上升，大量流体没有与粒子很好接触， 使床层其他部位仍处于固定床阶段，这种气流在床层中严重短路的现象。
25.23. 膁腾涌 ：颗粒层被气体象推动活塞那样运动，当大气泡到达床层上部时崩裂， 颗粒聚然散落，这种现象称为腾涌。
27.24. 聿临界流化速度 ：表示流化床形成的难易程度，临界流化速度越小，固粒易 流化，是有固粒和流体的性质共同决定的。
29.30. 袃延迟焦化： 膂 0. 蒸汽压 ：在某温度下，液体与其液面上的蒸汽呈平衡状态，蒸汽所产生的 压力称为饱和蒸汽压，简称蒸汽压。
1.2. 3.4. 5. 6. 7.8. 袁镏程：初馏点到终馏点这一温度范围称为油品的馏程。
袆特性因数 ：表示烃类和石油馏分化学性质的一个重要参数。
芆粘温特性 ：油品粘度随温度变化的性质称为粘温特性。
袁结晶点 ：在油品到达浊点温度后继续冷却， 出现肉眼观察到的结晶时的最高 温度。
灰熔点和粘温特性对气化的影响
灰熔点和粘温特性对气化的影响灰熔点和粘温特性对气化来讲是很重要的指标。
灰熔点是煤灰达到熔融时的温度，一般分软化、熔融、流淌几个温度点，我们一般关怀的是流淌时的温度, 灰熔点越低对德士古气化来讲越好，但还有一种状况有的煤种灰熔点较低，但煤灰达到灰熔点时流淌性并不好，也不相宜于气化，于是就引进了粘温特性这个词, 也就是说，不仅煤质的灰熔点较低，而且煤灰到灰熔点温度时的粘度也要低，简洁流淌，这样的煤才是适合于德士古气化的煤种。
煤灰熔融性是动力和气化用煤的重要指标。
煤灰是由各种矿物质组成的混合物, 没有一个固定的熔点，只有一个熔化温度的范围。
煤灰熔融性又称灰熔点。
煤的矿物质成分不同，煤的灰熔点比其某一单个成分灰熔点低。
灰熔点的测定方法常用角锥法、见GB219-74。
将煤灰与糊精混合塑成三角锥体，放在高温炉中加热，依据灰锥形态变化确定DT （变形温度）、ST （软化温度）和FT （熔化温度）。
一般用ST评定煤灰熔融性。
粘温特性是指煤的灰分在不同温度下熔融时，液态灰所表现的流淌性。
灰渣粘温特性差对装置的影响1）激冷室积灰由于粘温特性差，液态渣在流淌过程中随着温度的降低，黏度直线提升、灰渣流淌性减弱，形成挂渣，堵塞了降管。
再之渣口处气流速度快，将黏度高的液态灰渣拉成玻璃丝状，这种玻璃丝起着粘结剂作用，使细灰易粘结在激冷室内，给停炉后的清理工作带来很大困难，使激冷室液位正常掌握受到影响，严峻时甚至导致串气停车。
2）灰水管线磨蚀加快粗渣细且有大量的玻璃丝，灰水中固含量增加，管线、阀门磨蚀加快，灰水界区频繁磨漏，渣斗循环泵出口管线多次磨穿，有时不得不停车处理，严峻影响生产稳定运行。
3）炉砖损耗快渣口处渣黏度大，不易流淌，需提高炉温来降低黏度。
炉膛温度高，炉壁渣黏度低，炉砖剥落快；渣口下渣黏度大，渣口或下降管易堵渣。
4）有效工艺气含量低在灰渣从炉内到渣口排出过程中，温度降低，渣黏度增大，导致渣口或下降管堵塞，为了熔渣不得不提高0/C,以提高炉温来达到熔渣的目的，这样就需要更多的碳与氧气反应生成CO2来提高热量，导致工艺气中CO2含量高，相应的有效气成分CO+上含量降低，而且由于CO含量降低及热负荷高，水气比高，使变换反应温度难以维持，不利于变换工段高负荷操作。
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粘温特性
定义润滑油的粘度随着温度的升高而变小，随着温度的降低而变大，这就是润滑油的粘温特性。
因此，对每一个粘度的报告值必须指明测定时的温度。
意义粘温特性对润滑油的使用有重要意义，如发动机润滑油的粘温性能不好，当温度低时，粘度过大，就会造成启动困难，而且启动后润滑油不易流到摩擦面上，造成机械零件的磨损。
温度高时，粘度变小，则不易在摩擦面上形成适当厚度的油膜，失去润滑作用，易使摩擦面产生擦伤或胶合。
因此要求油品的粘温性能要好，即油品粘度随工作温度的变化越小越好。
评价油品的粘温特性普遍采用粘度指数（VI）来表示，这也是润滑油的一项重要质量指标。
粘度指数 1935年Dean和Davis提出一种办法，认为地选定了两种原油作为标准原油，一种是当时已知的，被认为粘温性质最优的原油，规定它的粘度指数为100；另一种为粘温性质最坏的原油，规定它的粘度指数为0。
将所试验润滑油的粘温性质同标准油做一比较，即在98.9℃（210°F）试验油与标准有都具有相同的粘度，然后比较它们在37.8℃（100°F）下的粘度差异。
设好油的粘度为H，，坏油的粘度为L，试验润滑油的粘度为U，粘度指数（VI）即按下式计算：
×100
粘度指数（VI）=─L-U
L-H
为了计算石油产品和有关材料的粘度指数，国际标准化组织（ISO）石油产品技术委员会专门制订了石油产品粘度指数计算法ISO 2909-1975。
我国也参照采用ISO 2909-1981制订了国家标准GB/T 1995-88（1998）《石油产品粘度指数计算法》。
这个标准规定了从石油产品的40℃和100℃运动粘度计算粘度指数的两个方法。
1.方法A
适用于粘度指数低于100，但不包括100的石油产品。
如果石油产品100℃的运动粘度小于或等于70mm2/s，运动粘度L和H值可查表获得。
如果在100℃的运动粘度大于70mm2/s，按下式计算L和H值：
L=0.8353Y2+14.67Y-216
H=0.1684Y2+11.85Y-97
式中 L—与所求粘度指数的石油产品在100℃时的运动粘度相同，而粘度指数为零的石油产品在40℃时的运动粘度，mm2/s；
Y—所计算粘度指数的石油产品在100℃时的运动粘度，mm2/s；
H—与所求粘度指数的石油产品在100℃时的运动粘度相同，而粘度指数为100的石油产
品在40℃时的运动粘度，mm2/s。
按下式计算石油产品的粘度指数VI：
粘度指数（VI）=─L-U
×100
L-H
式中 U--所计算粘度指数的石油产品在40℃时的运动粘度，mm2/s。
2.方法B
适用于粘度指数为100或更高的油品，由下式计算粘度指数：
VI=(log-1N-1)/0.00715+100
式中 N=（logH-logU）/logY
U和Y是所求粘度指数的液体分别在40℃和100℃时的运动粘度。
H是与待测液体在100℃时的运动粘度相同，粘度指数为100的标准液体，其在40℃时的运动粘度。
若100℃时，运动粘度不大于70mm2/s，可从表查到H；100℃时，运动粘度大于70mm2/s时，H通过下式计算：
H=0.1684Y2+11.85Y-97
化学组成对粘度、粘温性质关系
各类烃中的粘度：环烷烃>芳香烃>烷烃，并且随环在分子中所占的比例增加而增加。
同样的环烃侧链长度增加，侧链数目增加，粘度也增加。
环烷烃是组成润滑油的主体烃，所以通常把它看成是润滑油粘度的载体。
各类烃中以烷烃的粘温性能最好，其粘度指数（VI）大于180。
正构烷烃比异构烷烃的粘温性能好。
烷烃支链越多粘温性越差。
不论环烃还是芳香烃，其粘温性随环数增加而变坏，随烷基侧链增长而变好。
混合烃比芳香烃或环烷烃的粘度指数还低。
多环短侧链混合烃比少环长侧链混合烃粘度指数低。
胶质沥青质都是多环化合物，其粘度特大而粘温性能很差。
精制润滑油，除去胶质沥青质等非烃类化合物和多环化合物，使油粘度下降，但粘度指数提高。
通过破坏加氢，使环结构变成链状结构，油的粘度指数也会提高。
总之少环长侧链是润滑油的理想组分。
增粘剂
当温度升高时，增粘剂的分子便“舒展”开来，减缓了润滑油粘度降低。
在温度低时，增粘剂溶解度减小，分子开始“卷缩”成紧密的小团，对粘度的影响减小，不至于使润滑油在低温时粘度过于变大。
常用的有聚正丁基乙烯醚、聚异丁烯、聚甲基丙烯酸脂等，添加量为0.2%~2.0%。
粘度与压力关系
在高压下，油的分子与分子间引力增大，分子移动时内摩擦阻力增加，故粘度变大。
温度影响粘度随压力变化的程度，高温时压力对粘度的影响小，低温时压力对粘度的影响大。
温度相同时，压力对高粘度油的影响比低粘度油大。
不同分子结构对压力感受性：芳香基>环烷基>石蜡基，用沥青基或石蜡基制成的润滑油，压力对油粘度影响也很大。
油分子组成越复杂，压力对粘度的影响也越大。
压力升高对植物油粘度的影响不明显，对矿物油不仅影响粘度而且使粘度指数增高，这一特性对低粘度指数的矿物油表现更突出。
润滑油粘度压力变化值（20~100℃）
压力/MPa 7 15 20 40 60 400
粘度增高/% 20~25 35~40 50~60 120~160 250~350 800~4000
润滑油粘压性质在实际使用中也十分重要的。
一些滚动轴承和双曲线齿轮油膜压力可达3000~4000MPa，此时为实现弹性流体动压润滑，润滑油的粘压性质是主要的。