動力黏度與運動黏度的區別|Dynamic or Kinematic Viscosity 潤滑油基礎知識
2024.04.08
潤滑油的識別
從常見的液壓油46號到齒輪油220,甚至是開式齒輪油1500+,你知道這些數字的由來嗎?
其實這些都是用最常見之一的ISO VG(工業用油國際黏度標準)去簡寫,通常指的是40攝氏度下的黏度(cSt)。
這時候你可能會在技術資料上看到 運動黏度(又稱 動黏度)與動力黏度,有時候數字很貼近,有時候數字有落差,是什麼讓他們不同?
動力黏度與運動黏度的區別
動力黏度(dynamic viscosity)和運動黏度(kinematic viscosity)是兩種描述流體流動特性的重要參數,它們之間有著密切的關係,但也存在一些區別。
1. 動力黏度:
– 動力黏度是指在一個靜止的容器中,流體受到剪切應力時所展現的阻力,用旋轉或剪切力測量。它表示流體內部分子間相互作用的強度。
– 動力黏度通常用符號 (μ) 表示,其單位是帕斯卡秒(Pa·s)或黏度測量中常用的厘泊(cP)。
– 動力黏度越大,表示流體抵抗變形的能力越強,流動速度越慢。
2. 運動黏度(動黏度):
– 運動黏度(動黏度)是用流速 / 流量來測的,模擬的是實際環境中油在管線或機件間的流動狀況(像是油泵、引擎管路、液壓系統)。公式為動力黏度除以流體的密度而得到的值,它是描述流體流動能力的一種指標。
– 運動黏度通常用符號 (ν) 表示,其單位是平方米每秒(m²/s)或厘斯(cSt)。
– 運動黏度(動黏度)反映了流體在給定溫度下的流動性。
簡單來說,動力黏度描述的是流體本身的阻力性質,而運動黏度(動黏度)則考慮了流體的密度,更多關注在流體的流動特性。在工程中,通常根據需要選擇使用動力黏度或運動黏度(動黏度)來描述流體的性質。
動力黏度與運動黏度(動黏度)的舉例
故事A:
開蓋瓶子的情境來比喻動力黏度和運動黏度(動黏度)之間的關係。
想像有兩個瓶子,兩者都裝有相同的蜂蜜,並且兩者的瓶口大小相同。現在,你要打開這兩個瓶子的蓋子,這個過程就像是給這些液體施加剪切應力,以促使它們流出瓶子。
- 動力黏度就像是你試圖打開蓋子時感受到的阻力。如果其中一個瓶子的液體比另一個更加濃稠,你會發現打開蓋子需要更多的力量,這代表液體的動力黏度較大。
- 運動黏度(動黏度)則可以比喻為當你打開蓋子後,液體流出瓶子的速度。如果兩個瓶子中的液體密度相同,但其中一個液體更加濃稠,那麼它將以較慢的速度流出瓶子,因為即使打開了蓋子,由於其較大的動力黏度,液體仍然會受到較大的阻力。這代表了擁有較大動力黏度的液體具有較大的運動黏度(動黏度)。
也就是說,動力黏度和運動黏度(動黏度)之間的關係就像是打開瓶子的力量和液體流動速度之間的關係。
故事B:
用跑步來做比喻,想像在兩種不同的環境中跑步:一種是在沙灘上跑步,另一種是在標準的跑道上跑步。
- 動力黏度可以比作是你在沙灘上跑步時腳下沙子的阻力。沙灘上的沙子對你的腳步產生了額外的阻力,就像是流體內部分子間相互作用的力。如果沙子更鬆軟,你的腳在沙子中下沈得更深,這代表著更大的動力黏度,因為你需要克服更大的阻力來移動你的腳步。
- 運動黏度(動黏度)則可以類比為,考慮到你的體重(類似於流體的密度)在沙灘上跑步時的整體阻力感。即使在沙灘(高動力黏度)上,一個重量更輕的人可能會感覺到比重量更重的人更容易跑動,因為重量輕的人下沈得不那麼深,相當於體驗到了更低的“運動黏度(動黏度)”。而在標準跑道上,所有人幾乎都能以最小的阻力移動,就像具有低動力黏度的流體一樣流動。
透過這個比喻,可以看到動力黏度象徵著直接阻力(沙灘上的沙子對腳步的阻力),而運動黏度(動黏度)考慮了這種阻力與“跑者”(流體)的“重量”(密度)的關係,影響整體的流動感受。
故事C
想像有兩杯液體,一杯是米漿,另一杯是豆漿。這兩種液體的主要區別在於它們的濃度和粒子大小——米漿通常比較濃稠;而豆漿相對較稀。
動力黏度:我們可以將米漿想像為具有較高動力黏度的流體。這意味著,當你嘗試攪拌米漿時,會感覺到更大的阻力,因為米漿中的米澱粉和其他分子之間有更強的相互作用力,使得米漿不易流動。相比之下,豆漿的動力黏度較低,因為它更稀薄,分子間的相互作用力較弱,所以攪拌時的阻力較小。
運動黏度(動黏度):當考慮到米漿和豆漿的密度時,我們可以討論它們的運動黏度。即使米漿的動力黏度高於豆漿,但如果它們的密度差異足夠大,可能會發現兩者的運動黏度差異並不如動力黏度那麼顯著。運動黏度是動力黏度和密度的比值,所以即便是米漿因為更濃而動力黏度高,它的密度也可能相對較高,這在計算運動黏度時可能部分抵消了動力黏度的高值。
通過這個比喻,可以理解,即使兩種流體(在這個例子中是米漿和豆漿)看起來有明顯不同的“阻力”或流動性(動力黏度),但當我們考慮到流體的密度後,這種差異(在運動黏度中體現)可能並不如最初那麼大。動力黏度反映了流體自身的流動阻力,而運動黏度則提供了一個考慮了密度影響後的流動性度量。
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簡單比喻 用奶昔比喻:
– 動力黏度:是「你用吸管吸奶昔時,要多費力氣」
👉 表示的是「內部阻力」——液體有多難被你推動。
– 運動黏度:是「這杯奶昔自己從杯子裡流出來的速度」
👉 表示的是「流動性」——它自己會不會流、流得快不快。
所以為什麼潤滑油更常看到「運動黏度」?
因為你選飲料的時候,你在意的是它流不流得出來,而不是喝它要多用力!(大部分人不想管吸管設計或嘴的吸力)
就像選機油,我只要知道:
•冷天時能不能順利流動(低溫流動性)
•熱的時候會不會太稀(高溫保護性)
這些都跟「流得快不快(運動黏度)」有關。
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