동적 점도(절대 점도)와 동점도

개요

점도는 유체의 내부 흐름 저항을 정량화합니다. 인접한 유체 층이 다른 속도로 움직일 때 분자간 마찰이 전단 응력을 생성합니다. 두 가지 관련 측정이 이 거동을 포착합니다:

• 동적(절대) 점도($\mu$) — 단위 속도로 다른 평면에 대해 한 수평면을 이동시키면서 단위 간격을 유지하는 데 필요한 단위 면적당 접선력.
• 동점도($\nu$) — 동적 점도와 유체 밀도의 비율, 힘 단위 없이 표현.

두 양 모두 온도에 크게 의존합니다. 점도 값은 기준 온도 없이는 의미가 없습니다.

주요 공식

뉴턴 마찰 법칙

층류의 뉴턴 유체의 경우 유체 층 사이의 전단 응력은 속도 구배에 비례합니다:

$\tau = \mu \frac{du}{dy}$

여기서 $\tau$는 전단 응력(Pa), $du/dy$는 흐름에 수직인 속도 구배(1/s), $\mu$는 동적 점도(Pa·s)입니다.

재배열하면 동적 점도의 정의가 됩니다:

$\mu = \frac{\tau}{du/dy}$

동점도

동점도는 동적 점도를 질량 밀도로 나누어 얻습니다:

$\nu = \frac{\mu}{\rho}$

기타 점도 단위

동적 점도는 일반적으로 Pa s, N s/m², 포와즈, 센티포와즈, lbm/(ft s), lbf s/ft²로 표현됩니다. 동점도는 일반적으로 m²/s, 스토크스, 센티스토크스, ft²/s, in²/s 또는 석유 제품의 세이볼트 유니버설 초로 표현됩니다.

뉴턴 유체

뉴턴 유체는 주어진 온도와 압력에서 일정한 점도를 가집니다. 전단 응력은 속도 구배에 직접 비례합니다.

전단 박화 또는 유사소성 유체

전단 박화 유체는 전단율이 증가함에 따라 겉보기 점도가 감소합니다.

티소트로픽 유체

티소트로픽 유체는 전단 시 시간이 지남에 따라 점도가 감소하고 정지 시 부분적으로 또는 완전히 회복됩니다.

팽창성 유체

팽창성 또는 전단 농화 유체는 전단율이 증가함에 따라 겉보기 점도가 증가합니다.

빙엄 소성 유체

빙엄 소성 유체는 항복 응력을 초과할 때까지 흐름을 저항하다가 이후 점성 유체처럼 흐릅니다.

점도 측정

동적 점도는 일반적으로 회전 점도계, 낙구 점도계, 모세관 방법으로 측정됩니다. 동점도는 종종 세이볼트 기기와 같은 교정된 모세관 또는 유출 점도계로 측정됩니다.

야드파운드법 변환

센티포와즈와 비중(lb/ft³)에서 ft²/s 단위의 동점도로 변환할 때:

$\nu = 6.7197 \times 10^{-4} \frac{\mu}{\gamma}$

변수

빠른 계산기

기본값은 20 °C의 물을 근사합니다 — 다른 유체에 대해 입력을 조정하세요.

예 - 공기, 동점도와 절대 점도 간 변환

공기에 대한 소스 예가 여기에 명시적으로 보존됩니다. 절대 점도가 약 1.983e-5 Pa s이고 밀도가 약 1.205 kg/m3인 공기의 동점도는:

$\nu = \frac{\mu}{\rho} = \frac{1.983 \times 10^{-5}}{1.205} = 1.65 \times 10^{-5}\ \text{m}^2/\text{s}$

1 m2/s = 1,000,000 cSt이므로 약 16.5 cSt입니다.

단위 변환

동적 점도

참조: 20.2 °C(68.4 °F)의 물은 1 cP의 동적 점도를 가집니다.

동점도

참조: 20 °C의 물은 약 1.0 cSt의 동점도를 가집니다.

일반적인 액체의 점도

동점도 vs 세이볼트 초

동점도 vs 온도

원본 소스에는 온도의 함수로서의 동점도 차트 이미지가 포함되어 있습니다. 아래의 대화형 차트는 일반적인 유체와 기체에 대한 대표적인 곡선 판독값을 보존하여 추세를 수치적으로 검사할 수 있게 합니다. 설계에 중요한 보간에는 제조업체 데이터를 사용하세요.

유체 거동 유형

모든 유체가 뉴턴의 선형 응력-변형률 법칙을 따르는 것은 아닙니다. 여러 범주가 비뉴턴 거동을 설명합니다:

복원된 원본 소스 표

다음 표는 완전한 참조 데이터를 보존하기 위해 원본 소스 페이지에서 복원되었습니다.

액체 - 절대 점도

일반적인 액체 - 점도

원본 소스 이미지

다음 원본 소스 이미지는 시각적 참조 자료를 잃지 않기 위해 보존됩니다. 이미지에 차트 또는 표 데이터가 포함된 경우 추출된 값은 페이지 표, 계산기 또는 대화형 차트로 표현됩니다. 나머지 이미지는 시각적 소스 참조로 유지됩니다.

공학 참고 사항

• 온도가 중요합니다. 액체의 경우 온도가 상승하면 점도가 감소합니다. 기체의 경우 온도에 따라 점도가 증가합니다. 항상 지정된 온도에서 점도를 보고하거나 조회하세요.
• ISO 8217의 기준 온도: 잔류 연료는 100 °C에서, 증류 연료는 40 °C에서 특성화됩니다.
• 올바른 점도 유형 선택. 전단력, 압력 강하 또는 항력을 계산할 때 동적 점도를 사용하세요. 개수로 흐름, 윤활 사양, 연료 등급에는 동점도를 사용하세요.
• 단위 일관성. SI와 야드파운드법 점도 단위를 혼합하는 것은 일반적인 오류 원인입니다. 동점도 공식 $\nu = \mu / \rho$를 사용할 때 $\mu$와 $\rho$가 일관된 단위 시스템을 사용하는지 확인하세요.
• 유리 점도. 유리에 대해 나열된 매우 높은 점도는 실온에서의 거의 고체 비정질 거동을 반영합니다. 가공 온도(1000–1400 °C)의 용융 유리는 수 자릿수 더 낮은 점도를 가집니다.
• 측정 방법. 동적 점도는 일반적으로 회전 점도계(Brookfield, 콘-플레이트)로 측정됩니다. 동점도는 모세관(Ubbelohde, Cannon-Fenske) 또는 유출(Saybolt, Redwood) 점도계로 측정됩니다.

참고 자료

• Engineering Toolbox — 동적, 절대 및 동점도