雷诺数的温度特性

　　0　前言

　　在工程设计计算中,常常将流体的雷诺数视为不变常数,而实际上,雷诺数随流体的温度不同而变,有的情况下,其变化率还很大,事实上,雷诺数是温度的函数。

　　以下本文就以液体(液压油)为例,从其粘度温度特性入手,来推导和阐述温度的变化对雷诺数的影响规律。

　　1　液体的粘度与温度特性

　　液体在外力作用下流动(或有流动趋势)时,分子间的内聚力要阻止分子间的相对运动而产一种内摩擦力,这种现象叫做液体的粘性。粘性的大小用粘度来表示。粘度受温度变化的影响较大,温度升高,液体的粘度下降。液体粘度随温度变化的性质称粘温特性。不同的液体有不同的粘温特性,这可以从图1所示的部分国产油液的粘温图中看出。粘度随温度的变化越小,对雷诺数和液压系统的性能影响也越小。液压油的粘度温度间的关系可参见油液粘温图,温度为t°C时的粘度,可以从粘温图中直接查出^[125]。

　　除查粘温图外,油液在t°C时的粘度还可用公式计标。温度对油液粘度的影响的表达式很多,但它们均有局限性,为了便于进行数学处理,在一定温度范围(例如20~80°C)内可使用下列公式:(此时液体所受压力视为恒压)。

　　式中　　μt———油液在温度t°C时的动力粘度;

　　μ0———油液在温度t°C时的动力粘度;

　　λ———油液的粘温系数;

　　Δt———油液的温升,Δt=t-t0

　　在一般液压系统中,工作温度范围约为30~

　　70°C,λ可用下述方法求得其平均值:将(1)式改写,并设t=70°C,t0=30°C,则:

　　根据图1的数据,可以算得国产液压用油的λ值,如表1。这样算得的λ值是在上述温度范围内的平均值。由上式我们可知λ具有温度负一次方的

　　式中　　νt———油液在温度t°C时的运动粘度;

　　ν0———油液在温度t°C时的运动粘度;

　　λ———油液的粘温系数;

　　Δt———油液的温升。

　　(4)式即为液体的粘度与温升的函数关系式。

　　2　液体的雷诺数与温度的关系

　　雷诺数是液流的惯性力对粘性力的无因次比。常用它来判定液流在管路内的流动状态。对于圆形截面的管路,液流的雷诺数Re按下式计算

　　把此水力直径代入(6)式即可得到与(5)式相同的结果,因此(6)式已综合包含了(5)式,(6)式为一般式,而(5)式为(6)式的特殊式[125]。用以上两式计算雷诺数时,均未考虑温升对其数值的影响。下面我们再来探讨雷诺数与温度的关系。由于液流的粘度受温度变化的影响,粘度是温度的函数,所以上述(5)式和(6)式中的运动粘度ν应改写成νt才更准确反映客观实际(以下仅以(6)式为例来加以阐述),即: