|
|
|
Die Viskosität von Gasen ist von Temperatur und Druck abhängig. Für viele Gase und Gasgemische sind Viskositäten in einschlägigen Tabellenwerken, z.B. dem VDI-Wärmeatlas, tabelliert. Eine Abschätzung für mäßig komprimierte Gase kann nach folgender Gleichung erfolgen :
Die Temperatur T ist in °K einzusetzen. Die Viskosität bei 20°C sowie die Koeffizienten A und B sind für einige Gase in folgender Tabelle zusammengestellt. Weitere Werte sind in Verfahrenstechnische Berechnungsmethoden- Teil 7 : Stoffwerte zur finden.
Name | h20°C 10^-7 Pas | A | B |
Luft | 182,2 | 18,13 | 0,656 |
Kohlendioxid | 149,1 | 22,56 | 0,767 |
Chlor | 131,5 | 8,99 | 0,879 |
Wasserstoff | 87,7 | 13,34 | 0,648 |
Wasserdampf | 106,9 | -29,33 | 1,014 |
Ammoniak | 101,7 | -11,74 | 0,993 |
Stickstoff | 174,8 | 16,6 | 0,651 |
Sauerstoff | 202,9 | 22,25 | 0,666 |
Methan | 110,1 | 24,4 | 0,719 |
Dicyan | 100,1 | 5,26 | 0,903 |
Acetylen | 101,5 | 19,01 | 0,805 |
Ethylen | 100,3 | 19,73 | 0,797 |
Essigsäure | 72 | 126,15 | 1,006 |
Ethan | 92,9 | 20,84 | 0,788 |
Methanol | 86,15 | 3,67 | 0,913 |
Propen | 84,7 | 11,07 | 0,865 |
Aceton | 74,6 | -12,22 | 0,994 |
Propan | 81,1 | 18,18 | 0,811 |
Butan | 73,8 | -10,41 | 0,986 |
Benzol | 74,8 | -1,06 | 0,941 |
Toluol | 68,6 | 60,06 | 0,888 |
Bei höheren Drücken gewinnen die intermolekularen Wechselwirkungen an Bedeutung. Eine Abschätzung kann nach JOSSI,STIEL und THODOS erfolgen :
Unpolare Stoffe :
Polare Stoffe :
Hier bei steht für den reduzierte
Dichte, d.h. der Quotient aus Dichte beim Druck p zur Dichte am
kritischen Punkt. Weitere kritische Größen sind der
kritische Druck pc sowie die kritische
Temperatur Tc, die in bar bzw. K einzusetzen
sind. Kritische Daten einiger Daten sind im Internet zu finden. Die Molare Masse des Gases
M ist in kg/kmol zu nutzen. Die errechnete Viskosität ergibt
sich in 10-7 Pas. Die gleiche Einheit gilt auch für die Viskosität
bei Normaldruck p1bar.
Die Abschätzung der Viskosität von Flüssigkeiten ist äußerst schwierig. Insbesondere durch die einfache Meßbarkeit wird eine Abschätzung nur selten gebraucht. Auch enthalten Tabellenwerke ausreichend Werte. Möchte man aus bekannten Viskositätswerten jedoch die Viskosität bei einer veränderten Temperatur abschätzen, dann hilft folgende Gleichung vom Antoine-Typ weiter :
Die Parameter A-C sind aus experimentellen Werten zu ermitteln. Sie betragen beispielsweise für Wasser näherungsweise A=4,4e-6 Pas, B=1233,7 K, C=-67,33 K.
Die Viskosität von Flüssigkeiten ist in weiten Bereichen nicht vom Druck abhängig. Bis zu einem Druck von 100 bar kann eine Druckabhängigkeit der Viskosität vernachlässigt werden. Jenseits dieses Bereiches kann eine exponentielle Abhängigkeit nach :
angenommen werden. Die Parameter A und B sind aus experimentellen Werten abzuleiten.
Für gasförmige Gemische aus N Komponenten gilt näherungsweise :
Hierbei stehen h, x und M für die Viskosität, den Masseanteil und die molare Masse einer Komponente.
Bei Flüssigkeitsmischungen kann eine Abschätzung der Mischviskosität mit :
erfolgen.