TechOverflow Logo
TechOverflow

Jak vypočítat VFT viskozitu v Pythonu pomocí UliEngineering

English Deutsch Français 简体中文 Español Українська Português Русский Čeština

Můžete snadno vypočítat VFT (Vogel-Fulcher-Tammann) viskozitu kapalin pomocí knihovny UliEngineering v Pythonu. VFT rovnice je tříparametrový model, který poskytuje vynikající přesnost pro popis teplotní závislosti viskozity, zejména pro sklotvorné kapaliny:

K ⚠
Pa·s ⚠
K ⚠
K ⚠
vft_viscosity.py
from UliEngineering.Physics.Viscosity import vft_viscosity, CommonLiquids
from UliEngineering.EngineerIO import *

# Výpočet VFT viskozity vody při 20°C
T = 20 + 273.15  # Převod na Kelviny
eta = vft_viscosity(T, CommonLiquids.Water.vft)
print(f"Water viscosity at 20°C: {format_value(eta, 'Pa·s')}")

# Výpočet VFT viskozity ethanolu při 50°C
T = 50 + 273.15
eta = vft_viscosity(T, CommonLiquids.Ethanol.vft)
print(f"Ethanol viscosity at 50°C: {format_value(eta, 'Pa·s')}")

# Použití vlastních VFT konstant
from UliEngineering.Physics.Viscosity import VFTConstants
custom = VFTConstants(name="Custom liquid", A=1.0e-5, B=500.0, T0=120.0)
eta = vft_viscosity(300.0, custom)
print(f"Custom liquid viscosity at 300K: {format_value(eta, 'Pa·s')}")

Příklad výstupu

vft_viscosity_output.txt
Water viscosity at 20°C: 1.00 mPa·s
Ethanol viscosity at 50°C: 1.06 µPa·s
Custom liquid viscosity at 300K: 2.38 mPa·s

vft viscosity plot.svg

VFT rovnice je dána:

$$ \eta = A \cdot \exp\left(\frac{B}{T - T_0}\right) $$

kde $\eta$ je dynamická viskozita, $T$ je absolutní teplota v Kelvinech, $A$, $B$ a $T_0$ jsou konstanty specifické pro materiál. Parametr $T_0$ se nazývá Vogelova teplota a představuje teplotu, při které by viskozita teoreticky divergovala do nekonečna.

VFT model je obzvláště přesný pro sklotvorné kapaliny a podchlazené kapaliny, protože zachycuje neArrheniovo chování v blízkosti teploty skelného přechodu. Graf výše ukazuje VFT model viskozity pro několik běžných kapalin v teplotním rozsahu od 0°C do 100°C.

Knihovna UliEngineering poskytuje předdefinované VFT konstanty pro běžné kapaliny jako voda, ethanol, methanol, glycerol, olivový olej, rtuť, aceton a benzen prostřednictvím třídy CommonLiquids.

Související příspěvky

Skript pro generování grafu

plot_vft_viscosity.py
#!/usr/bin/env python3
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import sys
sys.path.insert(0, '/home/uli/dev/UliEngineering')

from UliEngineering.Physics.Viscosity import (
    vft_viscosity,
    CommonLiquids,
)

# Teplotní rozsah v Celsiu pro graf
T_C = np.linspace(0, 100, 200)  # 0 až 100°C
T_K = T_C + 273.15  # Převod na Kelviny

# Vytvoření grafu
plt.figure(figsize=(10, 6))

# Graf pro různé běžné kapaliny
liquids_to_plot = [
    ('Voda', CommonLiquids.Water.vft, 'blue'),
    ('Ethanol', CommonLiquids.Ethanol.vft, 'green'),
    ('Methanol', CommonLiquids.Methanol.vft, 'red'),
    ('Glycerol', CommonLiquids.Glycerol.vft, 'purple'),
]

for name, constants, color in liquids_to_plot:
    eta = vft_viscosity(T_K, constants) * 1000  # Převod na mPa·s
    plt.plot(T_C, eta, label=name, color=color, linewidth=2)

plt.xlabel('Teplota (°C)', fontsize=12)
plt.ylabel('Dynamická viskozita (mPa·s)', fontsize=12)
plt.title('VFT model viskozity pro běžné kapaliny', fontsize=14, fontweight='bold')
plt.legend(loc='upper right', fontsize=10)
plt.grid(True, alpha=0.3)
plt.yscale('log')  # Logaritmická stupnice protože viskozity pokrývají řádové velikosti

plt.tight_layout()
plt.savefig('vft_viscosity_plot.svg', format='svg', dpi=300)
print("Plot saved to vft_viscosity_plot.svg")
Podívejte se na podobné články podle kategorie: Calculators, Physics, Python