無氟泡沫的黏度

無氟泡沫的黏度

什麼是黏度 (Viscosity) ?

the quality or state of being viscous (= thick and sticky and not flowing easily)

它是一個量化流體黏稠度的物理性質,下方右邊的物質明顯具有較高的黏度;

Synapticrelay 作品, CC BY-SA 4.0

黏度的單位

大部分的泡沫原液比重多為 1,不論黏度是以 dynamic viscosity (常用 cP) 或是 kinematic viscosity (常用 cSt),相關單位的換算大致如下:

1 cP = 1 mPa.s = 1 cSt = 1 mm2 second-1 = 1 mm2 / second

什麼是牛頓流體、非牛頓流體 (Non-Newtonian fluid) ?


簡單來講符合「牛頓流體定律」的稱為牛頓流體 (Newtonain fluild),反之,不符合牛頓流體定律的稱為非牛頓流體 (Non-Newtonian fluid)。在上面的影片中,提到兩種常見的非牛頓流體:

剪切稀化 (shear thinning),又稱為假塑性 (pseudoplastic),是指流體的黏度隨剪應變率的增加而減小,如影片中的番茄醬,當你擠壓瓶子,讓蕃茄醬的流速變快後,黏度變小,它的流動開始也變得順暢;

反之,將玉米粉溶於水中成為玉米漿,則有完全不同的特性,緩慢搖晃流動順暢,激烈搖晃玉米漿反而變得更黏稠,稱之為剪切增稠 (shear thickening)。

這些非牛頓流體的性質,會增加液體流動的複雜性,其中也有一些特殊的應用,例如 Bulletproof Custard 防彈衣等。

泡沫原液的流體性質

泡沫原液若以黏度的性質也可以分為牛頓流體及非牛頓流體:

牛頓流體 (低黏度):SD、AFFF、FP、FFFP…

非牛頓流體 (黏稠):AR-AFFF、AR-FFFP… (抗醇型,添加高分子 polymer)


能否以正確比例將泡沫原液與水混合,對於泡沫系統的滅火效能與設計相當重要;混合比例過低,無法達到預期的效能,而比例過高,則原液將提前使用殆盡,滅火時間不足。

黏度的改變會影響泡沫比例系統的準確度,因此一旦使用不同泡沫原液,就需要重新檢討原設計是否符合需求。其他如溫度的改變,或是使用劣質的高分子都可能讓泡沫混合比例與品質發生問題。

無氟泡沫的黏度

無氟泡沫的黏度尤其是抗醇型一般有添加無氟高分子,屬於非牛頓流體 (pseudoplastic),黏度較高。因此,在進行無氟泡沫轉換時,尤其是替換 AFFF 使用,黏度的問題需要重新檢討。一般 AR-AFFF 的黏度在使用 Brookfield Viscometer # 4 spindle 60 rpm 的黏度在 1000 ~ 2000 cP,如果在轉換無氟泡沫時,應優先選擇黏度範圍接近的泡沫,可降低泡沫比例系統變更設計的費用。

市面上常見的無氟泡沫 (AR-SFFF)


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「sensorfire」的個人頭像

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