Viskositeetti. Kertoimen dynaaminen viskositeetti. Fyysinen merkitys viskositeettiluku

viskositeetti-indeksi - keskeinen parametri työnesteen tai kaasua. Fyysisesti, viskositeetti voidaan määritellä sisäisen kitkan aiheuttama liike hiukkasten muodostavien nesteen massan (kaasumainen) väliaine, tai yksinkertaisemmin, liikkeen vastus.

Mikä on viskositeetti

Yksinkertainen empiirinen viskositeetin määritykset: sileä kalteva pinta samanaikaisesti kaadettiin yhtä suuri määrä vettä ja öljyä. Vesi virtaa nopeammin öljyä. Se on enemmän nestettä. Liikkuvat nopeasti tyhjentää öljy estää suuremman kitkan sen molekyylien (sisäinen vastus - viskositeetti). Näin ollen, neste viskositeetti kääntäen verrannollinen sen juoksevuus.

viskositeetti-indeksi: kaava

Yksinkertaistetussa muodossa prosessin viskoosin nesteen putki voidaan pitää tasainen samansuuntaisia A ja B, joilla on sama pinta-ala S, joiden välinen etäisyys on suuruusluokkaa h.

Nämä kaksi kerrosta (A ja B) liikkuvat eri nopeuksilla (V ja V + AV). Kerros, jolla on suurin nopeus (V + AV), liittyy liikkeen kerros B, liikkuu hitaammin (V). Samaan aikaan B-kerroksen pyrkii hidastamaan kerroksen A. fyysinen merkitys viskositeetti kerroin on, että kitka muodostavien molekyylien virtausvastus kerrosten muodostaa voiman, joka Isaak Nyuton kuvata seuraavalla kaavalla:

F = μ x S x (AV / h)

tässä:

• AV - ero liikkeen nopeus fluidivirtauksen kerrokset;
• h - etäisyys nestevirta kerrokset;
• S - pinta-ala nesteen virtauksen kerroksen;
• μ (mu) - kerroin, joka riippuu nesteen ominaisuudet, nimeltään absoluuttinen dynaaminen viskositeetti.

SI-yksiköissä kaava on seuraava:

μ = (F x h) / (S x AV) = [Pa x s] (x Pascal toinen)

Jossa F - painovoiman (paino) yksikkö hydraulinesteen tilavuus.

viskositeetin arvo

Useimmissa tapauksissa, kerroin on dynaaminen viskositeetti mitataan senttipoisia (cP) mukaisesti järjestelmä CGS (senttimetri, gramma, toinen). Käytännössä nesteen viskositeetti massan suhde liittyy sen tilavuuteen, toisin sanoen nesteen tiheys:

ρ = m / V

tässä:

• ρ - nesteen tiheys;
• m - massa nestettä;
• V - nesteen tilavuus.

Suhde dynaamisen viskositeetin (μ) ja tiheys (ρ) kutsutaan kinemaattinen viskositeetti ν (ν - Greek - nu):

ν = μ / ρ = [m ² / s]

Muuten, määritysmenetelmät viskositeetin kertoimen ovat erilaisia. Esimerkiksi, kinemaattinen viskositeetti on edelleen mitataan mukaisesti GHS-järjestelmän senttistokia (cSt) ja murto- määrät - Stokes (St):

• 1. luokan = 10 ^-4 m ² / s = 1 cm ² / s;
• 1sSt = 10 ^-6 m ² / s = 1 mm ² / s.

Määrittäminen veden viskositeetti

Viskositeetti kerroin veden määritetään mittaamalla nesteen virtaus aika kalibroidun kapillaariputken. Tämä laite kalibroidaan käyttämällä tunnettua standardia nesteen viskositeetti. Määrittää kinemaattinen viskositeetti, joka on mitattu mm ² / s, nesteen virtaus aika, sekunneissa mitattuna, kerrotaan vakioarvolla.

Vertailuna laitetta käytetään viskositeetin tislattua vettä, jonka arvo on lähes vakio, vaikka lämpötila muuttuu. Viskositeetti - suhde aika sekunteina, joka tarvitaan määrättyyn tilavuuteen tislattua vettä päättymistä kalibroidun aukon, samaan arvoon testin neste.

viskosimetrit

Viskositeetti mitataan asteina Engler (° E) Saybolt Universal sekuntia ( "SUS) tai Redwood astetta (° RJ) riippuen reometrin. Kolmen tyyppisiä viskosimetrit eroavat vain määrä virtaavan nestemäisen väliaineen.

Viskosimetriä mittaamalla viskositeetti Euroopan yksikkö Engler (° E), laskettuna 200 cm ³ virtaavan nestemäisen väliaineen. Viskosimetriä mittaamalla viskositeetti Saybolt Universal sekunnissa ( "SUS tai" SSU), jota käytetään Yhdysvalloissa, joka sisältää 60 ^cm3 testattavaa nestettä. Englannissa, jossa käytetään Redwood astetta (° RJ), johtaa viskosimetrillä mittaamalla viskositeetti 50 ^cm3 nestettä. Esimerkiksi, jos 200 cm ³ peräisin öljy virtaa kymmenen kertaa hitaampi kuin sama määrä vettä, viskositeetti on 10 ° Engler E.

Koska lämpötila on keskeinen tekijä viskositeetin muuttamisen suhteen, mittaukset suoritetaan tavallisesti aluksi vakiolämpötilassa 20 ° C ja sitten sen suurempia arvoja. Tulos, siten, ilmaistaan lisäämällä sopivassa lämpötilassa, esim. 10 ° E / 50 ° C: ssa tai 2,8 ° E / 90 ° C: ssa nesteen viskositeetti 20 ° C korkeampi kuin sen viskositeetti korkeammissa lämpötiloissa. Hydrauliset öljyt on viskositeetti seuraavat vastaavat lämpötilat:

190 cSt 20 ° C: ssa = 45,4 cSt 50 ° C: ssa = 11,3 cSt 100 ° C: ssa

käännös arvot

Viskositeetin määritys tapahtuu eri järjestelmissä (American British, GHS) ja siksi on usein tarpeen kääntää tietoja yhdestä mittaus- järjestelmästä toiseen. Muuntaa arvot nesteen viskositeetti ilmaistaan asteina Engler centistoke (mm ² / s) käyttäen seuraavaa empiirinen kaava:

ν (cst) = 7,6 x ° E x (1-1 / ° E3)

Esimerkiksi:

• 2 ° E = 7,6 x 2 x (1-1 / 23) = 15,2 x (0875) = 13,3 cSt;
• 9 ° E = 7,6 x 9 x (1-1 / 93) = 68,4 x (0,9986) = 68,3 cSt.

Jotta nopeasti määrittää standardin viskositeetti hydraulisen kaava voidaan yksinkertaistaa öljy seuraavasti:

ν (cst) = 7,6 x ° E (mm ² / s)

Ottaa ν kinemaattinen viskositeetti mm ² / s tai cSt, se voidaan muuntaa dynaaminen viskositeetti-kerroin μ, käyttäen seuraavaa suhdetta:

μ = ν x ρ

Esimerkki. Yhteenveto eri kaavat käännös Engler (° E) senttistokia (cSt) ja sentipoisia (cps), oletetaan, että hydraulinen öljyn, jonka tiheys ρ = 910 kg / m ³ on kinemaattinen viskositeetti on 12 ° E, yksiköissä cSt:

ν = 7,6 x 12 x (1-1 / 123) = 91,2 x (0,99) = 90,3 mm ² / s.

Koska 1sSt = 10 ^-6 m ² / s ja 1br = N x 10 ^-3 s / m ^2, sitten dynaaminen viskositeetti on yhtä suuri kuin:

μ = ν × ρ = 90,3 x 10 ^-6 · 910 = 0,082 x N s / m ² = 82 cP.

Viskositeetti kerroin kaasun

Se on koostumus määrää (kemiallinen, mekaaninen) kaasun lämpötilaan ja paine kaasun dynaaminen laskelmia liittyy kaasun liikettä. Käytännössä kaasun viskositeetti on otettu huomioon suunnittelussa kaasukenttien hyödyntämiseen, jossa laskenta suoritetaan kerroin muuttuu riippuen kaasun koostumus muuttuu (erityisen tärkeää kaasun lauhde talletukset), lämpötila ja paine.

Laskemme viskositeettiluku ilmaa. Prosessit ovat samanlaisia kuin edellä on kuvattu, kaksi vesi virtaa. Olettaa rinnakkain liikuttamalla kahta kaasuvirroista U1 ja U2, mutta eri nopeuksilla. Kerrosten väliin konvektion tapahtuu (vuorovaikutusta) molekyylejä. Tämän seurauksena vauhtia nopeammin liikkuva ilmavirta pienenee ja aluksi liikkuessa hitaasti - kiihtyi.

Viskositeettiluku ilman, mukaan Newtonin lakia, ilmaistaan seuraavalla kaavalla:

F = -h x (dU / dZ) x S

tässä:

• dU / dZ on nopeusgradientti;
• S - alue iskuvoiman;
• Tekijä h - dynaaminen viskositeetti.

viskositeetti-indeksi

Viskositeetti-indeksi (VI) - parametrin korreloimalla viskositeetin muutosta ja lämpötila. Korrelaatio on tilastollinen riippuvuus suhde, tässä tapauksessa kaksi arvoa, jossa lämpötilan muutos liittyy systemaattinen vaihtelu viskositeetti. Mitä korkeampi viskositeetti-indeksi on, sitä vähemmän muutos kahden arvon välinen, eli viskositeetti työnesteen on vakaampi lämpötilan.

Viskositeetti öljyjen

On perustan nykyaikaisen öljyn viskositeetti-indeksi on pienempi kuin 95-100 yksikköä. Niin hydraulinen koneiden ja laitteiden voidaan käyttää riittävän vakaa nesteitä, jotka rajoittavat laajaa vaihtelua viskositeetin olosuhteissa kriittinen lämpötila.

"Suotuisa" viskositeettiluku voidaan ylläpitää käyttöön erityinen öljy lisäaineet (polymeerejä), joka saadaan tislaamalla maaöljyn. Ne lisäävät viskositeetti-indeksin öljy rajoittamalla ominaisuuksien muutokset sallitun vaihteluvälin. Käytännössä käyttöön tarvittava määrä lisäaineita alhainen viskositeetti-indeksi perusöljy voidaan nostaa 100-105 yksikköä. Kuitenkin, näin saatu seos oli heikentää sen ominaisuuksia korkeassa paineessa ja lämpökuorma, mikä vähentää tehokkuutta lisäaineen.

Virtapiireissä on käytettävä voimakkaita hydraulinestettä, jonka viskositeetti-indeksi on 100 yksikköä. Nesteet, jotka sisältävät lisäaineita, jotka lisäävät viskositeetti-indeksi, käytetään hydraulisia piirejä ja muita järjestelmiä, jotka toimivat alueella alhainen / keskinkertaisen paineen, rajoitetulla lämpötila-alueella muuttuu pienet vuodot ja panoksittain. Kun paine kasvaa ja viskositeetti kasvaa, mutta prosessi tapahtuu paineissa yli 30,0 MPa (300 bar). Käytännössä tämä tekijä on usein laiminlyöty.

Mittaus- ja indeksointi

Mukaisesti kansainvälisen ISO-standardien, veden viskositeetti (ja muiden nesteiden) ilmaistaan cSt: cSt (mm ² / s). Mittaukset viskositeetin prosessin öljyt tulisi suorittaa lämpötilassa välillä 0 ° C: ssa, 40 ° C ja 100 ° C: ssa Joka tapauksessa, että tunnuksen öljyn viskositeetti on merkitty viitenumerolla 40 ° C: ssa Pois viskositeetti on annettu 50 ° C: ssa Marks, käytetään useimmiten insinöörin hydrauliikka, vaihtelevat ISO VG 22 ISO VG 68.

Hydrauliöljyn VG 22, VG 32, VG 46, VG 68, VG 100 lämpötilassa 40 ° C on viskositeetit, jotka vastaavat niiden merkinnät: 22, 32, 46, 68 ja 100 cSt. Optimaalinen kinemaattinen viskositeetti työnesteen Hydraulisissa järjestelmissä sijaitsee alueella 16-36 cSt.

American Society of Automotive Engineers (Society of Automotive Engineers - SAE) on perustanut valikoimia viskositeettien tietyissä lämpötiloissa ja koodeilla niille. Numero jälkeen kirjain W, - absoluuttinen dynaaminen viskositeetti kerroin μ 0 ° F (-17,7 ° C), ja ν kinemaattinen viskositeetti määritettiin 212 ° F (100 ° C). Tämä indeksointi huomioon moniasteöljyjä käytetään autoteollisuudessa (siirto, moottori, ja niin edelleen. D.).

Vaikutus viskositeetin hydraulinen työtä

Määrittäminen nesteen viskositeetti on paitsi tieteellinen ja pedagoginen arvo, mutta myös kantaa tärkeä käytännön merkitystä. Hydrauliset nesteet ei vain siirtämään energiaa pumpun hydraulimoottori, mutta myös rasvaa kaikki osat ja komponentit poistetaan lämpö kitkaparien. Ei vastaa työn työnesteen viskositeetin voi häiritä vakavasti tehokkuutta hydrauliikkaa.

Korkean viskositeetin työnesteen (öljy erittäin suuri tiheys) johtaa seuraavat kielteiset vaikutukset:

• Lisääntynyt virtausvastus hydraulinesteen aiheuttaa liiallista paineen alenemisen hydraulisessa järjestelmässä.
• Hidastuvuus valvonta nopeuden ja mekaanisten liikkeiden toimilaitteiden.
• Kehittäminen pumpun kavitaation.
• Nolla tai hyvin alhainen ilman vapautumisen hydrauliöljysäiliötä.
• Huomattava tehon häviämisen (mikä vähentää tehokkuutta) hydrauliikka koska korkeat kustannukset energian voittamiseksi sisäinen kitka nestettä.
• Lisävääntöä voimalaitteen koneen aiheuttama kuorma kasvaa pumpun.
• Lämpötilan nousu hydraulinesteen tuottaman lisääntynyt kitka.

Siten, fyysinen merkitys viskositeettiluku on sen vaikutus (positiivinen tai negatiivinen) komponenttien ja mekanismit ajoneuvojen, koneiden ja laitteiden.

Menetys hydraulipiireissä

Alhainen viskositeetti työnesteen (alhaisen tiheyden öljy) aiheuttaa seuraavat kielteiset vaikutukset:

• Falling täyttöaste pumppujen seurauksena lisätä sisäistä vuotoa.
• Kasvu sisäinen vuoto hydraulisten komponenttien koko hydraulijärjestelmä - pumput, venttiilit, venttiili, hydraulimoottorit.
• Kulumista pumppausyksiköitä ja pumput häirintä riittämättömän hydraulinesteen viskositeetti on tarpeen voitelun hankausta osia.

kokoonpuristuvuus

Mikä tahansa paineen alainen neste puristetaan. Suhteessa öljyt, jäähdytysnesteet ja voiteluaineet koneenrakennuksessa hydrauliikka, empiirisesti se on todennut, että puristus prosessi on kääntäen verrannollinen nesteen massa sen tilavuudesta. Puristuksen määrää jäsenen mineraaliöljyjä ovat merkitsevästi vähemmän vettä ja paljon alhaisemmat synteettiset nesteet.

Yksinkertainen alhainen hydraulineste kokoonpuristuvuus vähäinen vaikutus vähentää alkuperäisestä tilavuudesta. Mutta tehokkaita koneita, joilla on korkea paine hydraulisten työsylinterien ja suuri, tämä prosessi ilmenee selvästi. Hydraulinen mineraaliöljy paineessa 10,0 MPa (100 bar), tilavuus pienenee 0,7%. Tässä tapauksessa, muutos puristus tilavuus vähäisessä määrin vaikuttaa kinemaattinen viskositeetti ja tyyppi öljyä.

johtopäätös

Viskositeetin määritys sallii ennustaa toimintaa koneiden ja laitteiden eri olosuhteissa, ottaen huomioon muutokset nesteen tai kaasun koostumus, paine, lämpötila. Myös valvonta merkityksellisiä yhtiön öljy- ja kaasuteollisuudessa, apuohjelmia ja muilla teollisuudenaloilla.