Viskoznost. Koeficijent dinamičke viskoznosti. Fizički značenje koeficijenta viskoznosti

indeks viskoznosti - ključni parametar radnog fluida ili plin. Fizičkim uvjetima, viskoznost može biti definiran kao unutarnjeg trenja uzrokovanog gibanja čestica čine mase tekućine (plinovitom) medija, ili, jednostavno, otpor kretanja.

Što je viskoznost

Jednostavan određivanje empirijski iskustvo viskozitet: glatka površina istovremeno nagnut ulivena u jednakom količinom vode i ulja. Voda teče brže ulje. To je više tekućine. Kreće brzo odvoditi ulje sprečava veću trenja između svojih molekula (interni otpor - viskoznost). Tako, viskoznost fluida obrnuto proporcionalna njegove fluidnosti.

indeks viskoznosti: formula

U pojednostavljenom obliku procesa viskoznih fluida u cjevovod može se smatrati kao ravne paralelne slojevi A i B s istim površine S, razmak koji je veličina h.

Ta dva sloja (A i B), pomaknuti s različitim brzinama (V i V + AV). Sloj ima najveću brzinu (V + AV), uključuje kretanje sloja B, koji se kreće sporije (V). Istovremeno B sloj sklon usporiti brzinu sloja A. fizički značenje koeficijenta viskoznosti je da trenje molekula čine otpor protoka slojeva stvara silu koja Isaak Nyuton opisan sljedećom formulom:

F = | i S × × (AV / h)

ovdje:

• AV - razlika između brzine kretanja sloja protočnim;
• h - udaljenost između tekućih tok sloja;
• S - površina sloja strujanja fluida;
• μ (J.) - faktor ovisi o svojstvima tekućine, apsolutnog dinamički viskozitet.

U SI jedinice formula je kako slijedi:

μ = (F × h) / (S × AV) = [Pa × s] (× Pascala sekundi)

Gdje je F - sila gravitacije (težina), jedinice hidrauličkog volumen tekućine.

vrijednost viskoznosti

U većini slučajeva, koeficijent dinamičkog viskoziteta se mjeri u centipoise (cp), u skladu s CGS sustava (cm, gram, drugi). U praksi, viskozitet tekućeg maseni omjer se odnosi na svog volumena, tj gustoće tekućine:

ρ = m / V

ovdje:

• ρ - gustoća tekućine;
• m - masa tekućine;
• V - volumen tekućine.

Omjer između dinamičke viskoznosti (| i) i (r) gustoćom naziva kinematička viskoznost ν (ν - Greek - nu):

ν = μ / ρ = ^[2 m / s]

Usput, metode za određivanje koeficijenta viskoznosti su različite. Na primjer, se kinematička viskoznost ipak se mjeri u skladu sa sustavom GHS u centistoksima (cSt) i manjekratnika količinama - Stokes (St):

• 1. class = 10 ^m2 / ^-4 s ² = 1 cm / s;
• 1sSt = 10 ^-6 m ² / s = 1 ^mm2 / s.

Određivanje viskoznosti vode

koeficijent viskoznost vode određuje se mjerenjem tekućine vrijeme protjecanja kroz kapilarnu cijev kalibrirani. Ovaj uređaj kalibrira pomoću poznatog standardnog tekući viskoznosti. Za određivanje kinematičke viskoznosti, mjereno u ^mm2 / s, tekućina vrijeme protoka, mjereno u sekundama, množi konstantnoj vrijednosti.

Kao usporedba jedinice koristi se viskoznost destilirane vode, čija je vrijednost gotovo konstantna, čak i kada su temperaturne promjene. Viskoznost - omjer vremena u sekundama koja je potrebna fiksne količine destilirane vode do isteka kalibriranom rupom, na istu vrijednost testiranog tekućine.

viskozimetara

Viskoznost se mjeri u stupnjevima Engler (° E) Saybolt Universal sekunde ( „SUS) ili Redwood stupnjeva (° RJ), ovisno o vrsti reometru. Tri vrste viskozimetre se razlikuju samo u iznosu od teče tekućeg medija.

Viskozimetar mjerenje viskoziteta u European jedinica Englera stupnjeva (° E), izračunate po 200 ^cm3 teče tekućeg medija. Viskozimetar mjerenje viskoznosti na Saybolt Universal sekundi ( „SUS ili” SSU), koji se koristi u SAD, koja sadrži 60 ^cm3 tekućina za ispitivanje. U Engleskoj, gdje se koristi Redwood stupnjeva (RJ °), provodi viskozimetra mjerenje viskoznosti 50 ^cm3 tekućine. Na primjer, ako 200 ^cm3 iz ulja teče u deset puta sporije od iste količine vode, viskozitet je 10 ° Engler E.

Budući da je temperatura je ključni čimbenik u promjeni omjera viskoznosti, mjerenja se obično provodi u početku na stalnoj temperaturi od 20 ° C, a zatim na višim vrijednostima. Rezultat, na taj način, se izražava dodavanjem odgovarajuće temperature, na primjer 10 ° E / 50 ° C ili 2,8 ° E / 90 ° C tekući viskoznost pri 20 ° C viša od viskozitet pri višim temperaturama. Hidraulička ulja imaju viskoznost na sljedećim odgovarajućim temperaturama:

190 cSt pri 20 ° C = 45.4 cSt pri 50 ° C = 11.3 cSt pri 100 ° C

Prevođenje vrijednosti

Određivanje viskoziteta javlja u različitim sustavima (američki, britanski, GHS) i zato su često potrebna za prevođenje podataka iz jednog mjernog sustava u drugi. Pretvoriti vrijednosti viskoznosti tekućine izražene u stupnjevima Englera u centistoksima ^(mm2 / s) prema sljedećem empirijsku formulu:

ν (CST) = 7,6 × ° E × (1-1 / ° E3)

Na primjer:

• 2 ° E = 7,6 × 2 × (1-1 / 23) = 15,2 × (0,875) = 13,3 CST;
• 9 ° E = 7,6 × 9 × (1-1 / 93) = 68,4 × (0,9986) = 68,3 cSt.

Da bi brzo odrediti standardnu viskoznost hidrauličkog formula može biti pojednostavljen ulje na sljedeći način:

ν (CST) = 7,6 × ° E ^(mm2 / s)

Nakon što je v kinematičke viskoznosti u ^mm2 / s ili CST, to se može pretvoriti u dinamički koeficijent viskoznosti n, koristeći sljedeći odnos:

μ = ν × ρ

Primjer. Sažimanja različite formule prevođenje Englera stupnjeva (° E) centistoksima (cSt) i centipoise (CPS), pretpostaviti da hidraulično ulje gustoće ρ = 910 kg / ^m3 ima kinematičku viskoznost od 12 ° E, u jedinicama centistoksima:

ν = 7,6 × 12 × (1-1 / 123) = 91,2 × (0,99) = 90,3 ^mm2 / s.

Jer 1sSt = 10 ^{-6 m2} / s, 1 Br i = N × 10 ^-3 / m ^2, tada je dinamički viskozitet biti jednak:

μ = ν × ρ = 90.3 × 10 ^-6 · 910 = 0,082 × n S / m ² = 82 cps.

Koeficijent viskoznost plina

Ona je određena smjese (kemijske, mehaničke) plina do temperature i tlaka koji se primjenjuje u plinske dinamički povezane s proračunima kretanja plina. U praksi, viskoznost plina uzima se u obzir kod projektiranja plinskih polja, gdje se izračun provedenih promjena koeficijenata, ovisno o promjenama u sastavu plina (posebno važnih za plinski kondenzat depozita), temperature i tlaka.

Mi izračunati koeficijent viskoznosti zraka. Procesi će biti slični onima gore dva vodotoka opisano. Pretpostavimo paralelni kreće dvije plinske struje U1 i U2, ali na različitim cijenama. Između slojeva konvekcijom će se pojaviti (prožimanje) molekule. Kao rezultat toga, zamah brže kreće protok zraka smanjit će se i na početku polako - ubrzana.

Koeficijent viskoznosti zraka, prema Newtonovom zakonu, izraženog sljedećom formulom:

F = -H × (dU / DM) × S

ovdje:

• dU / DZ je gradijent brzine;
• S - područje utjecaja sile;
• Faktor h - dinamički viskozitet.

indeks viskoznosti

Indeks viskoznost (VI) - parametar korelacije promjena viskoznosti i temperature. Korelacija je statistički ovisnost odnos, u ovom slučaju dvije vrijednosti na kojima je promjena temperature u pratnji sustavno mijenjanje viskoznosti. Što je veći indeks viskoznosti, manje promjena između te dvije vrijednosti, tj viskoznost medija je stabilniji od temperature.

Viskoznost ulja

Na temeljima indeksa moderne viskoznosti ulja manje od 95-100 jedinica. Tako je u hidrauličke strojeve i opremu mogu se koristiti dovoljno stabilna tekućine koje ograničavaju široki raspon viskoznosti u uvjetima kritične temperature.

„Povoljni” koeficijent viskoznosti može održavati uvođenjem posebne dodatke ulja (polimere) dobivene destilacijom nafte. Oni povećavaju indeks viskoznosti ulja ograničavanjem promjene u karakteristikama dopuštenog raspona. U praksi uvođenje potrebne količine aditiva nizak indeks viskoznosti baznih ulja može se povećati na 100-105 jedinica. Međutim, tako dobiveni smjesa smanjuje na svojstva pod visokim tlakom i toplinskog opterećenja, čime se smanjuje učinkovitost aditiva.

U vlasti strujni krugovi moraju se koristiti snažne hidrauličke tekućine s indeksom viskoznosti od 100 jedinica. Tekućinama koje sadrže dodatke koji povećavaju indeks viskoznosti, koriste se hidraulički upravljački sklopovi i drugih sustava koji rade u području niskog / srednji tlak u rasponu temperatura od ograničenim promjenama malih gubitaka i di-. S porastom tlaka i povećava viskoznost, ali se proces odvija na pritisaka iznad 30.0 MPa (300 bara). U praksi, ovaj faktor često zanemaruje.

Mjerenje i indeksacija

Sukladno međunarodnim standardima ISO, viskoznost vode (i drugih tekućina) se izražava u centistoksima: cSt ^(mm2 / s). Mjerenja procesnih ulja viskoznost treba izvesti na temperaturama između 0 ° C i 40 ° C i 100 ° C U svakom slučaju, na viskoznost kod oznake ulja mora biti označen brojem, na 40 ° C Daleko daje viskoznost pri 50 ° C Marks, najčešće se koriste u inženjerskim hidraulici, u rasponu od ISO VG 22 do ISO VG 68.

Hidraulično ulje VG 22, VG 32, VG 46, VG 68, VG 100 na temperaturi od 40 ° C, imaju viskoznost odgovara njihovoj označavanje: 22, 32, 46, 68 i 100 cSt. Optimalna kinematička viskoznost medija u hidrauličkim sustavima leži u rasponu od 16 do 36 CST.

American Society of Automotive Engineers (Society of Automotive Engineers - SAE) je utvrdio raspon viskoziteta pri određenim temperaturama i pripadajućim šiframa koje su im dodijeljene. Broj nakon slova W, - apsolutni dinamička viskoznost koeficijent μ na 0 ° F (-17,7 ° C), a ν se kinematička viskoznost određen na 212 ° F (100 ° C). Ovaj indeksiranje Promatrajte višegradna ulja se koriste u automobilskoj industriji (prijenos, motor, i tako dalje. D.).

Učinak viskoznosti na hidrauličke radu

Određivanje viskoznosti fluida nije samo znanstvena, obrazovna interes, ali također nosi važnu praktično značenje. Hidraulička tekućina ne samo prijenos energije od pumpe do hidraulički motor, već i za podmazivanje svi dijelovi i dijelovi se izvlači iz topline trenja generirana zarezima. Ne odgovara za rad viskoznosti radnog fluida može ozbiljno narušiti učinkovitost hidraulike.

Visoka viskoznost radnog fluida (ulje vrlo visoke gustoće), dovodi do sljedećih negativnih učinaka:

• Povećana otpornost na protok hidrauličkog fluida uzrokuje prekomjerno pad tlaka u hidrauličkom sustavu.
• USPORAVANJE kontrolu brzine i mehaničkih prijedloga od pogona.
• Razvoj kavitacije pumpe.
• Nula ili vrlo niske puštanje zraka iz spremnika hidrauličkog ulja.
• Primjetan je gubitak snage (smanjenje učinkovitosti) hidraulike, zbog visokih troškova energije za prevladavanje unutarnje trenje tekućine.
• Povećan okretni moment od nulti pokretač stroja uzrokovan povećanjem opterećenja na crpki.
• Porast temperature hidrauličke tekućine generira povećanog trenja.

Dakle, fizička značenje koeficijenta viskoznosti je njegov utjecaj (pozitivan ili negativan) na komponente i mehanizama za vozila, strojeva i opreme.

Gubitak snage hidraulike

Niska viskoznost medija (low density ulje) izaziva negativne učinke slijedeće:

• Padaju volumetrijske učinkovitosti crpke kao rezultat povećanja unutarnje curenje.
• Povećanje unutarnjeg propuštanja hidrauličkih komponenti u cijelom hidrauličkog sustava - pumpe, ventili, ventil, hidrauličnih motora.
• Povećana trošenje crpnih jedinica i pumpe za ometanje zbog nedovoljnog viskoziteta hidraulične tekućine potrebne za podmazivanje trljanje dijelova.

stlačivost

Svaki tekućina pod tlakom se komprimira. S obzirom na ulja, rashladne tekućine i maziva koriste u strojarstvu hidraulici, empirijski utvrdio da je postupak kompresije je obrnuto proporcionalna masi tekućine na njen volumen. Količina elementa kompresije na mineralna ulja su značajno niži u vodi i znatno niže za sintetičke tekućine.

Jednostavnim niskotlačni hidraulički fluid stlačivost zanemariv učinak na smanjenje početni volumen. No, snažni strojevi s visokotlačnim hidraulički pogon cilindara i velika, ovaj proces se manifestira vidljivo. Hidraulički mineralnog ulja pod tlakom od 10,0 bara (100 MPa), volumen se smanjuje za 0,7%. U tom slučaju, promjena volumena kompresije u maloj mjeri utjecati kinematičke viskoznosti i vrstu ulja.

zaključak

Određivanje viskoziteta omogućuje predvidjeti rad opreme i strojeva u različitim uvjetima, uzimajući u obzir promjene u tekućine ili plina sastava, tlaka, temperature. Također, kontrola pokazatelja relevantnih za industriju nafte i plina, komunalnih i drugih djelatnosti.