Viskoznosti. Koeficijent dinamičke viskoznosti. Fizičke značenje koeficijenta viskoznosti

indeks viskoznosti - ključni parametar radnog fluida ili plin. U fizičkom smislu, viskoznost može se definirati kao unutrašnjeg trenja uzrokovan kretanja čestica koje čine mase tekućine (plinovitih) srednji, ili, jednostavno, u pokret otpora.

Što je viskoznost

Jednostavan određivanje empirijsko iskustvo viskoznost: glatkoj kosi površinu istovremeno sipa u jednaku količinu vode i ulja. Voda teče brže ulja. To je više tekućine. Kreće brzo ispustiti ulje sprečava veći trenja između svojih molekula (unutarnji otpor - viskoznost). Prema tome, viskoznost obrnuto proporcionalna svoje fluidnosti.

indeks viskoznosti: formula

U pojednostavljenom obliku procesa viskoznog fluida u cjevovodu može smatrati ravnim paralelnim slojevima A i B sa istim površine S, udaljenost između kojih je magnituda h.

Ova dva sloja (A i B) kreću s različitim brzinama (V i V +&Delta-V). Sloj koji imaju najveću brzinu (V +&Delta-V), uključuje kretanje sloja B, kreće manjom brzinom (V). Istovremeno B sloj ima tendenciju da uspori brzinu sloja A. fizički značenje koeficijenta viskoznosti je da trenje molekula koje čine otpor protoka slojeva stvara silu koja Isaac Newton opisano u sljedećoj formuli:

F = &mikro-S (&Delta-V / h)

ovdje:

• &Delta-V - brzina razlika pokretima tečnost slojeva potok;
• h - udaljenost između slojeva tečnost potok;
• S - površina fluida sloj toka;
• &mu- (mu) - faktor ovisno o svojstvima tekućine, pod nazivom apsolutni dinamičke viskoznosti.

U SI jedinicama formuli je kako slijedi:

&mikro = (F h) / (S &Delta-V) = [Pa.s] (Pascal sekundi)

Gdje F - sila gravitacije (težine) jedinica hidrauličkog volumena tekućine.

vrijednost viskoznosti

U većini slučajeva koeficijent dinamička viskoznost Ona se mjeri u centipoisa (KP) u skladu sa sistema CGS (centimetar, gram, sekunda). U praksi, viskoznost tekućine mase odnos odnosi se na svoj volumen, i.e. gustoća tečnost:

&rho- = m / V

ovdje:

• &Rho - gustoća tekućine;
• m - masa fluida;
• V - volumen tekućine.

Odnos između dinamičke viskoznosti (&mu-) i gustoće (&Rho) naziva se kinematička viskoznost &nu- (&Nu- - na grčkom - gol):

&nu- = &mu- / &rho- = [m²/ Sec]

Inače, metode za određivanje koeficijenta viskoznosti su različiti. Na primjer, kinematička viskoznost Nastavlja da se mjeriti u skladu sa GHS sistema u centistoksa (CST) i partite vrijednosti - Stokes (St):

• 1st Class = 10^-4 m²/ C = 1 cm²/ S;
• 1sSt = 10^-6 m²/ C = 1 mm²/ S.

Određivanje viskoziteta vode

koeficijent viskoznosti vode se određuje mjerenjem fluida vremena protok kroz kalibrirani kapilarnu cijev. Ovaj uređaj je kalibriran pomoću poznata standardna tečnost viskoznosti. Da bi se utvrdilo kinematička viskoznost, mjereno u mm²/ S, tečnost put toka, mjereno u sekundama, se množi konstantnu vrednost.

Kao poređenje jedinica se koristi viskoznost destilirane vode, čija je vrijednost gotovo konstantna, čak i kada je temperatura promjene. Viskoznost - odnos vremena u sekundama, koje je potrebno fiksni volumen destilirane vode do isteka kalibrirani rupe, na istu vrijednost za test tečnost.

viskozimetri

Viskoznost se mjeri u stupnjevima Engler (° E) Saybolt Universal Seconds ("SUS) ili drvo stepeni (° RJ) u zavisnosti od vrste viskozimetar. Tri vrste viskozimetri razlikuju samo u iznosu od teče tečnom mediju.

Video: non-njutnovske fluid @ Festival "Polytech" - 2015

Viskozimetar mjerenje viskoznosti u evropskim jedinici Engler stepeni (° E), obračunava po 200 cm³ teče u tečnom mediju. Viskozimetar mjerenje viskoznosti u Saybolt Universal Seconds ("ili SUS "SSU), koji se koriste u SAD-u, sastoji se od 60 cm³ tekućinu za ispitivanje. U Engleskoj, gdje se koristi drvo stepeni (° RJ), provodi viskozimetar mjerenje viskoznosti 50 cm³ tečnost. Na primjer, ako je 200 cm³ teče deset puta sporije nego u istom količinom vode pojedinih ulja, viskoznost je 10 ° Engler E.

Od temperatura je ključni faktor u promjeni odnosa viskoznosti, mjerenja se obično vrši u početku na konstantnoj temperaturi od 20 ° C, a zatim na svom veće vrijednosti. Rezultat, dakle, izražava se dodavanjem odgovarajuće temperature, npr 10 ° E / 50 ° C ili 2,8 ° E / 90 ° C. tečnost viskoznost na 20 ° C viša od svog viskoznost pri višim temperaturama. Hidraulična ulja imaju viskoznost na sljedećim odgovarajućim temperaturama:

Video: Odgovor površinske napetosti tekućine. Fizičke značenje. V.4

190 cSt na 20 ° C = 45,4 cSt na 50 ° C = 11,3 cSt na 100 ° C.

prijevod vrijednosti

Određivanje viskoziteta javlja u različitim sistemima (američki, britanski, GHS) i zbog toga se često potreban za prevođenje podataka sa jednog mjerenje sistema u drugi. Pretvoriti vrijednosti viskoznosti fluida izražene u stupnjevima Engler u centistoksa (mm²/ S) koristeći sljedeće empirijske formule:

&nu- (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.

Kako bi se brzo odrediti standard viskoznost hidrauličkog formula može biti pojednostavljena ulje na sljedeći način:

&nu- (CST) = 7,6 ° E (mm²/ S)

Imati kinematička viskoznost &nu- mm²/ S ili cSt, to se može pretvoriti u dinamičke viskoznosti &mu-, koristeći sljedeće odnose:

&mu- = &nu- ρ

Primjer. Rezimirajući različite formule prevođenje Engler stepeni (° E) centistoksa (CST) i centipoises (CPS), pretpostavimo da hidrauličko ulje gustoće &rho- = 910 kg / m³ Ima kinematičke viskoznosti od 12 ° E, u jedinicama centistoksa:

&nu- = 7,6 12 (1-1 / 123) = 91,2 (0,99) = 90.3 mm²/ S.

Od 1sSt = 10^-6m²/ S = 10 i 1br^-3 H C / m², dinamičke viskoznosti jednak je:

&mu- =&nu- &rho- = 90,3 10^-6 ·- 910 = 0,082 N S / M² = 82 cps.

Viskoznost koeficijent gasa

To se određuje sastav (kemijske, mehaničke) gas na temperaturu i pritisak primijeniti u proračunima gas-dinamičke povezani s pokretom gasa. U praksi, viskoznost plina uzima se u obzir u razvoju dizajna plinskih polja, gdje se obračun vrši koeficijent mijenja ovisno o sastavu plina promjena (posebno važno za plinskog kondenzata depoziti), temperaturi i pritisku.

Mi izračunati koeficijent viskoznosti zraka. Procesi će biti slični onima gore opisani dva vodotoka. Pretpostavimo paralelno kreću dva plina potoka U1 i U2, ali različitim brzinama. Između slojeva konvekcije će se dogoditi (prožimanja) molekula. Kao rezultat toga, zamah brže kreće protok zraka će se smanjiti, a na početku kreće polako - ubrzati.

Koeficijent viskoznosti zraka, u skladu sa Njutnov zakon, izražava sljedeće formule:

F = -h (dU / DM) S

ovdje:

• dU / DM je brzina gradijent;
• S - površina udarca;
• Faktor h - dinamičke viskoznosti.

indeks viskoznosti

Indeks viskoznosti (VI) - parametar korelaciju promjena viskoznosti i temperature. Korelacija je statistički zavisnost odnos, u ovom slučaju dvije vrijednosti na kojima je promjena temperature prati sistematski varijacije viskoznosti. Što je veći indeks viskoznosti, manje promjena između dvije vrijednosti, i.e. viskoznosti radnog fluida je stabilniji sa temperaturom.

Viskoznost ulja

Na temeljima moderne indeksa ulje viskoznosti manje od 95-100 jedinica. Dakle, u hidrauličkim strojevima i opremom mogu se koristiti dovoljno stabilna tečnosti koje ograničavaju velike varijacije u viskoznost pod uslovima kritičnim temperaturama.

"Povoljno" viskoznost se može održati uvođenjem specijalno ulje aditiva (polimeri) dobijen destilacije nafte. Oni povećavaju indeks viskoznosti nafte ograničavanjem promjene u karakteristikama dozvoljenog raspona. U praksi uvođenje potrebne količine aditiva niske indeksa viskoznosti baznih ulja može se podići na 100-105 jedinica. Međutim, na taj način dobila mješavina je narušava njegova svojstva pod visokim pritiskom i temperaturom opterećenja, čime se smanjuje efikasnost aditiva.

Na vlasti kola moraju se koristiti moćan hidraulične tečnosti sa indeksom viskoznosti od 100 jedinica. Tečnosti sadrži aditive koji povećavaju indeks viskoznosti, koriste se u hidrauličnim upravljanjem kola i druge sisteme koji rade u rasponu od niski / srednji tlak, u ograničenom promjene raspon temperature sa malim curenja i batchwise. Kako se povećava pritisak i povećava viskoznost, ali proces se javlja na pritiscima iznad 30,0 MPa (300 bar). U praksi, ovaj faktor se često zanemaruje.

Mjerenje i indeksiranje

U skladu sa međunarodnim ISO standardima, viskoznost vode (i drugih tečnosti) se izražava u centistoksa CST (mm²/ S). Mjerenja procesa viskoznost ulja treba vršiti na temperaturama između 0 ° C, 40 ° C i 100 ° C U svakom slučaju, u kod znaka ulje viskoznost treba navesti na brojkom 40 ° C. Gost viskoznost se daje na 50 ° C Marks, najčešće se koristi u inženjerstvu 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 viskoziteta odgovaraju njihovim označavanje: 22, 32, 46, 68 i 100 cSt. Optimalno kinematičke viskoznosti radnog fluida u hidrauličnim sistemima leži u rasponu od 16-36 cSt.

American Society of Automotive Engineers (Society of Automotive Engineers - SAE) osnovala opsega viskoziteta na određenim temperaturama i odgovarajuće šifre koje su im dodijeljene. Brojeve nakon slovo W, - apsolutni dinamičke viskoznosti &Mu- pri 0 ° C (-17,7 ° C) i kinematički viskozitet &nu- utvrđena na 212 ° C (100 ° C). Ovo indeksiranje pogledu multigradna ulja koja se koriste u automobilskoj industriji (prijenos, motor, i tako dalje. D.).

Učinak viskoznosti hidrauličnih rad

Određivanje viskoznosti fluida nije samo naučnih i obrazovnih interesa, ali i nosi važan praktični značaj. Hidrauličke tekućine ne samo prenijeti energiju od pumpe do hidrauličkog motora, ali i za podmazivanje svih dijelova i komponenti je povučen iz toplota trenja parova. Ne odgovara rad viskoznost rada može ozbiljno poremetiti efikasnost hidraulike.

Video: Viznachennya koefіtsієnta vyazkostі po Stokes

Visoke viskoznosti radnog fluida (ulje vrlo visoke gustoće) dovodi do sljedeće negativne efekte:

• Povećana otpornost na protok hidrauličkog fluida uzrokuje pad prevelikog pritiska u hidrauličkom sistemu.
• Usporavanje kontrola brzine i mehaničkih kretanja vode u pogonima.
• Razvoj kavitacije pumpe.
• Nula ili vrlo niske zraka oslobađanje od hidrauličnih rezervoar ulja.
• A primjetan gubitak snage (smanjenje efikasnosti) hidraulike, zbog visokih troškova energije za prevazilaženje unutrašnjeg trenja fluida.
• Veći okretni moment od glavnih pokretača stroja uzrokovan povećanjem opterećenja na pumpi.
• Temperatura uspon hidraulične tečnosti stvara povećano trenje.

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

Gubitak hidrauličnog

Na niske viskoznosti radnog fluida (ulje niske gustoće) uzrokuje sljedeće negativne efekte:

• Falling volumetrijske efikasnosti pumpe kao rezultat povećanja interne curenja.
• Povećanje unutrašnje curenje hidrauličkih komponenti u cijelom hidrauličkom sistemu - pumpe, ventile, hidraulične motore.
• Povećanog habanja pumpanja jedinica i pumpe za ometanje zbog nedovoljnog viskoziteta hidraulična tekućina potrebnih za podmazivanje trljanje dijelova.

stišljivosti

Bilo koji tečnost pod pritiskom je komprimiran. Što se tiče ulja, sredstva za hlađenje i maziva koja se koriste u mašinstvu hidraulici, empirijski je zaključilo da je proces kompresije je obrnuto proporcionalna fluid mase na volumenu. Iznos od člana kompresije na mineralna ulja su znatno niže za vodu i znatno niže za sintetičke tekućine.

Video: Odgovor površinske napetosti tekućina. lekcija 48

U jednostavnim niskog tlaka hidraulične tečnosti stišljivosti zanemariv učinak na smanjenje početne zvuka. Ali moćna mašina sa visokim pritiskom hidrauličnim pogonom cilindara i velike, ovaj proces se manifestuje vidljivo. u hidrauličkim mineralna ulja pod pritiskom od 10,0 MPa (100 bar), volumen smanjuje za 0,7%. U ovom slučaju, promjena volumena kompresije u manjoj mjeri utjecati na kinematičke viskoznosti i vrstu ulja.

zaključak

Određivanje viskoziteta omogućava da predvidi rad opreme i strojeva pod različitim uvjetima, uzimajući u obzir promjene u tečnosti ili gasa sastav, pritisak, temperatura. Također, kontrola indikatora relevantnih za industriju nafte i plina, komunalnih usluga i drugim industrijama.