Viskozity. Koeficient dynamické viskozity. Fyzikální význam viskozitním

viskozitní index - klíčový parametr pracovní tekutiny nebo plynu. Fyzikálně vyjádřeno, viskozita může být definována jako vnitřního tření způsobené pohybem částic tvořících hmotu kapalné (plynné) média, nebo jednodušeji, odpor pohybu.

Jaký je viskozita

Jednoduché stanovení empirické zkušenosti viskozita: hladký nakloněný povrch současně se vylije do stejného objemu vody a oleje. Voda teče rychleji olej. To je více tekutin. Pohybující se rychle vypustit olej brání vyšší tření mezi svými molekulami (vnitřní odpor - viskozita). Tak, viskozita kapaliny nepřímo úměrná jeho tekutost.

viskozitní index: vzorec

Ve zjednodušené formě procesu viskózní tekutiny v potrubí mohou být považovány za ploché paralelní vrstvy A a B se stejnou plochou povrchu S, jejichž odstup je velikost hodin.

Tyto dvě vrstvy (A a B) se pohybují různými rychlostmi (V a V + Av). Vrstva, která má nejvyšší rychlost (V + Av), zahrnuje pohyb vrstvě B, pohybuje nižší rychlostí (V). Ve stejné době, kdy vrstva B má tendenci zpomalovat rychlost vrstvy A. fyzikální význam koeficientu viskozity je, že tření molekul tvořících průtokový odpor vrstev vytváří sílu, která Isaak Nyuton popsané podle následujícího vzorce:

F = u Stabilizátory x S x (Av / h)

zde:

• Av - rozdíl mezi rychlostí pohybu vrstev tekutinových proudových;
• h - vzdálenost mezi kapalný proud vrstev;
• S - plocha průtokového fluidní vrstvě;
• μ (MU), - faktor závislý na vlastnostech tekutiny, nazvaný absolutní dynamická viskozita.

V jednotkách SI vzorec je následující:

μ = (F x h) / (S x Av) = [Pa x y] (x Pascal sekundu)

Kde F - gravitační síly (hmotnost) jednotka hydraulického objemu kapaliny.

Hodnota viskozity

Ve většině případů, je koeficient dynamické viskozity se měří v centipoise (cP), v souladu s soustavy CGS (centimetr, gram, s). V praxi, je viskozita hmotnostní poměr kapaliny souvisí s jeho objemu, tj. Hustota kapaliny:

ρ = m / V

zde:

• ρ - hustota kapaliny;
• m - množství kapaliny;
• V - objem kapaliny.

Poměr mezi dynamické viskozity (u) a hustoty (pc) se nazývá kinematická viskozita ν (ν - řecký - nu):

ν = μ / ρ = [m ² / s]

Mimochodem, metody pro stanovení koeficientu viskozity jsou různé. Například, kinematická viskozita je stále měřeno v souladu se systémem GHS v centistokes (cSt) a zlomkem veličin - Stokes (ST):

• 1. class = 10 ^{~ 4 m2} / s = 1 cm ² / s;
• 1sSt = 10 ^-6 m ² / s = 1 mm ² / s.

Stanovení viskozity vody

koeficient viskozita vody se stanoví měřením doby toku tekutiny přes kalibrovanou kapilárou. Toto zařízení je kalibrován za použití známých standardních viskozitu kapaliny. Pro stanovení kinematickou viskozitu, měřeno v mm ² / s, doba průtoku tekutiny, v sekundách, se násobí konstantní hodnotu.

Pro srovnání se používá jednotka viskozity destilované vody, jehož hodnota je téměř konstantní, i při změnách teploty. Viskozita - poměr čas v sekundách, který je nutný stálý objem destilované vody, aby se po uplynutí kalibrovaného otvoru, na stejnou hodnotu pro zkušební kapaliny.

viskozimetry

Viskozita se měří ve stupních Engler (° E) Saybolt Universal sekundy ( „SUS) nebo Redwood stupních (° RJ) v závislosti na typu rheometru. Tří typů viskozimetrů se liší pouze v množství proudí kapalné médium.

Viskozimetr měřením viskozity v Evropské oddělení stupňů Englera (° E), počítáno na 200 ^cm3 proudí kapalné médium. Viskozimetr měřením viskozity v Saybolt Universal sekund ( „SUS nebo“ SSU), který se používá ve Spojených státech, obsahující 60 ^cm3 testovací kapaliny. V Anglii, kde použité Redwood stupně (° RJ), provádí viskozimetru měření viskozity 50 ^cm3 kapaliny. Například, v případě, 200 cm ³ z oleje proudí deset krát pomalejší než stejné množství vody, je viskozita 10 ° Engler E.

Vzhledem k tomu, teplota je klíčovým faktorem při změně poměru viskozity, měření se obvykle provádí nejprve při konstantní teplotě 20 ° C a pak se na jeho vyšších hodnotách. Výsledkem tedy je vyjádřena přidáním vhodné teploty, např. 10 ° E / 50 ° C nebo 2,8 ° E / 90 ° C kapalina viskozitu při 20 ° C vyšší, než je jeho viskozita při vyšších teplotách. Hydraulické oleje mají viskozitu při těchto příslušných teplot:

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

překladatelské hodnoty

Stanovení viskozity se vyskytuje v různých systémech (americké, britské, GHS), a proto je často nutné překládat data z jednoho měřicího systému do druhého. Pro převedení hodnot viskozity kapaliny vyjádřený ve stupních Engler v centistokes ^(mm2 / s) za použití následujícího empirický vzorec:

ν (CST) = 7,6 x ° E x (1 - 1 / ° E3)

Například:

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

Aby bylo možné rychle určení standardní viskozity hydraulického vzorce mohou být zjednodušeny olej takto:

ν (CST) = 7,6 x ° E (mm ² / s)

S vmax kinematickou viskozitu v mm ² / s nebo cSt, může být převeden na dynamický koeficient viskozity u, za použití následujícího vztahu:

μ = ν x ρ

Příklad. Shrneme-li různé vzorce překladu stupňů Englera (° E) centistokes (cSt) a centipoise (cps), předpokládejme, že hydraulický olej s hustotou ρ = 910 kg / ^m3 má kinematickou viskozitu 12 ° E, v jednotkách centistokes:

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

Vzhledem k tomu, 1sSt = 10 ^{-6 m2} / s a 1BR = N x 10 ^-3 S / M ^2, pak je dynamická viskozita se rovná:

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

koeficient viskozita plynu

Je určena složením (chemické, mechanické) plynu na teplotě a tlaku, aplikovaného ve výpočtech plynem dynamický související s pohybem plynu. V praxi je viskozita plynu se bere v úvahu při vývoji designu plynových polí, kde je výpočet provedených změn koeficientů v závislosti na změnách složení plynu (zejména důležité pro plyn kondenzátu vklady), teploty a tlaku.

Počítáme koeficient viskozity vzduchu. Tyto procesy budou podobné těm, které je popsáno výše dvou vodních toků. Předpokládejme, že paralelní pohybující se dva proudy plynu U1 a U2, ale při různých rychlostech. Mezi vrstvami konvekce dojde (pronikání) molekuly. V důsledku toho bude hybnost rychleji pohybující se průtok vzduchu sníží a zpočátku pomalu - urychlit.

Koeficient viskozity vzduchu, podle Newtonova zákona, vyjádřené podle následujícího vzorce:

F = H x (dU / DZ) x S

zde:

• dU / dZ je gradient rychlosti;
• S - plocha síly nárazu;
• Faktor H - dynamická viskozita.

index viskozity

Index viskozity (VI), - parametr korelaci změnu viskozity a teploty. Korelace je statistická závislost vztah, v tomto případě jsou obě hodnoty, při které je změna teploty doprovázeny systematickou změnou viskozity. Čím vyšší viskozitní index, tím menší je změna mezi dvěma hodnotami, to znamená, že viskozita pracovní tekutiny je stabilnější s teplotou.

Viskozita olejů

Na základech moderního viskozity oleje indexu menší než 95-100 jednotek. Takže v hydraulických strojů a zařízení mohou být použity dostatečně stabilní kapaliny, které omezují značné rozdíly viskozity za podmínek kritických teplot.

„Příznivý“ koeficient viskozity může být udržována zavedením speciální aditiva do olejů (polymery) získané destilací ropy. Zvyšují indexu viskozity oleje omezením změny v charakteristikách přípustný rozsah. V praxi zavedení potřebné množství přísad s nízkým indexem viskozity základního oleje může být zvýšena na 100-105 jednotek. Nicméně, takto získaná směs se zhoršuje jeho vlastnosti za vysokého tlaku a tepelném zatížení, čímž se snižuje účinnost přísady.

U moci musí být obvody používají výkonné hydraulické kapaliny s indexem viskozity 100 jednotek. Tekutiny, které obsahují přísady, které zvyšují viskozitní index, se používají v hydraulických ovládacích obvodů a jiných systémů pracujících v rozsahu nízkého / středním tlakem, v omezené změny teplotní rozsah s malými netěsností a diskontinuálně. Jak tlak stoupá a zvýšení viskozity, ale proces probíhá při tlacích nad 30,0 MPa (300 bar). V praxi se tento faktor je často opomíjen.

Měření a indexace

V souladu s mezinárodními normami ISO, viskozita vody (nebo jiných kapalin) je vyjádřena v centistokes: cSt ^(mm2 / s). Měření viskozity procesních olejů by měly být prováděny při teplotě mezi 0 ° C, 40 ° C a 100 ° C. V každém případě, v kódovým označením viskozita oleje by mělo být uvedeno v značkou 40 ° C Venku viskozita se podává při 50 ° C Marks, nejčastěji používané v technických hydrauliky, rozmezí od ISO VG 22 ISO VG 68.

Hydraulický olej VG 22, VG 32, VG 46, VG 68, VG 100 při teplotě 40 ° C má viskozitu odpovídající jejich označení: 22, 32, 46, 68 a 100 cSt. Optimální kinematická viskozita pracovní tekutiny v hydraulických systémech leží v rozmezí od 16 do 36 cSt.

American Society of Automotive Engineers (Society of Automotive Engineers - SAE) zavedla rozsahy viskozity při určitých teplotách a odpovídajících kódů, které jim. Číslo za písmenem W, - absolutní dynamický koeficient viskozita μ při 0 ° F (-17,7 ° C), a ν kinematická viskozita, stanoveno při 212 ° F (100 ° C). Tento indexování Regard multigrádové oleje používané v automobilovém průmyslu (přenos, motor, a tak dále. D.).

Vliv viskozity na hydraulických

Stanovení viskozity kapaliny je nejen vědecké a vzdělávací zájem, ale také nese významný praktický význam. Hydraulické kapaliny přenášet nejen energii z čerpadla do hydraulického motoru, ale také pro mazání jsou všechny díly a součásti se odvádí z teplo generované páry tření. Neodpovídá práci pracovní viskozity tekutin může vážně narušit účinnost hydrauliky.

Vysoká viskozita pracovní tekutiny (oleje velmi vysoké hustotě), vede k těmto negativním účinkům:

• Zvýšený odpor proudění hydraulické kapaliny způsobuje nadměrný pokles tlaku v hydraulickém systému.
• Zpomalení řízení rychlosti a mechanických pohybů pohonů.
• Vývoj kavitace čerpadla.
• Nulové nebo velmi nízké uvolňování vzduchu z nádrže hydraulického oleje.
• Znatelný ztráta energie (snížení účinnosti) hydrauliky v důsledku vysokých nákladů na energii pro překonání vnitřního tření kapaliny.
• Zvýšil točivý moment hnacího zařízení stroje způsobené zvýšením zatížení čerpadla.
• Zvýšení teploty hydraulické kapaliny generovaného zvýšeným třením.

To znamená, že fyzikální význam viskozitním je ve svém dopadu (pozitivní nebo negativní), o prvcích a mechanismech vozidel, strojů a zařízení.

Ztráta hydraulickým výkonem

Nízká viskozita pracovní tekutiny (s nízkou hustotou olej) způsobí, že negativní účinky:

• Padající objemové účinnosti čerpadel v důsledku zvýšení vnitřní netěsnost.
• Zvýšení vnitřní netěsnosti hydraulických složek v celém hydraulickém systému - čerpadla, ventily, ventily, hydraulické motory.
• Zvýšené opotřebení vodárny a čerpadla rušení z důvodu nedostatečné viskozity hydraulické kapaliny nutné pro mazání třecích částí.

stlačitelnost

Každá kapalina pod tlakem je stlačena. S ohledem na oleje, chladicí kapaliny a maziva používají v strojírenských hydrauliky, empiricky se zjistilo, že proces komprese je nepřímo úměrná k hmotnosti kapaliny na jeho objemu. Množství tlakového prvku na minerální oleje jsou podstatně nižší pro vodu a mnohem nižší u syntetických tekutin.

V jednoduchém nízkým tlakem hydraulické kapaliny stlačitelnosti zanedbatelný vliv na snížení původního objemu. Ale výkonné stroje s vysoce tlakových lahví hydraulický pohon a velké, tento proces se projevuje viditelně. V hydraulickém minerálního oleje při tlaku 10,0 MPa (100 bar), objem se sníží o 0,7%. V tomto případě je změna objemu komprese v malé míře vliv na kinematickou viskozitu a typ oleje.

závěr

Stanovení viskozity umožňuje předpovídat provoz stroje za různých podmínek, při zohlednění změn v tekuté nebo složení plynu, tlak, teplota. Také kontrola ukazatelů vztahujících se k ropnému a plynárenskému průmyslu, veřejných služeb a dalších odvětví.