Viskositeit. Die koëffisiënt van dinamiese viskositeit. Die fisiese betekenis van die koëffisiënt van viskositeit

viskositeit indeks - 'n belangrike parameter van die werkende vloeistof of gas. In fisiese terme, kan die viskositeit gedefinieer word as die interne wrywing veroorsaak word deur die beweging van die deeltjies waaruit die massa van die vloeistof (gasagtige) medium, of, meer eenvoudig, die beweging weerstand.

Wat is die viskositeit

'N Eenvoudige empiriese ervaring viskositeit bepaling: die gladde helling oppervlak gelyktydig in 'n gelyke hoeveelheid water en olie uitgegooi. Water vloei vinniger olie. Dit is meer vloeistof. Beweeg vinnig dreineer die olie verhoed dat 'n hoër spanning tussen die molekule (interne weerstand - viskositeit). So, vloeistof viskositeit omgekeerd eweredig aan sy vloeibaarheid.

viskositeit indeks: die formule

In 'n vereenvoudigde vorm van die proses van viskeuse vloeistof in die pyplyn kan beskou word as plat parallel lae A en B met dieselfde oppervlakte S, die afstand tussen wat is die grootte van h.

Hierdie twee lae (A en B) beweeg met verskillende snelhede (V en V + ΔV). 'N laag met die hoogste spoed (V + ΔV), behels die beweging van die laag B, wat teen 'n stadiger spoed (V). Terselfdertyd die B laag is geneig om stadiger die tempo van die laag A. Die fisiese betekenis van die viskositeit koëffisiënt is dat die wrywing van die molekules waaruit die vloei weerstand van die lae vorm 'n krag wat Isaak Nyuton beskryf deur die volgende formule te gebruik:

F = μ × S × (ΔV / h)

hier:

• ΔV - verskil tussen die spoed van beweging van die vloeistof vloei lae;
• h - afstand tussen die vloeistof stroom lae;
• S - oppervlakte van die vloeistof vloei laag;
• μ (mu) - faktor, afhangende van die eienskappe van 'n vloeistof, genoem absolute dinamiese viskositeit.

In SI-eenhede formule is soos volg:

μ = (F × h) / (S × ΔV) = [Pa × s] (× Pascal tweede)

Waar F - die krag van swaartekrag (gewig) eenheid van die hidrouliese vloeistof volume.

waarde van viskositeit

In die meeste gevalle, die koëffisiënt van dinamiese viskositeit word gemeet in centipoises (cP) in ooreenstemming met die stelsel CGS (sentimeter, gram, tweede). In die praktyk is die viskositeit van die vloeistof massa verhouding met betrekking tot sy volume, maw vloeibare digtheid:

ρ = m / V

hier:

• ρ - digtheid van die vloeistof;
• m - massa van vloeistof;
• V - volume van vloeistof.

Die verhouding tussen die dinamiese viskositeit (μ) en digtheid (ρ) is bekend as 'n kinematiese viskositeit ν (ν - Grieks - nou):

ν = μ / ρ = [m ² / s]

Terloops, metodes vir die bepaling van die viskositeit koëffisiënt is anders. Byvoorbeeld, die kinematiese viskositeit is nog gemeet in ooreenstemming met die GHS stelsel in centistoke (cSt) en 'n submultiple hoeveelhede - Stokes (St):

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

Bepaling van die viskositeit van water

Viskositeit koëffisiënt van water word bepaal deur die vloeistof vloei tyd te meet deur middel van die gekalibreer kapillêre buis. Hierdie toestel gekalibreer met behulp van 'n bekende standaard vloeistof viskositeit. Om kinematiese viskositeit, gemeet in mm ² / s bepaal, die vloeistof vloei tyd, gemeet in sekondes, is vermenigvuldig met 'n konstante waarde.

As 'n vergelyking eenheid gebruik die viskositeit van gedistilleerde water, waarvan die waarde is byna konstante selfs wanneer die temperatuur verander. Viskositeit - 'n verhouding van die tyd in sekondes wat vaste volume van gedistilleerde water nodig is om die verstryking van 'n gekalibreerde gat, om dieselfde waarde vir die toets vloeistof.

visco meters

Viskositeit word gemeet in grade Engler (° E) Saybolt Universal Seconds ( "SUS) of Redwood grade (° RJ), afhangende van die tipe van geïntroduceerd. Drie tipes visco meters verskil net in die bedrag van vloeiende vloeistof medium.

Viscometer viskositeitsmetings in Europese eenheid Engler grade (° E), bereken per 200 cm ³ van vloeiende vloeistof medium. Viscometer viskositeitsmetings in Saybolt Universal Seconds ( "SUS of" KVE), wat in die Verenigde State van Amerika, met 60 cm ³ van toets vloeistof. In Engeland, waar gebruik Redwood grade (° RJ), voer viscometer viskositeitsmetings van 50 cm ³ van vloeistof. Byvoorbeeld, as 200 cm ³ van 'n olie vloei by tien keer stadiger as dieselfde hoeveelheid water, die viskositeit is 10 ° Engler E.

Sedert temperatuur is 'n belangrike faktor in die verandering van die viskositeit verhouding, is die metings gewoonlik aanvanklik uitgevoer teen 'n konstante temperatuur van 20 ° C en dan by sy hoër waardes. Die resultaat, dus, word uitgedruk deur die byvoeging van 'n geskikte temperatuur, bv 10 ° E / 50 ° C of 2.8 ° E / 90 ° C. vloeistof viskositeit by 20 ° C hoër as sy viskositeit by hoër temperature. Hidrouliese olie het 'n viskositeit by die volgende onderskeie temperature:

190 cSt by 20 ° C = 45,4 cSt by 50 ° C = 11.3 cSt by 100 ° C.

vertaling waardes

Bepaling van viskositeit kom voor in verskillende stelsels (Amerikaanse, Britse, GHS) en daarom word dikwels nodig is om data te vertaal van een meting-stelsel na 'n ander. Om die waardes te omskep van viskositeit van die vloeistof uitgedruk in grade Engler in centistoke (mm ² / s) deur die volgende empiriese formule:

ν (CST) = 7,6 × ° E × (1-1 / ° E3)

Byvoorbeeld:

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

Ten einde te vinnig die standaard viskositeit van die hidrouliese formule bepaal kan word vereenvoudig olie soos volg:

ν (CST) = 7,6 × ° E (mm ² / s)

Met ν kinematiese viskositeit in mm ² / s of cSt, kan dit omskep word in 'n dinamiese viskositeit koëffisiënt μ, met behulp van die volgende verhouding:

μ = ν × ρ

Voorbeeld. Opsomming verskeie formules vertaling Engler grade (° E) centistoke (cSt) en centipoises (CPS), aanvaar dat hidrouliese olie met 'n digtheid ρ = 910 kg / m ³ het 'n kinematiese viskositeit van 12 ° E, in eenhede van centistoke:

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

Sedert 1sSt = 10 ^-6 m ² / s en 1br = N × 10 ^-3 s / m ^2, dan is die dinamiese viskositeit sal gelyk wees:

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

Viskositeit koëffisiënt van die gas

Dit word bepaal deur die samestelling (chemiese, meganiese) gas na 'n temperatuur en druk toegepas in die gas-dinamiese berekeninge wat verband hou met gas beweging. In die praktyk is die viskositeit van die gas in ag geneem word in die ontwerp ontwikkeling van gasvelde, waar die berekening gedoen word koëffisiënt verander afhangende van die gas samestelling veranderinge (veral belangrik vir gas kondensaat deposito), temperatuur en druk.

Ons bereken die koëffisiënt van viskositeit van lug. Die prosesse sal soortgelyk aan dié wat hierbo die twee water vloei beskryf word. Aanvaar parallel beweeg twee gas strome U1 en U2, maar teen verskillende tempo's. Tussen die lae van konveksie plaasvind (deurdringing) molekules. As gevolg hiervan, sal momentum vinniger bewegende lug vloei verminder en het aanvanklik stadig beweeg - versnel.

Die koëffisiënt van viskositeit van lug, volgens die wet van Newton, deur die volgende formule uitgedruk:

F = h × (we / DZ) × S

hier:

• we / DZ is die snelheid helling;
• S - gebied van impak krag;
• Faktor h - die dinamiese viskositeit.

viskositeit indeks

Viskositeit indeks (VI) - 'n parameter korreleer die verandering in viskositeit en temperatuur. Die korrelasie is 'n statistiese afhanklikheid verhouding, in hierdie geval die twee waardes waarteen die temperatuur verandering gaan gepaard met sistematiese variasie van viskositeit. Hoe hoër die viskositeit indeks, hoe minder die verandering tussen die twee waardes, dit wil sê die viskositeit van die werkende vloeistof is meer stabiel met temperatuur.

Die viskositeit van die olie

Op die grondslag van die moderne olie viskositeit indeks van minder as 95-100 eenhede. So in hidrouliese masjinerie en toerusting kan gebruik word stabiel genoeg vloeistowwe wat wye variasie in viskositeit onder toestande van kritieke temperature te beperk.

"Gunstige" koëffisiënt van viskositeit gehandhaaf kan word deur die instelling van 'n spesiale olie toevoeging (polimere) verkry deur die distillasie van petroleum. Hulle verhoog die viskositeit indeks olie deur die beperking van veranderinge in die eienskappe van die toelaatbare reeks. In die praktyk die bekendstelling van die nodige hoeveelheid bymiddels die lae viskositeit indeks basis olie kan opgewek word om 100-105 eenhede. Maar aldus verkry mengsel was benadeel sy eienskappe onder hoë druk en hitte vrag, en sodoende die effektiwiteit van die toevoeging vermindering.

In power moet kringe gebruik word kragtige hidrouliese vloeistowwe met 'n viskositeit indeks van 100 eenhede. Vloeistowwe bevat bymiddels wat die viskositeit indeks verhoog, word gebruik in hidrouliese beheer stroombane en ander stelsels wat in die reeks van lae / medium druk, in 'n beperkte temperatuur reeks veranderinge met 'n klein lek en batchwise. As die druk verhoog en die viskositeit neem toe, maar die proses plaasvind by druk bo 30.0 MPa (300 bar). In die praktyk is hierdie faktor dikwels verwaarloos.

Meting en indexatie

In ooreenstemming met die internasionale ISO standaarde, is die viskositeit van water (en ander vloeistowwe) uitgedruk in centistoke: cSt (mm ² / s). Metings van viskositeit proses olies uitgevoer moet word by temperature tussen 0 ° C, 40 ° C en 100 ° C. In elk geval, in die kode merk olie viskositeit behoort te syferstelsel 40 ° C. aangedui Weg viskositeit gegee op 50 ° C. Punte, die meeste gebruik word in ingenieurswese hidroulika, wissel van ISO VG 22 tot ISO VG 68.

Hidrouliese olie VG 22, VG 32, VG 46, VG 68, VG 100 by 'n temperatuur van 40 ° C het viskositeite wat ooreenstem met hul etikettering: 22, 32, 46, 68 en 100 cSt. Die optimum kinematiese viskositeit van die werkende vloeistof in hidrouliese stelsels lê in die reeks van 16-36 cSt.

Amerikaanse Vereniging van Automotive Engineers (Society of Automotive Engineers - SAE) het wissel van viskositeite by spesifieke temperature en toepaslike kodes aan hulle gevestig. Die aantal ná die letter W, - 'n absolute dinamiese viskositeit koëffisiënt μ by 0 ° F (-17,7 ° C), en ν die kinematiese viskositeit bepaal by 212 ° F (100 ° C). Dit kruip verband multigraad olie gebruik in die motorbedryf (oordrag, motor, en so aan. D.).

Die effek van viskositeit op hidrouliese werk

Bepaling van die viskositeit van die vloeistof is nie net wetenskaplike en opvoedkundige belang nie, maar dra ook belangrik praktiese betekenis. Die hidrouliese vloeistowwe nie net energie oordra van die pomp aan die hidrouliese motor, maar ook om te smeer alle dele en komponente is van die hitte wat gegenereer wrywing pare onttrek. Nie ooreenstem met die werk van die werkende vloeistof viskositeit kan ernstig ontwrig die doeltreffendheid van die hidroulika.

Die hoë viskositeit van die werkende vloeistof (olie baie hoë digtheid) lei tot die volgende negatiewe gevolge:

• Die verhoogde vloei weerstand van die hidrouliese vloeistof veroorsaak oormatige daling druk in die hidrouliese stelsel.
• Verlangsaming beheer van spoed en meganiese bewegings van die aandrywers.
• Ontwikkeling van die pomp cavitatie.
• Nul of baie lae lug vrylating uit die hidrouliese olie tenk.
• A merkbare verlies van krag (vermindering van doeltreffendheid) van hidroulika te danke aan die hoë koste van energie vir die oorwinning van die interne wrywing van die vloeistof.
• Verhoogde wringkrag van die eerste oorsaak van die masjien wat veroorsaak word deur die verhoging van die las op die pomp.
• Die temperatuur styg van die hidrouliese vloeistof wat deur verhoogde wrywing.

So, die fisiese betekenis van die koëffisiënt van viskositeit is in sy impak (positief of negatief) op die komponente en meganismes vir voertuie, masjinerie en toerusting.

Verlies van hidrouliese krag

Die lae viskositeit van die werkende vloeistof (lae digtheid olie) veroorsaak dat die volgende negatiewe gevolge:

• Val volumetriese doeltreffendheid van die pompe as gevolg van interne lekkasie toeneem.
• Die toename in interne lekkasie van hidrouliese komponente in die hele hidrouliese stelsel - pompe, kleppe, klep, hidrouliese motors.
• Verhoogde slytasie van die pomp eenhede en pompe storing weens onvoldoende hidrouliese vloeistof viskositeit nodig vir smering van vryf dele.

saampersbaarheid

Enige vloeistof onder druk saamgepers. Met betrekking tot olies, koelmiddels en smeermiddels gebruik in meganiese ingenieurswese hidroulika, empiries bevind dat die kompressie proses is omgekeerd eweredig aan die vloeistof massa op sy volume. Die bedrag van kompressie lid minerale olies is aansienlik laer vir water en veel laer vir die sintetiese vloeistowwe.

In eenvoudige lae druk hidrouliese vloeistof saampersbaarheid onbeduidende uitwerking op die vermindering van die aanvanklike volume. Maar kragtige masjiene met 'n hoë-druk hidrouliese aandrywing silinders en groot, hierdie proses manifesteer sigbaar. In hidrouliese minerale olie by 'n druk van 10,0 MPa (100 bar), die volume verminder met 0,7%. In hierdie geval, 'n verandering in die kompressie volume tot 'n klein mate beïnvloed die kinematiese viskositeit en tipe olie.

gevolgtrekking

Bepaling van viskositeit toelaat om die werking van die toerusting en masjinerie onder verskillende toestande voorspel, met inagneming van veranderinge in vloeistof of gas samestelling, druk, temperatuur. Ook, beheer van die aanwysers aan die olie en gas industrie, utilities en ander nywerhede betrokke.