Viscositeit. De coëfficiënt van dynamische viscositeit. De fysische betekenis van de viscositeitscoëfficiënt

viscositeitindex - een belangrijke parameter van de werkvloeistof of gas. In fysieke termen, kan de viscositeit worden gedefinieerd als de inwendige wrijving veroorzaakt door de beweging van de deeltjes waaruit de massa van de vloeistof (gasvormig) medium, of, eenvoudiger, de bewegingsweerstand.

Wat is de viscositeit

Een eenvoudige empirische ervaring viscositeit bepaling: het gladde hellende oppervlak gelijktijdig in dezelfde hoeveelheid water en olie gegoten. Water stroomt sneller olie. Het is meer vloeistof. Snel bewegen tap de olie verhindert een hogere wrijving tussen de moleculen (inwendige weerstand - viscositeit). Aldus fluïdumviscositeit omgekeerd evenredig met de vloeibaarheid.

viscositeitsindex: de formule

In een vereenvoudigde vorm van de werkwijze van de viskeuze vloeistof in de leiding kan worden beschouwd als vlakke parallelle lagen A en B met dezelfde oppervlakte S, de afstand waartussen de grootte van h.

Deze twee lagen (A en B) te bewegen met verschillende snelheden (V en V + AV). Een laag met de hoogste snelheid (V + AV), behelst de verplaatsing van de laag B, beweegt met een lagere snelheid (V). Op hetzelfde moment dat de B-laag snelheid mindert de snelheid van de laag A. De fysische betekenis van de viscositeitscoëfficiënt is dat de wrijving van de moleculen die de stromingsweerstand van de lagen vormt een kracht die Isaak Nyuton beschreven met de volgende formule:

F = μ x s x (AV / h)

hier:

• AV - verschil tussen de bewegingssnelheid van fluïdumstroming lagen;
• h - afstand van de vloeistofstroom tussen de lagen;
• S - oppervlak van de vloeistofstroom laag;
• μ (mu) - factor afhankelijk van eigenschappen van een vloeistof, genaamd absolute dynamische viscositeit.

In SI-eenheden formule is als volgt:

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

Waarin F - de zwaartekracht (gewicht) van de hydraulische eenheid vloeistofvolume.

viscositeitswaarde

In de meeste gevallen, de coëfficiënt van dynamische viscositeit wordt gemeten in centipoise (cP) volgens het systeem cgs (centimeter, gram, seconde). In de praktijk wordt de viscositeit van de vloeistof massaverhouding betrekking tot het volume, d.w.z. vloeistofdichtheid:

ρ = m / V

hier:

• ρ - dichtheid van de vloeistof;
• m - massa van de vloeistof;
• V - vloeistofvolume.

De verhouding tussen de dynamische viscositeit (μ) en de dichtheid (ρ) wordt een kinematische viscositeit ν (ν - Greek - nu):

ν = μ / ρ = ^[m2 / s]

Overigens ter bepaling van de viscositeitscoëfficiënt verschillend. Bijvoorbeeld, de kinematische viscositeit wordt steeds gemeten volgens het GHS in centistokes (cSt) en een onderveelvoud hoeveelheden - Stokes (St):

• 1 Class = 10 ^{-4 2} m / s = 1 ^cm2 / s;
• 1sSt = 10 ^-6 m ² / s = 1 ^mm2 / s.

Bepaling van de viscositeit van water

Viscositeitscoëfficiënt van water wordt bepaald door de fluïdumstroming tijdmeetinrichting door de gekalibreerde capillaire buis. Dit apparaat wordt gekalibreerd volgens een bekende standaard vloeistofviscositeit. Kinematische viscositeit, gemeten in ^mm2 / s te bepalen, de fluïdumstroom tijd, gemeten in seconden, wordt vermenigvuldigd met een constante waarde.

Een vergelijkingseenheid wordt de viscositeit van gedestilleerd water, waarvan de waarde nagenoeg constant, zelfs wanneer de temperatuur verandert. Viscositeit - een verhouding tussen de tijd in seconden die vast volume gedestilleerd water nodig is om het verstrijken van een gekalibreerde opening, dezelfde waarde voor de testvloeistof.

viscometers

De viscositeit wordt gemeten in graden Engler (° E) Saybolt Universal Seconds ( "SUS) of Redwood graden (° RJ), afhankelijk van het type reometer. Drie typen viscosimeters verschillen alleen in de hoeveelheid stromend vloeibaar medium.

Viscometer meet de viscositeit Europese eenheid Engler graden (° E), berekend per 200 ^cm3 stromend vloeibaar medium. Viscometer meet de viscositeit Saybolt Universal Seconds ( "SUS of" SSU), die in de Verenigde Staten, met 60 ^cm3 testvloeistof. In Engeland, waarbij gebruik Redwood graden (° RJ), voert viscometer meet de viscositeit van 50 ^cm3 vloeistof. Als bijvoorbeeld 200 ^cm3 van een olie stroomt tien keer langzamer dan dezelfde hoeveelheid water, de viscositeit 10 ° Engler E.

Aangezien temperatuur een belangrijke factor in het veranderen van de viscositeitverhouding worden de metingen gewoonlijk initieel uitgevoerd bij een constante temperatuur van 20 ° C en vervolgens bij een hogere waarde. Het resultaat dus uitgedrukt door toevoeging van een geschikte temperatuur, bijvoorbeeld 10 ° E / 50 ° C of 2,8 ° E / 90 ° C vloeibare viscositeit bij 20 ° C hoger is dan de viscositeit bij hogere temperaturen. Hydraulische oliën een viscositeit bij respectievelijk de volgende temperaturen:

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

vertaling waarden

Bepaling van de viscositeit optreedt in verschillende systemen (Amerikaanse, Britse, GHS) en daarom vaak vereist om gegevens om te zetten van het ene naar het andere meetsysteem. Het omrekenen van de viscositeit van het fluïdum in graden Engler in centistokes ^(mm2 / s) met de volgende empirische formule:

ν (cst) = 7,6 x ° E x (1-1 / ° E3)

Bijvoorbeeld:

• 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.

Om snel de standaard viscositeit van de hydraulische formule bepaald kan worden vereenvoudigd olie als volgt:

ν (cst) = 7,6 x ° E ^(mm2 / s)

Met ν kinematische viscositeit ^mm2 / s of cSt, kan het worden omgezet in een dynamische viscositeitscoëfficiënt μ, met de volgende relatie:

μ = ν x ρ

Voorbeeld. Samenvatten verschillende formules vertaling Engler graden (° E) centistokes (cSt) en centipoises (cps) veronderstellen dat hydraulische olie met een dichtheid ρ = 910 kg / ^m3 heeft een kinematische viscositeit ° E12, d.w.z. in eenheden van centistokes:

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

Aangezien 1sSt = 10 ^-6 m ² / s en 1br = N x 10 ^-3 s / m ^2, dan de dynamische viscositeit gelijk aan:

μ = ν x ρ = 90,3 x 10 ^-6 · 910 = 0,082 x Ns / ^m2 = 82 cPs.

Viscositeitscoëfficiënt van het gas

Wordt bepaald door de samenstelling (chemisch, mechanisch) gas tot een temperatuur en druk toegepast in de gas-dynamische berekeningen geassocieerd met rookgasbeweging. In de praktijk wordt de viscositeit van het gas meegenomen in het ontwerp ontwikkeling van gasvelden, waarbij de berekening wordt uitgevoerd coëfficiënt verandert afhankelijk van de gassamenstelling veranderingen (vooral belangrijk voor gascondensaat afzettingen), temperatuur en druk.

Wij berekenen de viscositeitscoëfficiënt van lucht. De werkwijzen zijn vergelijkbaar met die boven de twee waterstromen beschreven. Neem parallel bewegen twee gasstromen U1 en U2, maar met verschillende snelheden. Tussen de lagen van convectie optreedt (vervlechting) moleculen. Als gevolg hiervan zal momentum sneller bewegende luchtstroom te verminderen en in eerste instantie langzaam - versneld.

De viscositeitscoëfficiënt van lucht overeenkomstig de wet van Newton, door de volgende formule weergegeven:

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

hier:

• dU / dZ is de snelheidsgradiënt;
• S - gebied slagkracht;
• Factor h - de dynamische viscositeit.

viscositeitsindex

Viscositeitsindex (VI) - een parameter correleert de verandering in viscositeit en temperatuur. De correlatie statistisch afhankelijkheidsrelatie, in dit geval de twee waarden waarbij de temperatuurverandering gepaard gaat met systematische variatie van de viscositeit. Hoe hoger de viscositeitsindex, hoe minder de overgang tussen de twee waarden, d.w.z. de viscositeit van de werkvloeistof stabieler is met de temperatuur.

De viscositeit van de oliën

Op de fundamenten van de moderne olie viscositeit index van minder dan 95-100 eenheden. Dus hydraulische machines kunnen worden gebruikt voldoende stabiele vloeistoffen die grote variatie in viscositeit onder omstandigheden van kritische temperaturen te beperken.

"Gunstige" viscositeitscoëfficiënt kan worden gehandhaafd door het inbrengen van een speciale olie additieven (polymeren) verkregen door de destillatie van aardolie. Ze verhogen de viscositeit index olie door het beperken van veranderingen in de eigenschappen van het toegestane bereik. In de praktijk de invoering van de noodzakelijke hoeveelheid toevoegsels lage viscositeitsindex basisolie kan worden verhoogd tot 100-105 eenheden. Echter, deze wijze verkregen mengsel verslechtert de eigenschappen onder hoge druk en thermische belasting, waardoor de effectiviteit van het toevoegsel verminderd.

Macht moeten schakelingen worden gebruikt krachtige hydraulische vloeistoffen met een viscositeitsindex van 100 eenheden. Vloeistoffen met additieven die de viscositeitsindex verbeteren, worden gebruikt in hydraulische regelcircuits en andere systemen in het traject van lage / gemiddelde druk, in een beperkt temperatuurbereik verandert met kleine lekkages en discontinu. Als de druk toeneemt en de viscositeit toeneemt, maar het proces vindt plaats bij drukken boven 30,0 MPa (300 bar). In de praktijk wordt deze factor vaak verwaarloosd.

Meet- en indexatie

Volgens de internationale ISO-normen, is de viscositeit van water (en andere vloeistoffen) uitgedrukt in centistokes: cSt ^(mm2 / s). Metingen van viscositeit procesoliën worden uitgevoerd bij temperaturen tussen 0 ° C, 40 ° C en 100 ° C. In elk geval, in het identificatiesymbool olieviscositeit dient verwijzingscijfer 40 ° C wordt behandeld Afstand viscositeit wordt bepaald bij 50 ° C Marks, meestal gebruikt in de techniek hydraulica, variëren van ISO VG 22 tot ISO VG 68.

Hydrauliekolie VG 22, VG 32, VG 46, VG 68, VG 100 bij een temperatuur van 40 ° C viscositeiten hebben die overeenkomt met de etikettering: 22, 32, 46, 68 en 100 cSt. De optimale kinematische viscositeit van de werkvloeistof in hydraulische systemen in het bereik van 16-36 cSt.

American Society of Automotive Engineers (Society of Automotive Engineers - SAE) heeft varieert van viscositeiten bij bepaalde temperaturen en geschikte codes toegewezen vastgesteld. Het nummer na de letter W, - een absolute dynamische viscositeitscoëfficiënt μ bij 0 ° F (-17,7 ° C) en ν de kinematische viscositeit bepaald bij 212 ° F (100 ° C). Deze indexering verwijzing multigrade olie die in de automobielindustrie (transmissie, motor, enz. D.).

Het effect van viscositeit voor waterwerken

Bepaling van de viscositeit van de vloeistof is niet alleen wetenschappelijke en educatieve belang, maar draagt ook belangrijke praktische betekenis. De hydraulische vloeistof niet alleen energie van de pomp naar de hydraulische motor, maar ook voor het smeren alle onderdelen en componenten van de warmte wrijving paren ingetrokken. Komt niet overeen met het werk van de werkende fluidumviskositeit ernstig kan verstoren de effectiviteit van de hydrauliek.

De hoge viscositeit van de werkvloeistof (olie zeer hoge dichtheid) leidt tot de volgende negatieve effecten:

• De verhoogde stromingsweerstand van de hydraulische vloeistof veroorzaakt grote drukval in het hydraulische systeem.
• Deceleratiehellingen snelheid en de mechanische bewegingen van de aandrijvingen.
• Ontwikkeling van de pomp cavitatie.
• Geen of zeer lage ontluchting van de hydraulische olietank.
• Een merkbaar vermogen (waardoor de doeltreffendheid) van hydraulisch vanwege de hoge kosten van energie voor het overwinnen van de inwendige wrijving van het fluïdum.
• Verhoogde draaimoment van de hoofdaandrijving van de machine veroorzaakt door de belasting op de pomp.
• De temperatuurstijging van de hydraulische vloeistof die door verhoogde wrijving.

Zo is de fysische betekenis van de viscositeitscoëfficiënt in zijn effect (positief of negatief) van de componenten en mechanismen voor voertuigen, machines en apparatuur.

Het verliezen van de macht hydraulische systemen

De lage viscositeit van de werkvloeistof (lage dichtheid olie) veroorzaakt dat de volgende negatieve effecten:

• Vallende volumetrisch rendement van de pompen als gevolg van inwendige lekkage verhogen.
• De toename van inwendige lekkage van hydraulische componenten in het gehele hydraulische systeem - pompen, afsluiters, kleppen, hydraulische motoren.
• Verhoogde slijtage van pompeenheden en pompen jamming vanwege onvoldoende hydraulisch fluïdum viscositeit noodzakelijk voor het smeren van onderdelen wrijven.

samendrukbaarheid

Elke vloeistof onder druk wordt samengeperst. Wat betreft oliën, koel- en smeermiddelen die in hydraulische machinebouw, empirisch gevonden dat het compressieproces is omgekeerd evenredig met de vloeibare massa van het volume. De hoeveelheid compressie ingeschreven minerale oliën zijn aanzienlijk lager voor water en veel lager voor de synthetische vloeistoffen.

In eenvoudige lage drukhydraulische vloeistofsamendrukbaarheid verwaarloosbaar effect op dat het oorspronkelijke volume. Maar krachtige machines met hoge druk hydraulische aandrijfcilinders en grote Dit manifesteert zich zichtbaar. Hydraulische minerale olie bij een druk van 10,0 MPa (100 bar), neemt het volume af met 0,7%. In dit geval is de verandering hoeveelheid compressie in geringe mate beïnvloeden de kinematische viscositeit en de soort olie.

conclusie

Bepaling van de viscositeit maakt de werking van de apparatuur en machines in verschillende omstandigheden te voorspellen, waarbij rekening wordt gehouden met veranderingen in vloeibare of gassamenstelling, druk, temperatuur. Ook regeling van de indicatoren voor de olie- en gasindustrie, nutsbedrijven en andere industrieën betrokken.