ویسکوزیته. ضریب گرانروی پویا. مفهوم فیزیکی ضریب ویسکوزیته

شاخص گرانروی - پارامتر کلیدی از مایع یا گاز کار می کند. از لحاظ فیزیکی، ویسکوزیته ممکن است به عنوان اصطکاک داخلی ناشی از حرکت ذرات تشکیل دهنده جرم مایع (گاز) متوسط، یا ساده تر، مقاومت در برابر جنبش تعریف شده است.

ویسکوزیته است

تعیین ویسکوزیته تجربه تجربی ساده: سطح شیب صاف به طور همزمان به مقدار مساوی از آب و روغن ریخته می شود. جریان آب نفت سریعتر. این مایع بیشتر است. در حال حرکت را به سرعت تخلیه روغن مانع از اصطکاک بالاتر بین مولکولهای آن (مقاومت داخلی - ویسکوزیته). بنابراین، گرانروی سیال معکوس با سیالیت آن متناسب است.

شاخص گرانروی: فرمول

در یک فرم ساده از روند سیال چسبناک در لوله را می توان لایه های مسطح موازی A و B با سطح همان S، فاصله بین که قدر از ساعت است در نظر گرفته.

این دو لایه (A و B) با سرعت های مختلف (V و V + ΔV) حرکت می کند. یک لایه داشتن بالاترین سرعت (V + ΔV)، شامل حرکت لایه ب، در حال حرکت با سرعت آهسته تر (V). در همان زمان لایه B تمایل به کم کردن سرعت نرخ A. لایه و مفهوم فیزیکی ضریب ویسکوزیته است که اصطکاک از مولکول های تشکیل دهنده مقاومت در برابر جریان از لایه به شکل یک نیروی است که و Isaak Nyuton توسط فرمول زیر توصیف میکند:

F = μ × S × (ΔV / ساعت)

در اینجا:

• ΔV - تفاوت بین سرعت حرکت لایه های جریان سیال؛
• ساعت - فاصله بین لایه های جریان مایع؛
• S - سطح لایه جریان سیال؛
• μ (MU) - عامل بسته به خواص یک مایع، به نام گرانروی پویا مطلق است.

در SI فرمول واحد به شرح زیر است:

μ = (F × H) / (S × ΔV) = [PA × S] (× پاسکال دوم)

که در آن F - نیروی گرانش (وزن) واحد حجم مایع هیدرولیک.

ارزش ویسکوزیته

در اغلب موارد، ضریب ویسکوزیته دینامیکی در پواز (CP) مطابق با سیستم CGS (سانتیمتر، گرم، دوم) اندازه گیری شد. در عمل، ویسکوزیته نسبت جرم مایع مربوط به حجم آن، به عنوان مثال چگالی مایع:

ρ = M / V

در اینجا:

• ρ - چگالی مایع؛
• متر - جرم مایع؛
• V - حجم مایع.

نسبت بین گرانروی پویا (μ) و چگالی (ρ) نامیده می شود ν گرانروی حرکتی (ν - یونانی - نو):

ν = μ / ρ = ^[2 متر / S]

در ضمن، روش برای تعیین ضریب ویسکوزیته متفاوت است. به عنوان مثال، ویسکوزیته حرکتی است که هنوز در مطابق با سیستم GHS در centistokes (CST) و یک مضرب مقادیر اندازه گیری شده - استوکس (ST):

• 1 کلاس = 10 ^-4 متر ² / S = 1 سانتی متر ² / ثانیه؛
• 1sSt = 10 ^-6 متر ² / S = 1 میلی متر ² / s است.

تعیین ویسکوزیته آب

ضریب ویسکوزیته آب با اندازه گیری زمان جریان سیال از طریق لوله مویین کالیبره تعیین می شود. این دستگاه با استفاده از ویسکوزیته مایع استاندارد شناخته شده کالیبره شده است. برای تعیین ویسکوزیته سینماتیک، اندازه گیری شده در میلی متر ² / s و، زمان جریان سیال، اندازه گیری در ثانیه، با یک مقدار ثابت ضرب شده است.

به عنوان یک واحد مقایسه است ویسکوزیته آب مقطر، که مقدار ثابت حتی زمانی که تغییرات دما است استفاده می شود. ویسکوزیته - نسبت زمان در ثانیه که مورد نیاز است حجم ثابت از آب مقطر به انقضای یک سوراخ کالیبره شده، به همان مقدار برای مایع آزمون.

گرانروی سنج

ویسکوزیته در درجه (° E) Saybolt جهانی انگلر ثانیه ( "SUS) و یا درجه ردوود (° RJ) بسته به نوع دستگاه رئومتر. سه نوع ویسکومتر تنها در مقدار جریان محیط مایع متفاوت اندازه گیری شد.

ویسکومتر اندازه گیری ویسکوزیته در واحد اروپا انگلر درجه (° E)، محاسبه شده در هر 200 سانتی متر ³ از جریان محیط مایع. اندازه گیری ویسکوزیته در ثانیه Saybolt جهانی ( "SUS یا" SSU)، مورد استفاده در ایالات متحده، شامل 60 سانتی متر ³ از مایع تست ویسکومتر. در انگلستان، که در آن استفاده می شود درجه ردوود (° RJ)، انجام اندازه گیری ویسکوزیته 50 سانتی متر ³ از مایع ویسکومتر. برای مثال، اگر 200 سانتی متر ³ از جریان نفت در ده بار آهسته تر از همان مقدار آب، ویسکوزیته 10 درجه سانتی انگلر E. است

از آنجا که دمای یک عامل کلیدی در تغییر نسبت ویسکوزیته است، اندازه گیری ها معمولا در ابتدا در یک دمای ثابت 20 درجه سانتی گراد در مقادیر بالاتر از آن صورت گرفت و پس از آن. در نتیجه، در نتیجه، با اضافه کردن یک درجه حرارت مناسب، به عنوان مثال، 10 ° E / 50 درجه سانتی گراد یا 2.8 ° E / 90 ° C. بیان گرانروی مایع در دمای 20 درجه بالاتر از غلظت آن در دماهای بالاتر. روغن های هیدرولیک دارای ویسکوزیته در دماهای مربوطه زیر است:

190 در cSt در دمای 20 درجه = 45.4 در cSt در دمای 50 ° C = 11.3 در cSt در دمای 100 درجه سانتیگراد

ارزش ترجمه

تعیین غلظت در سیستم های مختلف رخ می دهد (آمریکا، بریتانیا، GHS) و به همین دلیل اغلب مورد نیاز برای ترجمه داده ها از یک سیستم اندازه گیری را به دیگری. برای تبدیل مقادیر ویسکوزیته مایع در درجه انگلر در centistokes (میلی متر ² / بازدید کنندگان) با استفاده از فرمول تجربی زیر بیان می شود:

ν (CST) = 7،6 × ° E × (1-1 / ° E3)

به عنوان مثال:

• 2 ° E = 7،6 × 2 × (1-1 / 23) = 15،2 × (0875) = 13،3 در cSt؛
• 9 ° E = 7،6 × 9 × (1-1 / 93) = 68،4 × (0،9986) = 68،3 cst می باشد.

به منظور سرعت تعیین ویسکوزیته استاندارد از فرمول هیدرولیک می تواند نفت را به شرح زیر ساده شده:

ν (CST) = 7،6 × ° E (میلی متر ² / بازدید کنندگان)

داشتن ویسکوزیته سینماتیک ν در میلی متر ² / s و یا در cSt، می توان آن را به یک ضریب گرانروی پویا μ تبدیل شده، با استفاده از رابطه زیر:

μ = ν × ρ

به عنوان مثال. به طور خلاصه مختلف ترجمه فرمول انگلر درجه (° E) centistokes (CST) و پواز (CPS)، فرض کنیم که روغن هیدرولیک با تراکم ρ = 910 کیلوگرم / متر ³ دارای لزجت سینماتیکی 12 ° E، در واحد centistokes:

ν = 7،6 × 12 × (1-1 / 123) = 91،2 × (0،99) = 90،3 میلی متر ² / s است.

از آنجا که 1sSt = 10 ^-6 متر ² / s و 1BR = N × 10 ^-3 S / M ^2، پس از گرانروی پویا خواهد به برابر باشد:

μ = ν × ρ = 90.3 × 10 ^-6 · 910 = 0.082 × N S / M ² = 82 CPS.

ضریب گرانروی گاز

این است که توسط ترکیب (شیمیایی، مکانیکی) گاز به دما و فشار مورد استفاده در محاسبات گاز پویا همراه با حرکت گاز تعیین می شود. در عمل، گرانروی گاز را به حساب در توسعه طراحی حوزه های گاز، که در آن محاسبه شده است تغییرات ضریب بسته به تغییرات ترکیب گاز (به خصوص برای سپرده میعانات گازی مهم) انجام شده است، دما و فشار قرار گرفته است.

ما محاسبه ضریب ویسکوزیته هوا. فرآیندهای شبیه به کسانی که در بالا شرح این دو جریان آب خواهد بود. فرض کنید در حال حرکت موازی دو گاز جریان U1 و U2، اما در نرخ های مختلف. بین لایه های همرفت خواهد (متقابل) مولکول رخ می دهد. در نتیجه، حرکت جریان هوا سریعتر حرکت می کاهش خواهد یافت و در ابتدا به آرامی در حال حرکت - شتاب.

ضریب ویسکوزیته هوا، با توجه به قانون نیوتون، بیان شده توسط فرمول زیر:

F = × -h (DU / DZ) × S

در اینجا:

• در dU / DZ گرادیان سرعت است.
• S - منطقه نیروی ضربه.
• فاکتور ساعت - گرانروی پویا.

شاخص گرانروی

شاخص گرانروی (VI) - یک پارامتر مرتبط تغییرات ویسکوزیته و درجه حرارت. ارتباط یک رابطه وابستگی آماری، در این مورد دو مقدار که در آن تغییر درجه حرارت با تغییر سیستماتیک ویسکوزیته همراه است. بالاتر از شاخص گرانروی، کمتر تغییر بین دو مقدار، یعنی ویسکوزیته مایع کار با دمای ثبات تر است.

ویسکوزیته روغن

در پایه های شاخص گرانروی روغن مدرن کمتر از 95-100 واحد. بنابراین در ماشین آلات و تجهیزات هیدرولیک می تواند به اندازه کافی مایعات پایدار است که محدود تنوع گسترده ای در ویسکوزیته تحت شرایط دمای بحرانی استفاده می شود.

«مطلوب» ضریب ویسکوزیته می تواند با معرفی یک افزودنی در روغن های ویژه (پلیمرها) به دست آمده توسط حفظ تقطیر نفت. آنها نفت شاخص گرانروی با محدود کردن تغییرات در ویژگی های محدوده مجاز را افزایش دهد. در عمل معرفی مقدار لازم از مواد افزودنی شاخص ویسکوزیته روغن پایه های پایین می تواند به 100-105 واحد مطرح شده است. با این حال، مخلوط بدست آمده را بود خواص آن باعث اختلال در تحت فشار بالا و بار حرارتی، در نتیجه کاهش اثر ماده افزودنی.

در مدارات باید مایعات هیدرولیک قدرتمند با شاخص گرانروی 100 واحد استفاده شود. سیالات حاوی مواد افزودنی است که افزایش شاخص گرانروی، در مدارهای کنترل هیدرولیک و سیستم های دیگر عامل در محدوده کم / فشار متوسط استفاده می شود، در یک محدود دامنه تغییرات درجه حرارت با نشت کوچک و batchwise. با افزایش فشار و ویسکوزیته را افزایش می دهد، اما این روند در فشارهای بالا 30.0 مگاپاسکال (300 بار) رخ می دهد. در عمل، این عامل اغلب نادیده گرفته شده.

اندازه گیری و شاخص بندی

با توجه به استانداردهای بین المللی ISO، ویسکوزیته آب (و دیگر مایعات) در centistokes بیان: CST (میلی متر ² / بازدید کنندگان). اندازه گیری از روغن های فرآیند ویسکوزیته باید در دمای بین 0 درجه سانتی گراد، 40 درجه سانتی گراد و 100 درجه سانتی گراد انجام در هر صورت، در کد علامت ویسکوزیته نفت باید در اعداد 40 درجه سانتی گراد نشان داد دور ویسکوزیته است که در 50 درجه سانتی گراد با توجه به علائم، اغلب در هیدرولیک، مهندسی، محدوده از ISO VG 22 به ISO VG 68 استفاده می شود.

هیدرولیک VG نفت 22، VG 32، VG 46، VG 68، VG 100 در دمای 40 درجه سانتی گراد گرانرویهای مربوط به برچسب آنها: 22، 32، 46، 68 و 100 cst می باشد. ویسکوزیته حرکتی بهینه از سیال در سیستم های هیدرولیک در محدوده 16-36 در cSt نهفته است.

جامعه آمریکایی مهندسان خودرو (انجمن مهندسین خودرو - SAE) محدوده ویسکوزیته در دماهای خاص و کدهای مناسب اختصاص یافته به آنها ایجاد کرده است. با شماره های زیر حرف W، - یک پویا μ ضریب ویسکوزیته مطلق در 0 ° F (-17.7 درجه سانتی گراد) و ν ویسکوزیته کینماتیک در 212 درجه فارنهایت (100 درجه سانتی گراد) تعیین می شود. این نمایه سازی زمینه روغن های مولتی گرید مورد استفاده در صنعت خودرو (انتقال، موتور، و غیره. D.).

اثر ویسکوزیته در کار هیدرولیک

تعیین ویسکوزیته سیال است تنها علاقه علمی و آموزشی نیست، بلکه حمل اهمیت عملی مهم است. مایعات هیدرولیک نه تنها انرژی از پمپ انتقال به موتور هیدرولیک، بلکه به روان همه جزئیات و اجزای سازنده از حرارت تولید جفت اصطکاک خارج خواهند شد. آیا به کار ویسکوزیته سیال مربوط نیست به طور جدی می تواند اثر بخشی هیدرولیک را مختل کند.

ویسکوزیته بالا از سیال (نفت چگالی بسیار بالا) منجر به اثرات منفی زیر است:

• مقاومت افزایش جریان سیال هیدرولیک باعث افت فشار بیش از حد در سیستم هیدرولیک.
• کاهش سرعت کنترل سرعت و حرکات مکانیکی دیسک.
• توسعه حفره پمپ.
• صفر و یا بسیار کم انتشار هوا از مخزن روغن هیدرولیک.
• از دست دادن قابل توجهی از قدرت (بهره وری کاهش) هیدرولیک با توجه به هزینه های بالای انرژی برای غلبه بر اصطکاک داخلی از مایع.
• افزایش گشتاور محرک از دستگاه ناشی از افزایش بار بر روی پمپ.
• افزایش درجه حرارت از سیال هیدرولیک تولید شده توسط اصطکاک افزایش یافته.

بنابراین، معنای فیزیکی ضریب ویسکوزیته در اثر آن (مثبت یا منفی) در مولفه ها و مکانیزم برای وسایل نقلیه، ماشین آلات و تجهیزات است.

از دست دادن قدرت هیدرولیک

ویسکوزیته پایین از مایع (روغن با چگالی کم) باعث می شود که اثرات منفی زیر است:

• سقوط بازده حجمی پمپ عنوان یک نتیجه از افزایش نشت داخلی.
• افزایش نشت داخلی قطعات هیدرولیک در کل سیستم هیدرولیک - پمپ ها، شیرها، شیر، موتورهای هیدرولیک.
• افزایش سایش پمپاژ واحد و پمپ های متراکم به دلیل ناکافی گرانروی سیال هیدرولیک لازم برای روغن کاری قطعات مالش.

تراکم پذیری

هر مایع تحت فشار فشرده شده است. با توجه به روغن، ماده سردکننده و گریس مورد استفاده در مهندسی مکانیک هیدرولیک، تجربی آن را در بر داشت که فرآیند فشرده سازی معکوسی با جرم مایع در حجم آن متناسب است. مقدار عضو فشرده سازی به روغن های معدنی به میزان قابل توجهی برای آب کمتر و بسیار پایین تر برای مایعات مصنوعی.

در کم فشار تراکم مایع هیدرولیک اثر ناچیزی ساده در کاهش حجم اولیه. اما ماشین قدرتمند با فشار بالا سیلندر هیدرولیک و بزرگ، این روند خود را به وضوح نشان می دهد. در هیدرولیک روغن های معدنی در فشار 10.0 مگاپاسکال (100 بار)، حجم کاهش می یابد به 0.7٪. در این مورد، یک تغییر در حجم فشرده سازی تا حد کوچک را تحت تاثیر قرار ویسکوزیته حرکتی و نوع نفت است.

نتیجه

تعیین غلظت اجازه می دهد تا برای پیش بینی بهره برداری از تجهیزات و ماشین آلات در شرایط مختلف، با توجه به تغییرات حساب در مایع یا گاز ترکیب، فشار، دما. همچنین، کنترل از شاخص های مربوط به صنعت نفت و گاز، آب و برق و سایر صنایع.