Viskozite koeffitsienti ishlaydigan suyuqlik yoki gazning asosiy parametridir. Jismoniy nuqtai nazardan, yopishqoqlikni suyuq (gazsimon) muhitning massasini tashkil etuvchi zarrachalar harakati natijasida yuzaga keladigan ichki ishqalanish yoki oddiyroq aytganda, harakatga qarshilik sifatida aniqlash mumkin.
Yovushqoqlik nima
Yovushqoqlikni aniqlash bo'yicha eng oddiy empirik tajriba: bir vaqtning o'zida bir xil miqdordagi suv va moy silliq eğimli yuzaga quyiladi. Suv yog'ga qaraganda tezroq oqib chiqadi. U ko'proq suyuqlikka ega. Harakatlanuvchi moyning tez oqib ketishiga uning molekulalari orasidagi yuqori ishqalanish (ichki qarshilik - yopishqoqlik) to'sqinlik qiladi. Shunday qilib, suyuqlikning yopishqoqligi uning suyuqligiga teskari proportsionaldir.
Yopishqoqlik nisbati: formula
Soddalashtirilgan shaklda quvur liniyasidagi yopishqoq suyuqlikning harakatlanish jarayonini bir xil sirt maydoni S, orasidagi masofa h bo'lgan tekis parallel qatlamlar A va B ko'rinishida ko'rib chiqish mumkin.
Bu ikki qatlam (A va B) har xil tezlikda (V va V+DV) harakatlanadi. Eng yuqori tezlikka (V+DV) ega bo'lgan A qatlami pastroq tezlikda (V) harakatlanuvchi B qatlamini o'z ichiga oladi. Shu bilan birga, B qatlami A qatlamining tezligini sekinlashtirishga intiladi. Yopishqoqlik koeffitsientining jismoniy ma'nosi shundaki, oqim qatlamlarining qarshiligi bo'lgan molekulalarning ishqalanishi Isaak Nyuton tomonidan tasvirlangan kuchni hosil qiladi. quyidagi formula:
F=µ × S × (DV/h)
Bu yerda:
- DV - suyuqlik oqimi qatlamlari tezligidagi farq;
- h – suyuqlik oqimi qatlamlari orasidagi masofa;
- S - suyuqlik oqimi qatlamining sirt maydoni;
- l (mu) - suyuqlikning xususiyatiga bog'liq koeffitsient, mutlaq dinamik yopishqoqlik deb ataladi.
SI birliklarida formula quyidagicha ko'rinadi:
µ=(F × h) / (S × DV)=[Pa × s] (Paskal × soniya)
Bu erda F - ishchi suyuqlikning birlik hajmining tortishish kuchi (og'irligi).
Yopishqoqlik qiymati
Ko'p hollarda dinamik yopishqoqlik koeffitsienti CGS birliklar tizimiga (santimetr, gramm, sekund) muvofiq centipoise (cP) da o'lchanadi. Amalda yopishqoqlik suyuqlik massasining uning hajmiga, ya'ni suyuqlik zichligiga nisbati bilan bog'liq:
r=m / V
Bu yerda:
- r - suyuqlik zichligi;
- m - suyuqlik massasi;
- V - suyuqlik hajmi.
Dinamik qovushqoqlik (L) va zichlik (r) oʻrtasidagi bogʻliqlik kinematik yopishqoqlik n (n – yunoncha –) deyiladi.yalang'och):
n=l / r=[m2/s]
Aytgancha, yopishqoqlik koeffitsientini aniqlash usullari har xil. Masalan, kinematik yopishqoqlik hali ham CGS tizimiga muvofiq tsentistoklarda (cSt) va kasr birliklarida - stoklarda (St) o'lchanadi:
- 1St=10-4 m2/s=1 sm2/s;
- 1sSt=10-6 m2/s=1 mm2/s.
Suvning yopishqoqligini aniqlash
Suvning viskozitesi suyuqlikning kalibrlangan kapillyar trubadan oqib o'tishi uchun zarur bo'lgan vaqtni o'lchash yo'li bilan aniqlanadi. Ushbu qurilma viskozitesi ma'lum bo'lgan standart suyuqlik bilan kalibrlangan. mm2/s bilan o'lchanadigan kinematik yopishqoqlikni aniqlash uchun soniyalarda o'lchanadigan suyuqlik oqimining vaqti doimiyga ko'paytiriladi.
Taqqoslash birligi distillangan suvning yopishqoqligi bo’lib, uning qiymati harorat o’zgarganda ham deyarli o’zgarmasdir. Yopishqoqlik koeffitsienti - bu kalibrlangan teshikdan oqib chiqishi uchun belgilangan hajmdagi distillangan suvning soniyalardagi vaqtini tekshirilayotgan suyuqlikka nisbati.
Viskozimetrlar
Viskozite ishlatiladigan viskozimetr turiga qarab Engler (°E), Saybolt Universal soniyalari ("SUS") yoki Redwood (°RJ) darajalarida o'lchanadi. Uch turdagi viskozimetrlar faqat miqdori bilan farqlanadi. suyuqlik oqmoqda.
Viskoziteni Yevropa birligi Engler darajasida (°E) o'lchaydigan viskozimetr, hisoblangan200 sm3 chiqadigan suyuqlik muhiti. Viskoziteni Saybolt Universal soniyalarida o'lchaydigan viskozimetr (AQShda qo'llaniladigan "SUS" yoki "SSU") 60 sm3 sinov suyuqligini o'z ichiga oladi. Redwood darajalari (°RJ) qo'llaniladigan Angliyada viskozimetr 50 sm3 suyuqlikning yopishqoqligini o'lchaydi. Misol uchun, agar ma'lum bir moyning 200 sm3 qismi bir xil hajmdagi suvdan o'n barobar sekin oqsa, u holda Engler yopishqoqligi 10°D.
Harorat qovushqoqlik koeffitsientini oʻzgartirishda asosiy omil boʻlgani uchun oʻlchovlar odatda avval 20°C doimiy haroratda, keyin esa undan yuqori qiymatlarda oʻtkaziladi. Natijada tegishli haroratni qo'shish orqali ifodalanadi, masalan: 10°D/50°C yoki 2,8°E/90°C. Suyuqlikning 20°C da qovushqoqligi yuqori haroratdagi qovushqoqligidan yuqori. Gidravlik moylar tegishli haroratlarda quyidagi yopishqoqlikka ega:
190 cSt da 20°C=45,4 cSt da 50°C=11,3 cSt da 100°C.
Qiymatlarni tarjima qilish
Yovushqoqlik koeffitsientini aniqlash turli tizimlarda (Amerika, ingliz, GHS) sodir bo'ladi va shuning uchun ko'pincha ma'lumotlarni bir o'lchovli tizimdan boshqasiga o'tkazish kerak bo'ladi. Engler darajasida ifodalangan suyuqlik yopishqoqligi qiymatlarini tsentistoklarga (mm2/s) aylantirish uchun quyidagi empirik formuladan foydalaning:
n(cSt)=7,6 × °E × (1-1/°E3)
Masalan:
- 2°E=7,6 × 2 × (1-1/23)=15,2 × (0,875)=13,3 cSt;
- 9°D=7,6 × 9 × (1-1/93)=68,4 × (0,9986)=68,3 cSt.
Shidravlik moyning standart viskozitesini tezda aniqlash uchun formulani quyidagicha soddalashtirish mumkin:
n(cSt)=7,6 × °E(mm2/s)
Kinematik yopishqoqligi n mm2/s yoki cSt boʻlsa, uni quyidagi bogʻliqlikdan foydalanib dinamik yopishqoqlik koeffitsienti L ga oʻtkazishingiz mumkin:
M=n × r
Misol. Engler (°E), centistokes (cSt) va sentipoise (cP) darajalari uchun turli konvertatsiya formulalarini jamlab, r=910 kg/m3 zichlikdagi gidravlik moyni faraz qilaylik. kinematik yopishqoqligi 12° E, cSt birliklarida:
n=7,6 × 12 × (1-1/123)=91,2 × (0,99)=90,3 mm2/s.
Chunki 1cSt=10-6m2/s va 1cP=10-3N×s/m2, keyin dinamik yopishqoqlik:
bo'ladi
M=n × r=90,3 × 10-6 910=0,082 N×s/m2=82 cP.
Gazning yopishqoqligi omili
Gazning tarkibi (kimyoviy, mexanik), harorat, bosim ta'siri bilan aniqlanadi va gaz harakati bilan bog'liq gaz-dinamik hisoblarda qo'llaniladi. Amalda gaz konlarini ishlanmalarini loyihalashda gazlarning viskozitesi hisobga olinadi, bunda koeffitsient o'zgarishlari gaz tarkibidagi (ayniqsa gaz kondensati konlari uchun muhim), harorat va bosimning o'zgarishiga qarab hisoblanadi.
Havoning yopishqoqligini hisoblang. Jarayonlar shunga o'xshash bo'ladiyuqorida muhokama qilingan ikki oqim. Faraz qilaylik, ikkita gaz oqimi U1 va U2 parallel, lekin har xil tezlikda harakatlansin. Molekulalarning konvektsiyasi (o'zaro kirishi) qatlamlar orasida sodir bo'ladi. Natijada, tezroq harakatlanuvchi havo oqimining impulsi pasayadi va dastlab sekinroq harakatlanayotgani tezlashadi.
Nyuton qonuniga binoan havoning yopishqoqlik koeffitsienti quyidagi formula bilan ifodalanadi:
F=-h × (dU/dZ) × S
Bu yerda:
- dU/dZ - tezlik gradienti;
- S - kuch ta'sir qilish maydoni;
- H koeffitsienti - dinamik yopishqoqlik.
Qopishqoqlik indeksi
Viskozite indeksi (VI) yopishqoqlik va harorat oʻzgarishini bogʻlovchi parametrdir. Korrelyatsiya - bu statistik munosabat, bu holda ikkita kattalik, bunda haroratning o'zgarishi yopishqoqlikning tizimli o'zgarishi bilan birga keladi. Yopishqoqlik indeksi qanchalik yuqori bo'lsa, ikki qiymat orasidagi o'zgarish shunchalik kichik bo'ladi, ya'ni harorat o'zgarishi bilan ishlaydigan suyuqlikning yopishqoqligi barqarorroq bo'ladi.
Yog'ning yopishqoqligi
Zamonaviy moylarning asoslari 95-100 birlikdan past yopishqoqlik indeksiga ega. Shuning uchun mashinalar va jihozlarning gidravlik tizimlarida kritik harorat sharoitida yopishqoqlikning keng o'zgarishini cheklaydigan etarlicha barqaror ishlaydigan suyuqliklardan foydalanish mumkin.
"Qulay" yopishqoqlik koeffitsientini moyga distillash jarayonida olingan maxsus qo'shimchalarni (polimerlarni) kiritish orqali saqlanishi mumkin. Ular uchun moylarning yopishqoqlik indeksini oshiradiruxsat etilgan oraliqda ushbu xarakteristikaning o'zgarishini cheklash hisobi. Amalda, kerakli miqdordagi qo'shimchalarni kiritish bilan, asosiy moyning past yopishqoqlik indeksini 100-105 birlikka oshirish mumkin. Biroq, shu tarzda olingan aralashma yuqori bosim va issiqlik yukida o'z xususiyatlarini yomonlashtiradi va shu bilan qo'shimchaning samaradorligini pasaytiradi.
Kuchli gidravlik tizimlarning quvvat zanjirlarida yopishqoqlik indeksi 100 birlik bo'lgan ishchi suyuqliklardan foydalanish kerak. Yopishqoqlik indeksini oshiradigan qo'shimchalar bilan ishlaydigan suyuqliklar gidravlik boshqaruv sxemalarida va past / o'rta bosim oralig'ida, cheklangan harorat oralig'ida, kichik qochqinlar bilan va partiyali ishda ishlaydigan boshqa tizimlarda qo'llaniladi. Bosimning oshishi bilan viskozite ham ortadi, ammo bu jarayon 30,0 MPa (300 bar) dan yuqori bosimlarda sodir bo'ladi. Amalda bu omil ko'pincha e'tiborga olinmaydi.
Oʻlchash va indekslash
Xalqaro ISO standartlariga muvofiq suvning (va boshqa suyuq muhitlarning) yopishqoqlik koeffitsienti sentistoklarda ifodalanadi: cSt (mm2/s). Texnologik moylarning viskozitesini o'lchash 0 ° C, 40 ° C va 100 ° S haroratlarda amalga oshirilishi kerak. Qanday bo'lmasin, moy navi kodida yopishqoqlik 40 ° C haroratda raqam bilan ko'rsatilishi kerak. GOSTda yopishqoqlik qiymati 50 ° S da berilgan. Muhandislik gidravlikasida eng koʻp qoʻllaniladigan darajalar ISO VG 22 dan ISO VG 68 gacha.
VG 22, VG 32, VG 46, VG 68, VG 100 gidravlik moylari 40°C da ularning belgilariga mos keladigan yopishqoqlik qiymatlariga ega: 22, 32, 46, 68 va 100 cSt. OptimalShlangi tizimlarda ishchi suyuqlikning kinematik viskozitesi 16 dan 36 cSt gacha.
Amerika Avtomobil muhandislari jamiyati (SAE) ma'lum haroratlarda yopishqoqlik diapazonlarini o'rnatdi va ularga tegishli kodlarni tayinladi. W dan keyingi raqam 0 ° F (-17,7 ° C) da mutlaq dinamik viskozite L dir va kinematik yopishqoqlik n 212 ° F (100 ° C) da aniqlangan. Ushbu indeksatsiya avtomobilsozlik sanoatida (transmissiya, motor va boshqalar) ishlatiladigan barcha mavsumiy moylarga taalluqlidir.
Yovushqoqlikning gidravlikaga ta'siri
Suyuqlikning qovushqoqlik koeffitsientini aniqlash nafaqat ilmiy va ma'rifiy ahamiyatga ega, balki muhim amaliy ahamiyatga ega. Shlangi tizimlarda ishlaydigan suyuqliklar nafaqat nasosdan energiyani gidravlik dvigatellarga o'tkazadi, balki komponentlarning barcha qismlarini moylaydi va ishqalanish juftlaridan hosil bo'lgan issiqlikni olib tashlaydi. Ishlash rejimiga mos kelmaydigan ishchi suyuqlikning yopishqoqligi barcha gidravlikaning samaradorligini jiddiy ravishda buzishi mumkin.
Ishchi suyuqlikning yuqori viskozitesi (juda yuqori zichlikdagi moy) quyidagi salbiy hodisalarga olib keladi:
- Suyuqlik oqimiga qarshilik kuchayishi gidravlik tizimda bosimning haddan tashqari pasayishiga olib keladi.
- Aktuatorlarning boshqaruv tezligi va mexanik harakatlarining sekinlashishi.
- Nasosda kavitatsiyaning rivojlanishi.
- Gidravlik bak moyidan havo chiqishi nolga teng yoki juda kam.
- E'tiborlisuyuqlikning ichki ishqalanishini bartaraf etish uchun yuqori energiya sarfi tufayli gidravlikaning quvvatini yo'qotish (samaradorlikning pasayishi).
- Mashinaning asosiy harakatlantiruvchi momentining ortishi, nasos yukining ortishi tufayli.
- Ishqalanish kuchayishi tufayli gidravlik suyuqlik harorati koʻtariladi.
Shunday qilib, yopishqoqlik koeffitsientining jismoniy ma'nosi uning transport vositalari, mashinalar va jihozlarning tarkibiy qismlari va mexanizmlariga ta'sirida (ijobiy yoki salbiy) yotadi.
gidravlik quvvatni yo'qotish
Ishchi suyuqlikning past viskozitesi (past zichlikdagi moy) quyidagi salbiy hodisalarga olib keladi:
- Ichki oqishning oshishi natijasida nasoslarning hajmli samaradorligining pasayishi.
- Bütün gidravlik tizimning gidravlik qismlari - nasoslar, klapanlar, gidravlik distribyutorlar, gidravlik dvigatellarda ichki qochqinlarning ko'payishi.
- Ishqalanadigan qismlarni moylashni ta'minlash uchun zarur bo'lgan ishchi suyuqlikning etarli darajada yopishqoqligi tufayli nasos agregatlarining eskirishi va nasoslarning tiqilib qolishi.
siqilish
Har qanday suyuqlik bosim ostida siqiladi. Mashinasozlik gidravlikasida ishlatiladigan moylar va sovutgichlarga kelsak, siqish jarayoni suyuqlikning bir hajmdagi massasiga teskari proportsional ekanligi empirik tarzda aniqlangan. Siqish nisbati mineral moylar uchun yuqoriroq, suv uchun ancha past va sintetik suyuqliklar uchun ancha past.
Oddiy past bosimli gidravlika tizimlarida suyuqlikning siqilishi dastlabki hajmning kamayishiga ahamiyatsiz ta'sir ko'rsatadi. Ammo yuqori gidravlikaga ega kuchli mashinalardabosim va katta gidravlik silindrlar, bu jarayon sezilarli darajada o'zini namoyon qiladi. 10,0 MPa (100 bar) bosimdagi gidravlik mineral moylar uchun hajm 0,7% ga kamayadi. Shu bilan birga, siqish hajmining o'zgarishiga kinematik yopishqoqlik va moy turi biroz ta'sir qiladi.
Xulosa
Yovushqoqlik koeffitsientini aniqlash suyuqlik yoki gaz, bosim, harorat tarkibidagi o`zgarishlarni hisobga olgan holda turli sharoitlarda uskuna va mexanizmlarning ishlashini bashorat qilish imkonini beradi. Shuningdek, ushbu ko'rsatkichlarni nazorat qilish neft-gaz sektori, kommunal xizmatlar va sanoatning boshqa tarmoqlarida dolzarbdir.
