Динамическая вязкость это: Кинематическая / динамическая вязкость — определение, примеры

Содержание

Динамическая вязкость - это... Что такое Динамическая вязкость?


Вя́зкость (вну́треннее тре́ние) — одно из трёх явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Вязкость твёрдых тел обладает рядом специфических особенностей и рассматривается обычно отдельно.

Различают динамическую вязкость (единицы измерения: пуаз, Па·с) и кинематическую вязкость (единицы измерения: стокс, м²/с, внесистемная единица — градус Энглера). Кинематическая вязкость может быть получена как отношение динамической вязкости к плотности вещества и своим происхождением обязана классическим методам измерения вязкости, таким как измерение времени вытекания заданного объема через калиброванное отверстие под действием силы тяжести.

Прибор для измерения вязкости называется вискозиметром.

Вязкость газов

В кинетической теории газов коэффициент внутреннего трения вычисляется по формуле

,

где — средняя скорость теплового движения молекул, λ − средняя длина свободного пробега.

Вторая вязкость

Вторая вязкость — внутреннее трение при переносе импульса в направлении движения. Влияет только при учёте сжимаемости и/или при учёте неоднородности коэффициента второй вязкости по пространству.

Вязкость жидкостей

Внутреннее трение жидкостей, как и газов, возникает при движении жидкости вследствие переноса импульса в направлении, перпендикулярном к направлению движения. Общий закон внутреннего трения — закон Ньютона: Коэффициент вязкости η может быть получен на основе соображений о движениях молекул. Очевидно, что η будет тем меньше, чем меньше время t «оседлости» молекул. Эти соображения приводят к выражению для коэффициента вязкости, называемому уравнением Френкеля-Андраде: η = Cew / kT

Иная формула, представляющая коэффициент вязкости, была предложена Бачинским. Как показано, коэффициент вязкости определяется межмолекулярными силами, зависящими от среднего расстояния между молекулами; последнее определяется молярным объёмом вещества VM. Многочисленные эксперименты показали, что между молярным объёмом и коэффициентом вязкости существует соотношение где с и b — константы. Это эмпирическое соотношение называется формулой Бачинского.

Ньютоновские и неньютоновские жидкости

Ньютоновскими называют жидкости, для которых вязкость не зависит от скорости деформации. Если вязкость падает при увеличении скорости, жидкость называется тиксотропной. Для неньютоновских жидкостей методика измерения вязкости получает первостепенное значение.

Вязкость аморфных материалов

Вязкость аморфных материалов (например, стекла или расплавов), это термически активизируемый процесс[1]:

где Q — энергия активации вязкости (кДж/моль), T — температура (К), R — универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/моль•К) и A — некоторая постоянная.

Вязкое течение в аморфных материалах характеризуется отклонением от закона Аррениуса: энергия активации вязкости Q изменяется от большой величины QH при низких температурах (в стеклообразном состоянии) на малую величину QL при высоких температурах (в жидкообразном состоянии). В зависимости от этого изменения аморфные материалы классифицируются либо как сильные, когда , или ломкие, когда . Ломкость аморфных материалов численно характеризуется параметром ломкости Доримуса : сильные материалы имеют

RD < 2, в то время как ломкие материалы имеют .

Вязкость аморфных материалов весьма точно аппроксимируется двуэкспоненциальным уравнением:

с постоянными A1, A2, B, C и D, связанными с термодинамическими параметрами соединительных связей аморфных материалов.

В узких температурных интервалах недалеко от температуры стеклования Tg это уравнение аппроксимируется формулами типа VTF или сжатыми экспонентами Кольрауша.

Вязкость

Если температура существенно ниже температуры стеклования T < Tg, двуэкспоненциальное уравнение вязкости сводится к уравнению типа Аррениуса

с высокой энергией активации QH = Hd + Hm, где Hd — энтальпия разрыва соединительных связей, то есть создания конфигуронов, а Hm — энтальпия их движения. Это связано с тем, что при T < Tg аморфные материалы находятся в стеклообразном состоянии и имеют подавляющее большинство соединительных связей неразрушенными.

При T > > Tg двуэкспоненциальное уравнение вязкости также сводится к уравнению типа Аррениуса

но с низкой энергией активации QL = Hm. Это связано с тем, что при аморфные материалы находятся в расправленном состоянии и имеют подавляющее большинство соединительных связей разрушенными, что облегчает текучесть материала.

Сила вязкого трения

Сила вязкого трения пропорциональна скорости относительного движения V тел, пропорциональна площади S и обратно пропорциональна расстоянию между плоскостями h.

Коэффициент пропорциональности, зависящий от сорта жидкости или газа, называют коэффициентом динамической вязкости. Самое важное в характере сил вязкого трения то, что тела придут в движение при наличии сколь угодно малой силы, то есть не существует трения покоя. Это отличает вязкое трение от сухого.

Примечания

  1. Я. И. Френкель. Кинетическая теория жидкостей. Ленинград, Наука, 1975.

См. также

Ссылки

  • Аринштейн А., Сравнительный вискозиметр Жуковского Квант, № 9, 1983.
  • Измерение вязкости нефтепродуктов — обзор методов и единиц измерения вязкости.
  • R.H. Doremus. J. Appl. Phys., 92, 7619-7629 (2002).
  • M.I. Ojovan, W.E. Lee. J. Appl. Phys., 95, 3803-3810 (2004).
  • M.I. Ojovan, K.P. Travis, R.J. Hand. J. Phys.: Condensed Matter, 19, 415107 (2007).
  • Булкин П. С. Попова И. И.,Общий физический практикум. Молекулярная физика
  • Статья в энциклопедии Химик.ру

Литература

  • Я. И. Френкель. Кинетическая теория жидкостей. — Л.: «Наука», 1975.

Wikimedia Foundation. 2010.

Вязкость Нефти - PetroDigest.ru

 

 

 

Вязкость, наряду с плотностью, одно из важнейших физических свойств нефти.

Кинематическая вязкость нефти изменяется в широких пределах: от 2 до 300 мм2/с (20 °С). Однако в среднем вязкость большинства нефтей не превышает 40 – 60 мм

2/с.

По вязкости определяют и рассчитывают следующие технологические параметры:

  • подвижность нефти в пласте при ее добыче
  • скорость фильтрации в пласте
  • тип вытесняющего агента
  • мощность выкачивающего насоса
  • условия транспортировки по нефтепроводу
  • и др.

Зная вязкость нефти, можно грубо оценивать ее состав. Основная закономерность - это увеличение вязкости с возрастанием молекулярного веса фракций. Чем нефть тяжелее, тем, соответственно, больше в ее составе тяжелых фракций, и тем выше ее вязкость. Таким образом, высоковязкая нефть содержит в своем составе большое количество смолисто-асфальтеновых веществ, что делает переработку такой нефти более трудоемкой.

Растворенный газ также оказывает влияние на вязкость: углеводородные газы в общем случае разжижают нефть, азот, наоборот, вязкость увеличивает.

 

 


Вязкость, как физическая величина

 

Вязкость, или внутренне трение, - это свойство текучих тел оказывать сопротивление необратимому перемещению одной их части относительно другой. Главным образом вязкость зависит от химического строения, молекулярной массы вещества, а также от условий ее определения.

Согласно общему закону внутреннего трения Ньютона, сила внутреннего трения жидкости (f) зависти от:

  • площади соприкосновения ее слоев (S)
  • разности скоростей слоев (Δv)
  • расстояния между слоями (Δh)
  • молекулярных свойств жидкости

 

 

 

Коэффициент пропорциональности η, присутствующий в формуле, и зависящий от молекулярных сил сцепления жидкости, получил название коэффициент внутреннего трения, или динамическая вязкость.

 

Динамическая вязкость

 

Динамическая вязкость определяется по формуле Пуазейля:

 

η = π·P·r4
· τ
8·v·L

 

где (P) – давление, под которым движется жидкость объемом (v), при протекании через капилляр длиной (L) и радиусом (r) за время (t).

В системе СИ динамическая вязкость выражается в паскаль-секундах (Па·с), а в системе СГС – в пуазах (пз). 1 Па·с = 10 пз.

 

Кинематическая вязкость

 

Большее распространение, в частности, для характеристики вязкости нефти, топлив, масел и др., получила кинематическая вязкость (удельный коэффициент внутреннего трения), которая представляет собой отношение коэффициента динамической вязкости вещества к его плотности.

 

 

 

В системе СИ кинематическая вязкость выражается м2/с, в системе СГС - в стоксах (Ст). 1 Ст = 10-4 м2/с.

 

 

В нефтехимии широко используются также условная и относительная вязкости.

 

Условная вязкость

 

Условная вязкость (ВУ) определяется отношением времени истечения определенного объема образца ко времени истечения того же объема стандартной жидкости через вертикальную трубу заданного диаметра и длины при одинаковых условиях.

Стандартно (ГОСТ 6258 - 85) используют 200 см3 определяемой жидкости и столько же дистиллированной воды, и определяют время их истечения с помощью специального вискозиметра при 20 °С. Выражается условная вязкость в градусах Энглера (°E, градус ВУ).

 

Относительная вязкость

 

Относительная вязкость – это отношение коэффициентов динамической вязкости определяемого раствора (μ) к коэффициенту динамической вязкости чистого растворителя (μ0) при определенных условиях.

 

 

 

В США распространено измерение вязкости в универсальных секундах Сейболта (УСС, SSU или SUS). Для этого используется специальный вискозиметр с калиброванным отверстием, через которое пропускается 60 см3 исследуемого образца при 37,8 °С (100 °F) или при 98,9 °С (210 °F) и засекается время его истечения (ASTM D88).

Секунды Сейболта FUROL (SSF) - единицы измерения вязкости на соответствующем вискозиметре Сейболта FUROL, который отличается от универсального вискозиметра Сейболта в два раза большим отверстием истечения. Он используются для более вязких веществ, например, для котельных топлив.

 


Коэффициент динамической вязкости, формула и примеры

Определение и формула коэффициента динамической вязкости

Он зависит от свойств газа (жидкости). Коэффициент динамической вязкости можно определить через импульс (), который передается от слоя к слою вещества (поток импульса через поверхность S). Уравнение для L можно представить как:

   

где знак минус указывает на то, что импульс «течет» в сторону убывания скорости вещества.

Так как существует вязкость (внутренне трение), для течения газа (жидкости по трубе) необходима разность давлений. Чем больше коэффициент динамической вязкости, тем больше должна быть разность давлений для придания заданной скорости течению.

Коэффициент динамической вязкости газа

В соответствии с кинетической теорией газов коэффициент динамической вязкости вычисляют как:

   

где — средняя скорость теплового движения молекул газа, — средняя длина свободного пробега молекулы. Выражение (3) показывает, что при малом давлении (разреженный газ) вязкость почти не зависит от давления, так как Но такой вывод справедлив до момента, пока отношение длины свободного пробега молекулы к линейным размерам сосуда не станет приблизительно равным единице. С ростом температуры вязкость газов обычно растет, так как

Коэффициент вязкости жидкостей

Коэффициент вязкости можно определять силами взаимодействия молекул вещества. Эти силы зависят от среднего расстояния между частицами, при этом определяют при помощи формулы Бачинского, полученной экспериментально:

   

где — молярный объем жидкости, A и — постоянные величины.

Вязкость жидкостей с ростом температуры уменьшается, при увеличении давления растет.

Важные формулы, в которые входит коэффициент динамической вязкости

Коэффициент вязкости присутствует в формуле силы трения ( — сила Стокса), которая действует на тела имеющие форму сферы (маленькие частицы), которые движутся в вязкой жидкости:

   

— радиус сферической частицы, — скорость движения частицы.

Характер движения газа (жидкости) определяется при помощи числа Рейнольдса ():

   

— величина, которая характеризует линейные размеры тела, обтекаемого жидкостью (газом).

Единицы измерения

Основной единицей измерения коэффициента динамической вязкости в системе СИ является:

Па • с

В СГС:

пуаз

1Па• c=10 пуаз

Примеры решения задач

Динамическая вязкость масла это

Начнем с азов. Любая жидкость в данном случае масло, применяемая в сложных механизмах, имеет свою вязкость. Оставим в покое химию, хотя она, безусловно, делает смазку именно тем продуктом, за который мы платим деньги.

Рассмотрим одно из важнейших физических свойств — вязкость масла. Несмотря на то, что параметр непосредственно зависит от химического состава, это чистая физика. Вязкость напрямую зависит от температуры масла и от давления.

Оба этих фактора регулируются системами двигателя:

Абсолютное значение – динамическая вязкость. Более гибкая величина (зависит от нескольких факторов) – кинематическая. По традиционной системе СГС (сантиметр-грамм-секунда), измеряется вязкость в пуазах (динамика) и стоксах (кинематика). Существуют и другие единицы измерения.

Что такое вязкость масла?

Это достаточно сложное понятие. С теоретической точки зрения – это сопротивление течению жидкости (антипод текучести). С точки зрения практической физики – сопротивление формируется силой трения между частицами, из которых состоит масло.

В первую очередь, от вязкости зависят смазывающие свойства моторного масла. Благодаря правильному балансу, смазка равномерно распределяется и удерживается на поверхности деталей. Снижается трение, механизмы меньше изнашиваются, на их движение тратится меньше энергии. Побочный эффект – экономия топлива.

Поскольку вязкость масла зависит от температуры и давления, необходимо придать химическому составу такие характеристики, которые позволят моторному маслу сохранять параметры при любых условиях эксплуатации.

Нельзя допускать, чтобы в пределах рабочей температуры двигателя, свойства технических жидкостей менялись. Для уточнения этого параметра, рядом с числовым значением вязкости так или иначе указывается условие, при котором производится измерение. Это информация для лаборантов. а не покупателей смазки.

При использовании моторного масла с нарушениями заводских рекомендаций, вязкость либо не будет соответствовать температурным условиям, либо ее значение будет непредсказуемо меняться.

Это может привести к следующим неприятностям:

  1. Смазка загустеет и затруднится её перемещение по масляным каналам;
  2. Толщина рабочей пленки не будет соответствовать требованиям мотористов-изготовителей;
  3. Масло не удержится в рабочей зоне, металл останется «голым».

В результате возникнет масляное голодание, и эффект сухого трения. Детали будут перегреваться и ускоренно изнашиваться, что неминуемо приведет к поломке двигателя.

Кинематическая, динамическая и относительная вязкость моторного масла

Базовый (абсолютный) параметр – это динамическая вязкость масла. Если нанести на поверхность с тарированной гладкостью, масляное пятно площадью 1 см², то для движения его со скоростью 1 см/с потребуется определенное усилие. По отношению этой силы к площади пятня – определяется динамическая вязкость. Эту величину обычно рассчитывают под различные значения температуры. Измеряется в миллипаскалях, разделенных на время в секундах: мПа/с.

Кинематическая вязкость масла связана с его плотностью, и непосредственно зависит от температуры механизма, в котором применяется смазка. Поскольку сертификационные измерения производятся в диапазоне рабочих температур двигателя (от +40°С до + 100°С), это и есть главный эксплуатационный показатель моторного масла. Максимальное допустимое значение температуры: + 150°С.

Параметр непосредственно связан со значением динамической вязкости, и представляет собой её соотношение к плотности жидкости. Разумеется, измерение проводится в одинаковых температурных условиях для абсолютной вязкости и плотности. Единица измерения – квадратный метр за секунду: м²/с.

Относительная вязкость моторного масла – это число, определяющее разность превышения над вязкостью дистиллированной воды. Оба измерения также производятся при одинаковой температуре: +20°С. Единица измерения вязкости масла – градус Энглера (E°). Этот способ измерения вспомогательный, на его основе не определяется маркировка моторного масла. Но без этой процедуры (результаты обязательно отражаются в протоколах) невозможно получить заводской допуск для конкретной марки автомобилей.

Международный стандарт вязкости масел и виды смазок

Разумеется, маркировка на емкостях со смазочными материалами, не подразумевает наличие формул и единиц измерения из учебника физики. Обозначение упрощенное и формализованное.

Типовые значения степеней вязкости по SAE приняты давно, между всеми производителями смазочных материалов и автомобильными концернами достигнуты соглашения. Стандарт действует на всех континентах, его можно найти на упаковке любого бренда.

Способ определения вязкости нефтепродуктов — видео

Методика определения вязкости постоянно совершенствуется. Сегодня применяется редакция SAE J300, по которой все смазочные материалы (для моторов) подразделяются на 11 групп (классов). При этом, предыдущие редакции имеют обратную совместимость с новыми.

Классификация по сезонам применения:

  1. Для зимней эксплуатации применяется маркировка определения низкотемпературной вязкости W: (SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W).
  2. Летние моторные масла обозначаются так: (SАЕ 20, 30, 40, 50, 60).

Поскольку нахождение автомобилей в строго определенных условиях встречается не часто, в основном применяются так называемые всесезонные моторные масла (могут быть минеральными, синтетическими, или полусинтетическими). В зависимости от условий эксплуатации, применяется комбинированная маркировка: SАЕ 0W-30, SAE 15W-40, SAE 20W-50 и пр.
Примерный перечень зависимости классификации от температуры показан в таблице:

Для нормальной работы двигателя, кинематическая вязкость моторного масла определяется двумя значениями. Первая цифра означает принадлежность к условиям зимней эксплуатации двигателя.

Правильно подобранная смазка должна обеспечить холодный запуск движка при заданной температуре. То есть, те самые показатели скорости течения масла, которые определяются в лабораториях при различных температурах, применяются на практике. Если залить жидкость с неправильным значением по SAE, коленчатый вал может просто не провернуться при вполне нормальной температуре -25°С.

Методики измерения кинетической вязкости масла

  1. Низкотемпературная вязкость – способность прокачиваться через систему маслопроводов после запуска двигателя. Определяется по универсальным (для всех участников SAE классификации) методике ASTM D 4684 и ASTM D 5293. В стендовых условиях имитируется холодный пуск мотора и прогон технической жидкости по тарированным трубкам. Можно использовать ротационный вискозиметр, но в нем не учитываются силы поверхностного натяжения. При этом определяется минимально возможная температура, при которой сохраняются заявленные показатели вязкости. Кроме того, проверяется способность жидкости уверенно проходить через масляный фильтр. Силы давления насоса вполне достаточно, чтобы порвать загустевшим маслом мембрану. Методика проверки принята стандартом GM 9099 P.
  2. Высокотемпературная вязкость оценивается на образцах из той-же партии. Кинематические характеристики проверяются с помощью капиллярного вискозиметра при типичной температуре прогретого двигателя: 100°С. Методика имеет название ASTM D 445. Затем жидкость прогревается до температуры 150°С. Это пиковые значения, когда масло касается раскаленной нижней части поршня. В этом диапазоне скорость сдвига (один из показателей кинематической вязкости) не должен выходить за установленный стандарт. Верхний предел оценивается по методике ASTM D 4683 или ASTM D 4741.

Существует еще оценка стабильности к сдвигу при одновременном воздействии температуры и механики. Проверка производится на специальной тарированной форсунке, в течение 10 симулированных рабочих часа.

Кроме того, для полного соответствия допуску, любой автопроизводитель может предложить собственный тест, который моделирует температурные и нагрузочные ситуации, характерные для конкретного двигателя.

И если производитель смазки хочет получить дополнительный сертификат, он вынужден проходить все испытания. Это влечет за собой определенные затраты, зато открывает дорогу к новым рынкам и потребителям.

Наиболее успешные тесты учитываются при выборе ОЕМ поставщика расходных материалов.

Заключение

При выборе смазки не обязательно помнить (или иметь под рукой) все перечисленные в материале формулы или методики. Достаточно прочитать на этикетке заводские данные вязкости по стандарту SAE, и найти в перечне допусков ваш автомобиль. Под этими комбинациями символов и цифр, скрываются многостраничные отчеты о проведенных испытаниях.

Как выбрать масло ориентируясь на его вязкость — видео

Идеальный вариант подбора масла – выяснить, с какой торговой маркой заключено ОЕМ соглашение на поставку расходных материалов у вашего автопроизводителя. В этом случае вы точно будете уверены, что кинематическая вязкость моторного масла соответствует вашему мотору.

На Вязкость масла поверку, вязкость моторного масла — один из самых не очевидных параметров, который часто стает камнем преткновения при выборе масла. Проблема в том, что существует множество различных точек зрения — у продавцов, официальных сервис-менов, "гаражных" автомехаников и просто опытных автолюбителей. И эти мнения зачастую противоречат одно другому.

На самом же деле, если понимать хотя бы в общем назначение масла в двигателе, вопрос о вязкости не должен быть слишком сложным.
Вместо вступления:
Самые популярные заблуждения автолюбителей относительно вязкости моторного масла, навязанные производителями автомасла и мотористами СТО:
1. «Если я люблю ездить быстро – мне стандартное моторное масло не подходит – нужно заливать более спортивные автомобильные масла» — реальная потеря мощности и быстрый капитальный ремонт двигателя Вам обеспечены – действуйте!

2. «Когда разрабатывался мой мотор – еще не было современных масел с большой вязкостью, так что автопроизводитель и не мог их рекомендовать» — не было тогда не только современных марок моторного масла, не было еще и технологий производства двигателей, рассчитанных на современное автомасло, так что начинайте подыскивать хорошего мастера для капремонта мотора.

Что такое вязкость масла?

Главная задача автомасла – не допустить сухого трения движущихся внутренних деталей двигателя, а также обеспечить минимальную силу трения при максимальной герметичности рабочих цилиндров. Очевидно, что сделать субстанцию, которая обладала бы необходимыми для этого свойствами, и при этом имела бы стабильные характеристики в широком диапазоне температур невозможно, а диапазон рабочих температур масла в двигателе достаточно широк.

Необходимо Вязкость масла заметить, что та температура, которую большинство автолюбителей наблюдают на приборной доске, и которую принято называть температурой двигателя – на самом деле является температурой охлаждающей жидкости, которая действительно стабильна в прогретом двигателе и должна составлять около 90 градусов. Температура масла при этом существенно «гуляет» и может доходить до 140-150 градусов в зависимости от скорости и интенсивности движения.

Исходя из этого, для каждого отдельно взятого двигателя производитель определяет компромиссные оптимальные параметры автомасла. Именно эти параметры, как считает производитель мотора, должны обеспечить максимальный коэффициент полезного действия (КПД) при минимальном износе внутренних деталей мотора при заданных «типичных» условиях эксплуатации.

Наиболее важным из параметров автомасла считается его вязкость.

Простым языком, понятным автолюбителю, можно сказать так: вязкость масла – это его способность оставаться на поверхности внутренних деталей мотора и при этом сохранять текучесть. Вроде не сложно? Но ведь именно вязкость масла более всего меняется в зависимости от температуры, являясь «переменной» величиной?

Именно поэтому, Американской ассоциацией автомобильных инженеров (SAE) разработана классификация моторного масла по вязкости, которая описывает вязкость того или иного автомасла при разных рабочих температурах. По сути, эта классификация дает диапазон температур, в котором работа двигателя является безопасной, при условии, что производитель мотора допустил моторное масло с такими параметрами к использованию в этом двигателе.

Что означают цифры обозначения вязкости масла на этикетке?
После аббревиатуры SAE мы видим несколько чисел, разделенных буквой W и тире, например 5W-30 (для всесезонного масла, которое, как правило и используют все автолюбители). Не вдаваясь в физику и сложную терминологию (это есть ниже), расшифровать эту надпись можно так:

5W Расшифровка кодировки вязкости масла – это низкотемпературная вязкость, которая означает, что холодный запуск двигателя возможен при температуре не ниже -35°С (т.е. от цифры перед W нужно отнять 40). Это та минимальная температура этого автомасла, при которой масляный насос двигателя сможет прокачать масло по системе, не допустив при этом сухого трения внутренних деталей. На работу прогретого двигателя этот параметр никак не влияет.

Если отнять от этой же цифры 35 (в данном случае – это -30°С), то мы получим минимальную температуру «проворачиваемости» двигателя. Очевидно, что с понижением температуры масло становится гуще и стартеру все сложнее становится провернуть мотор при холодном запуске. Но это усредненный параметр, реальная картина очень сильно зависит от самого двигателя, а потому очень важно при выборе вязкости не отступать от рекомендаций производителя Вашего авто.

Все, больше первая цифра перед W ровным счетом ничего не означает, и на работу прогретого двигателя ровным счетом никак не влияет. Так что если Вы живете в регионе, где температура воздуха зимой редко опускается ниже -20°С – Вам по этому параметру подойдет практически любое масло из продающихся на рынке. Другой вопрос, в каком состоянии Ваши стартер и аккумулятор, если они уже слегка подуставшие, им безусловно легче будет завести мотор при -20°С на масле 0W-30, чем если это будет 15W-40.

Гораздо интереснее второе число в обозначении – высокотемпературная вязкость (в данном случае это 30). Его нельзя так просто, как первое, перевести на понятный автолюбителю язык, ибо это сборный показатель, указывающий на минимальную и максимальную вязкость масла при рабочих температурах 100-150°С. Чем больше это число, тем выше вязкость моторного масла при высоких температурах. Хорошо это, или плохо именно для Вашего мотора – знает только производитель автомобиля.

Какая вязкость лучше подходит для двигателя?

Принято считать, что чем выше вязкость при высоких температурах – тем лучше. В частности, масла с высоким показателем высокотемпературной вязкости рекомендуют для спортивных автомобилей. Но это абсолютно не означает, что если Вы зальете в свой гражданский мотор спортивное масло, он от этого станет спортивным или лучше поедет. Скорее всего, будет как раз наоборот – вы таким образом потеряете мощность и быстро уложите двигатель.

Повторюсь рекомендации о вязкости масла в сервисной книжке уже в который раз – ни в коем случае не следует заливать в двигатель масло, вязкость которого не предусмотрена производителем автомобиля именно для Вашего мотора! Производитель авто учел все возможные режимы езды на Вашем двигателе и рекомендовал именно те параметры вязкости, которые для ЭТОГО мотора являются оптимальными.

Очень показательным является эксперимент, произведенный Михаилом Колодочкиным и Александром Шабановым, описанный в журнале «ЗА РУЛЕМ» № 3/2008. Они попробовали залить в двигатель ВАЗовской восьмерки масло с высокотемпературной вязкостью в 50 единиц и обнаружили (и доказали) существенное падение мощности, а также увеличение износа двигателя по сравнению с предусмотренным производителем моторным маслом с верхней вязкостью в 40 единиц.

Только не надо улыбаться, приговаривая: «а, Жигули, ну понятно…». На любой иномарке эксперимент дал бы те же результаты, потому что суть там именно в том, какую максимальную вязкость предусмотрел производитель авто!

Таблица значений вязкости моторного масла по классификации SAE

Автомобильные масла — классификация SAE J-300 DEC99

Какую вязкость масла выбрать?
5W-50 или 0W-30?
Или что хуже для двигателя, завышенная или заниженная вязкость?

Вроде по вязкости автомобильных масел уже все разжевали, да видно не совсем. Вопросы, которые часто задаются на форуме сайта, подсказывают, что нужно написать еще на тему вязкости масла. Итак, что лучше выбрать, большую или меньшую вязкость моторного масла? И как быть, если гарантийный сервис заливает автомобильное масло с непредусмотренной в инструкции по эксплуатации вязкостью?

Сразу скажу в который раз: вязкость автомасла должна соответствовать требованиям автопроизводителя, не зависимо от возраста, пробега, стиля вождения, бюджета и «авторитетного» мнения сервис-менов, даже если это официальный сервис. Эта статья написана для сомневающихся и тех, кому просто интересно, почему так. Если Вы – из таких – читайте дальше, если нет – читайте инструкцию по эксплуатации (либо сервисную книжку), и требуйте, чтобы Вам заливали исключительно предусмотренное конструкторами двигателя моторное масло (по всем параметрам, включая вязкость).

Итак, углубляемся в вопрос вязкости моторного масла. Самая понятная большинству автолюбителей пара трения в двигателе – это «поршень-цилиндр», поэтому берем для наглядности именно эту пару трения в свою небольшую логическую экспертизу.

Что такое зазоры в парах трения и зачем они нужны?
Для начала, риторический вопрос: диаметр поршня (в сборе с кольцами), и внутренний диаметр цилиндра, одинаковы? Конечно, нет! Для того, чтобы поршень мог сотни раз за минуту сделать поступательные движения в цилиндре, его диаметр просто обязан быть немного меньше, иначе трение мгновенно нагреет обоих участников нашей подследственной пары трения до температур, при которых они разрушатся.

Итак, разница в диаметрах (зазор) есть, вопрос следующий – насколько велик этот зазор, чем он заполнен и на что он влияет? Исходя из принципа работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС), именно этот зазор и определяет в результате КПД мотора (коэффициент полезного действия), ибо именно через этот зазор происходит «утечка» толкательной силы взрыва топливной смеси в цилиндре. Таким образом получается, что чем меньше зазор – тем больше мощность?

С другой стороны, как уже говорилось, зазор (пусть минимальный) все-таки необходим, кроме того, как и любой другой паре трения, нашей паре также обязательно нужна постоянная смазка. Поэтому, главная задача конструкторов сделать этот зазор точно соответствующим той масляной пленке, которую создает моторное масло, имеющее такое свойство, как вязкость. В этом случае мощность двигателя будет максимально возможной (при прочих равных) для его конструкции.

Вот на этом месте как раз и начинаются проблемы. Почему? Да потому, что вязкость масла – величина переменная, существенно зависящая от температуры в обратной пропорции. Например, у стандартного масла 5W-40, при прогреве двигателя, скажем от 40 до 100°С, реальная вязкость падает с примерно 90 до 14 мм2/с, т.е. более, чем в 6 раз! И падает вязкость не одномоментно, а постепенно, по кривой. И кривая эта у каждого масла своя. Соответственно, если температура масла ниже 40 – вязкость будет еще больше, если выше 100 – еще меньше. Очевидно, что вместе со значением вязкости изменяется и толщина пленки на парах трения.

Прогрев двигателя и вязкость автомасла

Что-же происходит в двигателе, когда он холодный и вязкость масла в разы превышает расчетную рабочую? Вспоминаем школьный курс физики и делаем вывод: если масляная пленка толще зазора, увеличивается сила трения, что приводит к падению мощности и повышению температуры. Именно в этом и заключается «секрет» моторостроителей: они рассчитывают зазоры именно под рабочие температуры двигателя (каковыми для большинства моторов считается диапазон 100-150 °С), сознательно заставляя двигатель работать под повышенными нагрузками при прогреве.

Именно завышенная вязкость холодного масла помогает двигателю прогреться быстрее. И именно поэтому автопроизводители категорически не рекомендуют нагружать двигатель до полного прогрева. Ну и именно по этой причине специалисты утверждают, что один (каждый) прогрев мотора в сильные морозы отнимает порядка 300-500 километров у общего моторесурса нового двигателя (не путать с ресурсом моторного масла – на сервисный интервал это влияет не так сильно).

Нужно отметить, что со временем внутренние поверхности двигателя постепенно изнашиваются, зазоры увеличиваются, соответственно, степень влияния повышенной вязкости холодного автомасла на износ уменьшается.

Вязкость масла при рабочих температурах
Что же происходит, когда двигатель, и, соответственно, моторное масло, прогрелись до рабочей температуры? А в этот момент начинает работать система охлаждения двигателя. Происходит все примерно по такой схеме (очень упрощенно): при повышенной нагрузке или оборотах коэффициент трения увеличивается => температура масла растет => вязкость масла падает => толщина масляной пленки уменьшается => коэффициент трения уменьшается => температура масла падает (не без помощи системы охлаждения), или во всяком случае, ее рост существенно замедляется. Круг замкнулся, мотор работает. Но вязкость и температура моторного масла при этом не стоят на месте – они динамически изменяются в определенных, строго рассчитанных производителем мотора диапазонах.

Таким образом, на самом деле, эффективность работы двигателя зависит не от абсолютного значения вязкости при определенной температуре, а от динамики ее изменения при работе в определенном диапазоне рабочих температур и соответствия этой динамики конструкции конкретного мотора.

Не следует забывать о том, что любой двигатель, особенно современный – очень точный механизм, и от этой самой точности в основном и зависят все те параметры, по которым мы, обычно, оцениваем потребительскую привлекательность двигателя: мощность, крутящий момент, топливная экономичность.

И вот тут как раз приобретает особенную ценность главный вопрос: а есть ли разница в зазорах и рабочих температурах двигателей разных типов, объемов и производителей? Есть, и разница эта очень существенна, особенно если речь идет о последних моделях двигателей. Именно поэтому существуют разные допуски автопроизводителей для моторных масел, а также различные по температурно-вязкостным требованиям классы качества некоторых международных классификаций (наиболее яркий пример – классификация ACEA).

Подчеркну, речь идет далеко не только о маслах с разным индексом вязкости по SAE! Индекс высокотемпературной вязкости по SAE присваивается исходя из абсолютных значений вязкости масла при температурах 100 и 150 °С (детальнее, см. таблицу вязкости масла – там есть все диапазоны). А вот до, между, и после указанных промежуточных значений, кривая изменения вязкости разных масел при изменении температуры может достаточно сильно отличаться. Уже не говоря о том, что даже в указанных контрольных точках температуры, требования SAE предполагают не точные значения вязкости, а достаточно широкий их диапазон.

Таким образом, даже два разных масла, на этикетках которых написано, скажем, 5W-40, вполне могут иметь разную абсолютную вязкость при температуре 90, 120, или 145 °С. И именно эта динамика, в числе прочих параметров, зашифрована в тех самых таинственных буквах и цифрах допусков автопроизводителей и классификаций качества моторных масел. Причем, следует в который раз подчеркнуть: динамика вязкости масла не может быть хорошей или плохой – она должна быть подходящей, т.е. соответствующей конструкции конкретного двигателя!

Что происходит, когда вязкость масла выше нормы?
Итак, двигатель прогрелся до рабочих температур, но вязкость масла не упала до нужного (рассчитанного конструктором) значения, что произойдет? На нормальных оборотах и нагрузках в принципе ничего страшного – температура двигателя несколько повысится и вязкость упадет до необходимой нормы, которая уже будет компенсироваться системой охлаждения. В этом случае рабочая температура двигателя будет выше нормы для этих оборотов и нагрузки, но при этом все еще будет, скорее всего, укладываться в допустимый диапазон. Другой вопрос в том, что двигатель будет большую часть времени работать на более высокой температуре, что однозначно не способствует увеличению его моторесурса.

Совсем другое дело, если Вы, к примеру, резко увеличите обороты мотора (экстренный разгон при обгоне на затяжном подъеме, например). скорость сдвига резко возрастает, а вязкость не соответствует текущей температуре (опять таки речь идет о расчетах конструктора двигателя), поэтому двигателю в этот момент придется прогреться несколько больше (до более высокой температуры), чтобы снизить уровень вязкости масла до допустимого значения. И в этот момент температура масла и двигателя вполне может перейти предельно допустимую безопасную норму.

Результат этого всего примерно таков (если перевести на понятный автолюбителю язык): если вязкость масла выше нормы, предусмотренной производителем, двигатель постоянно работает в режиме повышенных температур, от чего быстрее изнашиваются его детали. Кроме того, рабочие температуры еще напрямую влияют и на ресурс самого моторного масла: чем выше температура, тем скорее масло окисляется и приходит в негодность. Так что такое масло и менять нужно гораздо чаще.

В любом случае, все негативные последствия завышения вязкости масла Вы никак не сможете, без сложных замеров и вскрытия двигателя, заметить или почувствовать в относительно коротком промежутке времени, это вылезет не через 10 ил 20 тысяч км, а скорее через 100-150 тысяч. И доказать, что причина повышенного износа двигателя именно в неподходящем автомобильном масле практически невозможно – поэтому многие сервисмены, и даже официальные СТО часто не особенно утруждают себя вопросом соответствия вязкости масла, которое они заливают, требованиям автопроизводителя для данного конкретного мотора. Помните – им выгодно, если после окончания гарантийного срока Ваш мотор придет в негодность, даже если Вы не будете у них ремонтироваться!

Заниженная вязкость масла – угроза клина?
Совершенно обратная ситуация возникает, когда вязкость масла ниже нормы. Сейчас практически все производители автомобильных масел делают так называемые энергосберегающие масла, с пониженной высокотемпературной вязкостью. Причем, речь идет именно о вязкости при высоких температурах и скорости сдвига HTTS (более 100 °С), поэтому индекс вязкости по SAE у этих масел такой-же, как у обычных. Отличаются эти масла от обычных классами качества и допусками автопроизводителей. В частности, низковязкие масла соответствуют классам качества ACEA A1/B1 и ACEA A5/B5.

Проблема заключается в том, что для таких масел делают специальные моторы! А в обычном двигателе, не рассчитанном на такую низкую вязкость, применять такое автомасло просто опасно. Речь идет о том, что при высоких температурах и на высоких оборотах пленка, создаваемая на парах трения становится слишком тонкой, в результате чего снижается эффективность смазки и существенно возрастает расход масла на угар. При определенном стечении обстоятельств мотор может даже заклинить.

Таким образом, занижать вязкость масла по сравнению с требованиями автопроизводителя гораздо опаснее, чем завышать. Поэтому ни в коем случае не следует применять автомасла классов ACEA A1/B1 и ACEA A5/B5, а также специальные, на которых написан только один допуск (одобрение) автопроизводителя, если эти классы качества либо допуски не значатся в Вашей сервисной книжке или инструкции по эксплуатации.

Выбор моторного масла – серьезная задача для каждого автолюбителя. И главный параметр, по которому должен осуществляться подбор – это вязкость масла. Вязкость масла характеризует степень густоты моторной жидкости и ее способность сохранять свои свойства при температурных перепадах.

Попробуем разобраться, в каких единицах должна измеряться вязкость, какие функции она выполняет и почему она играет огромную роль в работе всей двигательной системы.

Для чего используется масло?

Работа двигателя внутреннего сгорания предполагает непрерывное взаимодействие его конструктивных элементов. Представим на секунду, что мотор работает “на сухую”. Что с ним произойдет? Во-первых, сила трения повысит температуру внутри устройства. Во-вторых, произойдет деформация и износ деталей. И, наконец, все это приведет к полной остановке ДВС и невозможности его дальнейшего использования. Правильно подобранное моторное масло выполняет следующие функции:

  • защищает мотор от перегрева,
  • предотвращает быстрый износ механизмов,
  • препятствует образованию коррозии,
  • выводит нагар, сажу и продукты сгорания топлива за пределы двигательной системы,
  • способствует увеличению ресурса силового агрегата.

Таким образом, нормальное функционирование моторного отдела без смазывающей жидкости невозможно.

Индекс вязкости масла

Понятие вязкости масел подразумевает способность жидкости к тягучести. Определяется она с помощью индекса вязкости. Индекс вязкости масла – это величина, показывающая степень тягучести масляной жидкости при температурных изменениях. Смазки, имеющих высокую степень вязкости, обладают следующими свойствами:

  • при холодном запуске двигателя защитная пленка имеет сильную текучесть, что обеспечивает быстрое и равномерное распределение смазки по всей рабочей поверхности;
  • нагрев двигателя вызывает увеличение вязкости пленки. Такое свойство позволяет удерживать защитную пленку на поверхностях движущихся деталей.

Т.е. масла с высоким значением индекса вязкости легко адаптируются под температурные перегрузки, в то время как низкий индекс вязкости моторного масла свидетельствует о меньших способностях. Такие вещества имеют более жидкое состояние и образуют на деталях тонкую защитную пленку. В условиях отрицательных температур моторная жидкость с низким индексом вязкости затруднит пуск силового агрегата, а при высокотемпературных режимах не сможет предотвратить большую силу трения.

Кинематическая и динамическая вязкости

Степень тягучести моторного материала определяется двумя показателями – кинематической и динамической вязкостями.

Кинематическая вязкость масла – показатель, отображающий его текучесть при нормальных (+40 градусов Цельсия) и высоких (+100 градусов Цельсия) температурах. Методика измерения данной величины основывается на использовании капиллярного вискозиметра. При помощи прибора измеряется время, требуемое для истечения масляной жидкостипри заданных температурах. Измеряется кинематическая вязкость в мм 2 /с.

Динамическая вязкость масла также вычисляется опытным путем. Она показывает силу сопротивления масляной жидкости, возникающий во время движения двух слоев масла, удаленных друг от друга на расстоянии 1 сантиметра и движущихся со скоростью 1 см/с. Единицы измерения данной величины – Паскаль-секунды.

Определение вязкости масла должно проходить в разных температурных условиях, т.к. жидкость не стабильна и изменяет свои свойства при низких и высоких температурах.

Таблица вязкости моторных масел по температуре представлена ниже.

Расшифровка обозначения моторного масла

Как отмечалось ранее, вязкость – это основной параметр защитной жидкости, характеризующий ее способность обеспечивать работоспособность автомобиля в различных климатических условиях.

Масло, предназначенное для зимнего использования, маркируется цифрой и буквой W, например, 5W, 10W, 15W. Первый символ маркировки указывает на диапазон отрицательных рабочих температур. Буква W – от английского слова “Winter” – зима – информирует покупателя о возможности использования смазки в суровых низкотемпературных условиях. Она имеет большую текучесть, чем летний аналог, для того, чтобы обеспечить легкий запуск при низких температурах. Жидкая пленка мгновенно обволакивает холодные элементы и облегчает их прокрутку.

Предел отрицательных температур, при которых масло сохраняет работоспособность следующий: для 0W – (-40) градусов Цельсия, для 5W – (-35) градусов, для 10W – (-25) градусов, для 15W – (-35) градусов.

Летняя жидкость имеет высокую вязкость, позволяющую пленке крепче “держаться” на рабочих элементах. В условиях слишком высоких температур такое масло равномерно растекается по рабочей поверхности деталей и защищает их от сильного износа. Обозначается такое масло цифрами, например, 20,30,40 и т.д. Данная цифра характеризует высокотемпературный предел, в котором жидкость сохраняет свои свойства.

Масло с вязкостью 30 нормально функционирует при температуре окружающей среды до +30 градусов по Цельсию, 40 – до +45 градусов, 50 – до +50 градусов.

Распознать универсальное масло просто: его маркировка включает две цифры и букву W между ними, например, 5w30. Его использование подразумевает любые климатические условиях, будь то суровая зима или жаркое лето. В обоих случаях, масло будет подстраиваться под изменения и сохранять работоспособность всей двигательной системы.

Кстати, климатический диапазон универсального масла определяется просто. Например, для 5W30 он варьируются в пределах от минус 35 до +30 градусов Цельсия.

Всесезонные масла удобны в использовании, поэтому на прилавках автомагазинов они встречаются чаще летних и зимних вариантов.

Для того чтобы иметь более полное представление о том, какая вязкость моторного масла уместна в вашем регионе, ниже представлена таблица, показывающая диапазон рабочих температур для каждого типа смазывающей жидкости.

Стандарт API

Разобравшись, что означают цифры в вязкости масла перейдем к следующему стандарту. Классификация моторного масла по вязкости затрагивает также стандарт API. В зависимости от типа двигателя, обозначение API начинается с буквы S или C. S подразумевает бензиновые моторы, С – дизельные. Вторая буква классификации указывает на класс качества моторного масла. И чем дальше эта буква находится от начала алфавита, тем лучше качество защитной жидкости.

Для бензиновых двигательных систем существую следующие обозначения:

  • SC –год выпуска до 1964 г.
  • SD –год выпуска с 1964 по 1968 гг.
  • SE –год выпуска с 1969 по 1972 гг.
  • SF –год выпуска с 1973 по 1988 гг.
  • SG –год выпуска с 1989 по 1994 гг.
  • SH –год выпуска с 1995 по 1996 гг.
  • SJ –год выпуска с 1997 по 2000 гг.
  • SL –год выпуска с 2001 по 2003 г.
  • SM –год выпуска после 2004 г.
  • SN –авто, оборудованные современной системой нейтрализации выхлопных газов.
  • CB –год выпуска до 1961 г.
  • CC –год выпускадо 1983 г.
  • CD –год выпускадо 1990 г.
  • CE –год выпускадо 1990 г., (турбированный мотор).
  • CF –год выпускас 1990 г., (турбированный мотор).
  • CG-4 –год выпускас 1994 г., (турбированный мотор).
  • CH-4 –год выпускас 1998 г.
  • CI-4 – современные авто (турбированный мотор).
  • CI-4 plus – значительно выше класс.

Что одному двигателю хорошо, то другому грозит ремонтом

Многие автовладельцы уверены, что выбирать стоит более вязкие масла, ведь они – залог долговечной работы двигателя. Это серьезное заблуждение. Да, специалисты заливают под капоты гоночных болидов масло с большой степенью тягучести для достижения максимального ресурса силового агрегата. Но обычные легковые машины оборудованы другой системой, которая попросту захлебнется при чрезмерной густоте защитной пленки.

Почему класс вязкости так важен в работе механизмов? Представьте на минуту мотор изнутри: между цилиндрами и поршнем есть зазор, величина которого должна допускать возможное расширение деталей от высокотемпературных перепадов. Но для максимального коэффициента полезного действия этот зазор должен иметь минимальное значение, предотвращая попадание в двигательную систему выхлопных газов, образующихся во время горения топливной смеси. Для того, чтобы корпус поршня не нагревался от соприкосновения с цилиндрами, и используется моторная смазка.

Уровень вязкости масла должен обеспечивать работоспособность каждого элемента двигательной системы. Производители силовых агрегатов должны добиться оптимального соотношения минимального зазора между трущимися деталями и масляной пленой, предотвращая преждевременный износ элементов и повышая рабочий ресурс двигателя. Согласитесь, доверять официальным представителям автомобильной марки безопаснее, зная, каким путем эти знания были получены, чем верить “опытным” автомобилистам, полагающимся на интуицию.

Что происходит в момент запуска двигателя?

Если ваш “железный друг” простоял всю ночь на морозе, то наутро показатель вязкости залитого в него масла будет в несколько раз выше расчетной рабочей величины. Соответственно, толщина защитной пленки будет превышать зазоры между элементами. В момент запуска холодного мотора происходит падение его мощности и повышение температуры внутри него. Таким образом, возникает прогрев мотора.

Вязкость моторного масла в рабочих температурах

После того, как двигатель прогрелся, активируется система охлаждения. Один цикл работы двигателя выглядит следующим образом:

  1. Нажим на педаль газа повышает обороты мотора и увеличивает нагрузку на него, в результате чего увеличивается сила трения деталей (т.к. слишком вяжущая жидкость еще не успела попасть в междетальные зазоры),
  2. температура масла повышается,
  3. степень его вязкости снижается (увеличивается текучесть),
  4. толщина масляного слоя уменьшается (просачивается в междетальные зазоры),
  5. сила трения снижается,
  6. температура масляной пленки снижается (частично с помощью охлаждающей системы).

По такому принципу работает любая двигательная система.

Зависимость вязкости масла от рабочей температуры очевидна. Так же, как очевидно то, что высокий уровень защиты мотора не должен снижаться в течение всего периода эксплуатации. Малейшее отклонение от нормы может привести к исчезновению моторной пленки, что в свою очередь негативно отразится на “беззащитной” детали.

Каждый двигатель внутреннего сгорания, хоть и имеет схожую конструкцию, но обладает уникальным набором потребительских свойств: мощностью, экономичностью, экологичностью и величиной крутящего момента. Объясняются эти различия разницей моторных зазоров и рабочих температур.

Последствия заливки масла повышенной вязкости

Бывают случаи, когда автовладельцы, не знают, как определить требуемую вязкость моторного масла для своего автомобиля, и заливают то, которое советуют продавцы. Что случится, если тягучесть окажется выше требуемой?

Если в хорошо прогретом двигателе “плещется” масло с завышенной тягучестью, то для мотора опасности не возникает (при нормальных оборотах). В этом случае, просто повысится температура внутри агрегата, что приведет к снижению вязкости смазки. Т.е. ситуация придет в норму. Но! Регулярное повторение данной схемы заметно снизит моторесурс.

Если резко “дать газу”, вызвав увеличение оборотов, степень вязкости жидкости не будет соответствовать температуре. Это приведет к превышению максимально допустимой температуры в моторном отсеке. Перегрев вызовет повышение силы трения и снижение износостойкости деталей. Кстати, само масло также потеряет свои свойства за достаточно короткий промежуток времени.

Слишком низкая вязкость: опасна ли она?

Погубить бензиновые и дизельные двигатели может низкая степень вязкости. Этот факт объясняется тем, что при повышенных рабочих температурах и нагрузках на мотор текучесть обволакивающей пленки повышается, в результате чего не без того жидкая защита попросту “обнажает” детали. Результат: повышение силы трения, увеличение расхода ГСМ, деформация механизмов. Долгая эксплуатация автомобиля с залитой низковязкостной жидкостью невозможна – его заклинит практически сразу.

Некоторые современные модели моторов предполагают использование так называемых “энергосберегающих” масел, имеющих пониженную вязкость. Но использовать их можно только если имеются специальные допуски автопроизводителей: ACEA A1, B1 и ACEA A5, B5.

Стабилизаторы густоты масла

Из-за постоянных температурных перегрузок вязкость масла постепенно начинает уменьшается. И помочь восстановить ее могут специальные стабилизаторы. Их допустимо использовать в двигателях любого типа, износ которых достиг среднего или высокого уровня.

  • увеличивать вязкость защитной пленки,
  • снижать количество нагара и отложений на цилиндрах мотора,
  • сокращать выброс вредных веществ в атмосферу,
  • восстанавливать защитный масляный слой,
  • достигать «бесшумности» в работе двигателя,
  • предотвращать процессы окисления внутри корпуса мотора.

Разновидности специальных смазок, применяемых на производствах

Смазка веретенного машинного вида обладает низковязкостными свойствами. Использование такой защиты рационально на моторах, имеющих слабую нагрузку и работающих на больших скоростях. Чаще всего, применяется такая смазка в текстильном производстве.

Турбинная смазка. Ее главная особенность заключается защите всех работающих механизмов от окисления и преждевременного износа. Оптимальная вязкость турбинного масла позволяет использовать его в турбокомпрессорных приводах, газовых, паровых и гидравлических турбинах.

ВМГЗ или всесезонное гидравлическое загущенное масло. Такая жидкость идеально подходит для техники, используемой в районах Сибири, Крайнего Севера и Дальнего Востока. Предназначено такое масло двигателям внутреннего сгорания, оборудованным гидравлическими приводами. ВМГЗ не подразделяется на летние и зимние масла, потому что его применение подразумевает только низкотемпературный климат.

В качестве сырья для гидромасла выступают маловязкие компоненты, содержащие минеральную основу. Для того, чтобы масло достигло нужной консистенции, в него добавляют специальные присадки.

Вязкость гидравлического масла представлена в таблице ниже.

ОйлРайт – еще одна смазка, применяемая для консервации и обработки механизмов. Она имеет водостойкую графитовую основу и сохраняет свои свойства в диапазоне температур от минус 20 градусов Цельсия до плюс 70 градусов Цельсия.

Выводы

Однозначного ответа на вопрос: “какая вязкость моторного масла самая хорошая?” нет и не может быть. Все дело в том, что нужная степень тягучести для каждого механизма – будь то ткацкий станок или мотор гоночного болида – своя, и определить ее “наобум” нельзя. Требуемые параметры смазывающих жидкостей вычисляются производителями опытным путем, поэтому при выборе жидкости для своего транспортного средства в первую очередь руководствуетесь указаниями разработчика. А уже после этого вы можете обратиться к таблице вязкости моторных масел по температуре.

Вязкость динамическая — Формула для

Вязкость меняется с температурой для большинства жидкостей зависимость динамического коэффициента вязкости от абсолютной температуры Т может ыть подставлена с помощью формулы  [c.111]

Пользуясь формулой для динамической вязкости а, приведенной в задаче 26, определить кинематическую вязкость метана при температурах —10 С и 2 = -Н40°С. Построить также примерный график зависимости / = / (Т) и сравнить его с таким же графиком для капельных жидкостей, если известно, что для метана при t  [c.11]


Вязкость жидкостей в большой степени зависит от температуры, при этом вязкость капельных жидкостей при увеличении температуры уменьшается, а вязкость газов возрастает. Так, для чистой пресной воды зависимость динамической вязкости, П, от температуры определяется по формуле Пуазейля  [c.16]

Динамическая вязкость в интервале температур от О до 800 °С ц 103 = 0,557 + 125/ (/ + 273,15) + 50 150/ (i + 273,15)3. Формулы для теплоемкости имеют вид p = 0,1317 + 0.1/(/+273,15) + 373/i+273,15)2 при i = 0—220 С 1 ср = 0,135 при 1 = 220—310 С  [c.227]

Метод капилляра широко применяется для измерения вязкости жидкостей и газов при температуре до 2000 К. Метод основан на решении уравнения Гагена—Пуазейля [5] для стационарного ламинарного течения в капилляре бесконечной длины. В реальных условиях эксперимента вносятся поправки на сжимаемость среды, эффект скольжения на стенке капилляра при исследовании вязкости газов в области малых давлений, на перестройку профиля скорости потока вещества на входе и выходе из капилляра. Расчетная формула для динамической вязкости имеет вид  [c.424]

Пересчет градусов Энглера в единицы абсолютной вязкости может быть осуществлен для распространенных в гидросистемах жидкостей по упрощенной формуле и = 0,00065 Е. Для пересчета коэффициента динамической вязкости л в единицы условной вязкости можно также пользоваться графиком, показанным на рис. 5.  [c.21]

Применяют также формулу для определения коэффициента динамической вязкости смеси газов.  [c.240]

Формулу для определения динамического коэффициента вязкости смеси газов, предложенную в книге [11], используя рекомендации в этой же книге по вычислению коэффициента диффузии бинарной смеси, можно представить в следующем виде  [c.297]

Кроме рассмотренного выражения некоторые авторы рекомендуют приближенную формулу для определения динамического коэффициента вязкости газовой смеси  [c.301]

Для определения динамической вязкости смеси по формуле (26,1) необходимо знать состав смеси (/-i, г , ), молекулярные массы (Mi) и динамическую вязкость компонентов (tj ) газовой смеси. Вычислив т]см, находим кинематическую вязкость смеси  [c.114]

Неоднократно возникал вопрос о возможностях холодной сварки стальных деталей. При таком же времени осадки в 1 с, как это характерно для холодной сварки алюминия и меди, сталь сваривать весьма затруднительно. Следует учесть, что динамическая вязкость, равная 1836, рассчитана для чистого железа. Для сталей это число должно быть, вероятно, большим, в такой же пропорции, как больше оказывается предел текучести стали по сравнению с этой же величиной для армко-железа. Практически динамическая вязкость перейдет за 2500. Встает вопрос, какими же должны быть все зажимные и осадочные механизмы, чтобы выдерживать секундные удары давлением, выше 2500. Вряд ли возможны такие конструкции машин. Вполне понятно, что технология сварки пошла по пути полного освобождения от металлических зажимных и осадочных устройств. Такой технологией стала сварка взрывом. Для этого процесса формулы (3.41) и (3.48) непригодны. Первая из них потому, что физическая константа "кус, известная по статическим печным измерениям, вряд ли справедлива для ударных процессов, а вторая, (3.48), вообще не предусматривает какого-либо значения для коэффициента динамической вязкости при температурах выше точки плавления. Температура при сварке взрывом, судя по авторитетным вычислениям, значительно превышает точку плавления. Произведем и здесь некоторые ориентировочные расчеты. Еще раз обратим внимание на две возможные ошибки, какие довольно часто допускают исследователи в различных расчетах.  [c.152]


Коэффициент динамической вязкости tur. r подсчитываем по известной формуле для смеси газов  [c.255]

Определяем значение коэффициента динамической вязкости для масла индустриального 30 при температуре 343,15 К по формуле (13.4), приняв т = = 2,5 и = 0,000647 (см. табл. 13.7).  [c.324]

Для гомогенных потоков с динамической вязкостью, рассчитываемой по любой из формул (4,15). ..(4.17), интеграл (4.19) вычисляется аналитически. Например, с использованием выражения (4.36) получаем  [c.92]

Однако для этих случаев наблюдается существенное, принципиальное различие скоростей жидкой фазы (см. рис. 4.6). Следовательно, можно утверждать, что модель гомогенного потока при расчете динамической вязкости по формуле (4.15), предполагающая равенство скоростей фаз, в действительности является моде.пью раздельного течения с различными скоростями фаз. С помощью формул (4.29) и (4.35) нетрудно показать, что при п = 1 истинные скорости фаз не равны, а их отношение остается постоянным и 1и - = ц 1 ц"-  [c.93]

Из изложенного следует, что параметр Л1 зависит главным образом от конфигурации граничных поверхностей, но в определенных условиях и от числа Re. Для геометрически подобных сопротивлений при одинаковых числах Re значения будут одинаковы. При малых числах Re второй член правой части формулы (6.20), т. е. Лl/Re, играет определяющую роль в величине с. но при возрастании Re этот член становится малым, и, следовательно, число Re и вязкость перестают влиять на значение Сс при Re - оо с кв- Величина как видно из формул, определяется характером распределения безразмерного давления по внутренней боковой поверхности местного сопротивления или местным числом Ей. Число Эйлера может зависеть от Re, однако с возрастанием последнего значения Ей стабилизируются и определяются только геометрическими параметрами сопротивления и граничными условиями. Поэтому при больших числах Re, когда силы вязкости практически не влияют на сопротивление, динамическое подобие, а следовательно, одинаковые значения (. обеспечиваются только геометрическим подобием и одинаковыми граничными условиями. Верхней границей такого режима течения на участке сопротивления является значение числа Re, при котором в потоке вследствие больших скоростей возникает кавитация и происходит перестройка структуры течения, а значит, Ц/распределения давления.  [c.146]

Известно, что зависимость динамического коэффициента вязкости р от абсолютной температуры Т может быть выражена формулой вида х = В ехр b T, где В Ь — некоторые постоянные для данной жидкости величины, не зависящие от температуры.  [c.10]

Для перевода условной вязкости (°ВУ) в динамическую (р, Пз) следует перевести условную вязкость в кинематическую (V, Ст), а затем использовать формулу p=vp, где р — плотность жидкости, г/см.  [c.317]

Шариковые вискозиметры основаны на измерении скорости, с которой погружается под действием собственного веса в испытуемую жидкость стальной шарик. По секундомеру отмечается время, в течение которого шарик проходит определенное расстояние по вертикали между двумя отметками на стенке стеклянного цилиндра, куда залита жидкость. Чем меньше вязкость жидкости, тем меньше приходится брать шарик, чтобы скорость погружения у получалась не слишком большой и могла быть измерена с достаточной точностью. Динамическая вязкость жидкости вычисляется по формуле (10-5), причем у и г измеряются непосредственно, а вместо / подставляется вес шарика, уменьшенный (на основании закона Архимеда) на вес жидкости в объеме шарика. Как уже отмечалось, формула (10-5) получена для движения шарика в неограниченной среде. Чтобы учесть влияние стенок и дна сосуда, значение т], най-  [c.184]

Расчет по формуле (12.61) производится следующим образом. По заданному числу Рейнольдса находят величину выбрав определенную жидкость и определив ее плотность и динамическую вязкость, для заданного диаметра трубы получают значение скорости ш. Имея скорость и диаметр, можно оценить плотность теплового потока д.  [c.286]

Вязкость определяет внутреннее трение в жидкости. Существуют понятия динамической р, (абсолютной), кинематической v (см. гл. X. п. 2) и относительной вязкости в °Е. Для перевода °Е в единицы абсолютной и кинематической вязкости существуют различные эмпирические формулы, например  [c.203]


Задача 1.8. Для большинства жидкостей зависимость динамического коэффициента вязкости т от абсолютной температуры Т можно представить эмпирической формулой вида  [c.13]

При увеличении температуры газа его динамический коэффициент вязкости ц увеличивается, а плотность уменьшается. Например, для воздуха при атмосферном давлении (приближенно эти формулы пригодны и для продуктов сгорания)  [c.14]

Величина v — Uq для многих неметаллических жидкостей хорошо связывается с коэффициентом динамической вязкости формулой Бачинского  [c.32]

Обобщением этого факта на случай произвольного движения является гипотеза о том, что касательные напряжения, а также зависящие от ориентаций плои адок части нормальных напряжений пропорциональны соответствующим скоростям деформаций. Иными словами, предполагается во всех случаях движения жидкости линейная связь между вязкостными напряжениями и скоростями деформаций. При этом коэффициентом пропорциональности в формулах, выражающих эту связь, должен быть динамический коэффициент вязкости д,, так как для прямолинейного движения эти формулы должны превращаться в формулу Ньютона (1.11) для вязкостного напряжения.  [c.80]

Выражение (188) было предложено Буссинеском в 1867 г. В отличие от динамического коэффициента вязкости [х в формуле (6) коэффициент s учитывает не молекулярную структуру жидкости, а особенности турбулентного движения. Из формулы (189) следует, что величина е не является константой для данной жидкости, а изменяется при переходе от одной точки к другой в зависимости от кинематических характеристик потока в этих точках. Только при изучении турбулентности земной атмосферы можно считать коэффициент турбулентной вязкости постоянным для всех ее слоев.  [c.153]

Длину пути смешения I можно определить по профилю скорости 0]х у) для турбулентного потока вблизи стенки отдельные значения скорости находят по экспериментальным измерениям динамического напора рш х/2. Предварительно необходимо получить формулу для профиля скорости с неизвестными константами. Первая константа вводится на основе физического смысла пути смешения. При приближении к стенке (у -> 0) пульсации уменьшаются из-за возрастающего эффекта молекулярной вязкости, в пределе — в вязком подслое — пульсации должны исчезнуть полностью, следовательно, должно быть I -> 0. При удалении от стенки наблюдается обратная закономерность возрастание I с увеличением у. В первом приближении можно принять линейную зависимость 1 = ху. Вторая константа вводится на основе довольно сильного, на первый взгляд, упрощения турбулентное трение Тух.т предполагается неизменным вдоль у и равным своему значению на стенке Тух.т =Тс =сопз1. Оказывается, что это предположение хорошо подтверждается экспериментом.  [c.371]

Если же Рг Ргд, то подобие полей температур и парциальных давлений нарушается, различными будут и толщины пограничных слоев. Однако и в этом случае сохраняется приближенная аналогия между тепло- и массообменом в смысле одинаковой зависимости критериев Nu и Ыид от определяющих критериев при одинаковых пределах изменения значений этих критериев, геометрическом подобии и подобии краевых условий. Для расчетов Ыцд можно взять соответствующую формулу для Nu с заменой Рг на Ргд. Зависимости от температуры коэффициентов теплопроводности X, динамической вязкости и и отношения D12IT для газов различаются не очень сильно, и нарушения аналогии из-за этого небольшие.  [c.241]

В связи с этим дадим физическую оценку порядка величины M /Reoo. Для этого, наряду с ранее введенными характерными размерами тела L II пограничного слоя б, рассмотрим еще основной молекулярный размер — длину I свободного пробега молекул газа между двумя последовательными их столкновениями. По известной формуле для динамического коэффициента вязкости  [c.653]

Вместо динамического коэффициента турбулентного обмена Ах часто вводится также кинематический коэффициент кажуш ейся вязкости 8 = = Ах/р турбулентного течения, соответствуюш ий коэффициенту кинематической вязкости V = [г/р ламинарного течения. В этом случае приведенные выше формулы для касательных напряжений принимают вид  [c.521]

С целью выбора расчетной формулы для Сщ найдем число Рейнольдса Кеоо = = У оорооХк/Цоо, где величина УооРс =2 оо/Коо =7,46 кГ eк м , а коэффициент динамической вязкости 1оо = Цн (Т оо/Гн) , Так как гн = 1,82-10- кГ eк м при 7 н = 288 К, а в нашем случае Гоо = 293 К, то  [c.265]

Сутерлендом предложена формула для подсчета характера изменения динамической вязкости при изменении температуры  [c.19]

В уравнения (9.11) и (9.12) следует подставлять значения динамической вязкости масла (Xj и fi,, которые соответствуют средним температурам смазочного слоя соответственно при SmmF и SmaxF-определения значений средних температур проводят тепловой расчет [131, который целесообразно выполнять на ЭВМ, используя метод последовательных приближений. Рекомендуется упрощенный метод выбора посадок для подшипников скольжения по относительному зазору I]), определяемому по эмпирической формуле [131  [c.215]

Для определения величины динамической вязкости воздуха в системе МКГСС применяется формула Милликена  [c.17]

Так, для чистой пресной вс1ды зависимость динамической вязкости от температуры определяется по формуле Пуазейля  [c.20]

Определить коэффициент гидравлического сопротивления X для течения газа по трубопроводу диаметром d = 203 мм, если расход газа 0 = 0,5 кГ сек и его динамическая вязкость р,= 150Х X 10 кГ eK M . Вычисления произвести по формулам Веймаута, ВНИИГаза и Исаева (при /jg B = 0,15 мм) [24, 54—60], [33, 288].  [c.141]


Для основных величин, характеризующих ноток жидкости (скорость V. расход О, кинематическая вязкость V, динамическая вязкость р, плотность р, удельный вес 7), наиисать формулы размерностей и наименования единиц измерения в технической, физической и международной системах единиц.  [c.150]

Способность диэлектрика выдерживать дина1иические механические нагрузки характеризуют ударной вязкостью и стойкостью к вибрации. Удельная ударная вязкость отношение энергии удара при изломе образца к площади его поперечного сечения. Она характеризует прочность материала при динамическом изгибе. В таком режиме работают многие узлы электротехнического оборудования, выполненные из пластмасс, слоистых пластиков и других материалов. Ударную вязкость измеряют с помощью маятниковых копров, схема работы которых приведена на рис. 5.41. Тяжелый маятник / поднимают на высоту /i., и фиксируют. Образец 2 испытуемого материала, который имеет форму бруска без разреза и с разрезом посередине для вязких материалов, размещают на двух опорах копра. При освобождеипи фиксатора маятиик падает, ломает образец и поднимается по инерции на высоту Лкоторая зависит от свойств испытуемого материала. Разность потенциальных энергий маятника в положениях Л, и Л, определяет работу удара Луд == G - /i ). где G — вес маятника. Н. Удельная ударная вязкость И уд (Дж/м или Н-м) рассчитывается по формуле - где 5 — площадь поперечного сечения образца, м .  [c.185]


Вязкость воды: таблицы при различных температурах

Кинематическая вязкость воды при различных температурах

Вода H2O представляет собой ньютоновскую жидкость и ее течение описывается законом вязкого трения Ньютона, в уравнении которого коэффициент пропорциональности называется коэффициентом вязкости, или просто вязкостью.

Вязкость воды зависит от температуры. Кинематическая вязкость воды равна 1,006·10-6 м2/с при температуре 20°С.

В таблице представлены значения кинематической вязкости воды в зависимости от температуры при атмосферном давлении (760 мм.рт.ст.). Значения вязкости даны в интервале температуры от 0 до 300°С. При температуре воды свыше 100°С, ее кинематическая вязкость указана в таблице на линии насыщения.

Кинематическая вязкость воды изменяет свою величину при нагревании и охлаждении. По данным таблицы видно, что с ростом температуры воды ее кинематическая вязкость уменьшается. Если сравнить вязкость воды при различных температурах, например при 0 и 300°С, то очевидно ее уменьшение примерно в 14 раз. То есть вода при нагревании становится менее вязкой, а высокая вязкость воды достигается если воду максимально охладить.

Значения коэффициента кинематической вязкости при различных температурах необходимы для вычисления величины числа Рейнольдса, которое соответствует определенному режиму течения жидкости или газа.

Кинематическая вязкость воды — таблица (приведены значения вязкости, увеличенные в 106 раз)
t, °С 0 20 40 60 80 100 120 140
ν·106, м2 1,789 1,006 0,659 0,478 0,365 0,295 0,252 0,217
t, °С 160 180 200 220 240 260 280 300
ν·106, м2 0,191 0,173 0,158 0,148 0,141 0,135 0,131 0,128

Если сравнить вязкость воды с вязкостью других ньютоновских жидкостей, например с кровью, или с маслами, то вода будет иметь меньшую вязкость. Менее вязкими, по сравнению с водой, являются органические жидкости – ацетон, бензол и сжиженные газы, например такие, как жидкий азот.

Динамическая вязкость воды в зависимости от температуры

Кинематическая и динамическая вязкость связаны между собой через значение плотности. Если кинематическую вязкость умножить на плотность, то получим величину коэффициента динамической вязкости (или просто динамическую вязкость).

Динамическая вязкость воды при температуре 20°С равна 1004·10-6 Па·с. В таблице даны значения коэффициента динамической вязкости воды в зависимости от температуры при нормальном атмосферном давлении (760 мм.рт.ст.). Вязкость в таблице указана при температуре от 0 до 300°С.

Динамическая вязкость воды — таблица (даны значения вязкости, увеличенные в 106 раз)
t, °С 0 20 40 60 80 100 120 140
μ·106, Па·с 1788 1004 653,3 469,9 355,1 282,5 237,4 201,1
t, °С 160 180 200 220 240 260 280 300
μ·106, Па·с 173,6 153,0 136,4 124,6 114,8 105,9 98,1 91,2

Динамическая вязкость при нагревании воды уменьшается, вода становится менее вязкой и при достижении температуры кипения 100°С величина вязкости воды составляет всего 282,5·10-6 Па·с.

Источник:
Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи.

Независимый низкотемпературный тест моторных масел

При выборе моторного масла для зимней эксплуатации следует обращать внимание на следующие технические характеристики, которые производители смазочных материалов обычно указывают в технических описаниях.

1. Температура замерзания (потери текучести) или Pour Point. Измеряется по ГОСТ 20287 или DIN ISO 3016 или ASTM D97. Этот параметр не имеет особого физического смысла для эксплуатации двигателя. Он указывается в целях хранения масла и указывает на то, что масло можно перелить из одной ёмкости в другую. Тем более что существуют специальные присадки – депрессоры, которые понижают температуру замерзания у минеральных масел. Добавив большое количество депрессорных присадок в минеральное гидрокрекинговое базовое масло можно добиться температуры замерзания готового масла даже ниже минус 40 С.

2. Динамическая вязкость при низкой температуре измеряемая при помощи имитатора запуска холодного двигателя CCS (Cold Cranking Simulator) по методам DIN 51 377 или ASTM D 2602. Этот важный параметр показывает насколько двигателю будет трудно провернуть холодное масло в цилиндро-поршневой группе. Измеряется в мПа*с. Чем ниже этот параметр, тем лучше. Граничные значения вязкости для разных классов масел определяет международный стандарт SAE J300.

Стандарт SAE J300 последняя редакция

3. Динамическая вязкость при низкой температуре измеряемая на миниротационном визкозиметре MRV (Mini Rotary Viscometer). Она измеряется при температуре на 5 С ниже, чем CCS и называется ещё «вязкостью прокачивания». Это показатель говорит о том, сможет ли загустевшее масло прокачать маслонасос двигателя и с какой скоростью холодное масло будет подано по маслоканалам к точкам смазки. Измеряется в мПа*с. Все три параметра – температура замерзания, динамическая вязкость CCS и динамическая вязкость MRV, чем меньше, тем лучше. Параметры CCS и MRV, участвуют в определения класса вязкости по SAE. Стандарт SAE определяет придельные значения вязкости при определённых температурах. Например масла вязкостью 5W-XX (20, 30, 40, 50) не должны иметь вязкость CCS при минус 30 С больше, чем 6600, а вязкость MRV не должна быть больше, чем 60000. Тогда это масло имеет право маркироваться, как 5W-XX.

В бытовых условиях можно так же оценить низкотемпературные свойства с помощью различных приспособлений. И если для многих регионов России морозы под 40 С это редкость, то для Якутии это будни. Вот пример таких испытаний от драйвовчанина Андрея Тоскина АКА Белководус.

Пояснения к видео можно почитать в блоге Андрея.

Общепризнанный технический факт - масла, изготавливаемые на основе полиальфаолефинов (ПАО), имеют лучшие низкотемпературные свойства по сравнению с минеральными гидрокрекинговыми маслами. При этом масла на ПАО имеют явные преимущества и при летней эксплуатации: более низкая испаряемость — параметр NOACK в тех. описаниях, более высокая термостабильность, низкая окисляемость и коксуемость, лучший отвод тепла от смазываемых поверхностей.

Динамическая вязкость - обзор

Динамическая вязкость дается в Н · м −2 или Па · с. Во многих случаях динамическая вязкость выражается в пуазах (P), то есть в дин см −2 или в санти-пуазах (сП), где 1,0 дин = 10 −5 Н и 1,0 P = 10 −1 Па. с. Разделив динамическую вязкость на плотность раствора (кг · м −3 ), получим кинематическую вязкость:

, выраженную в м 2 с −1 или Стокса (см 2 с −1 , 1.0 Сток = 10 −4 м 2 с −1 ). В системах опреснения обычно применяется динамическая вязкость, которая для обычных операций может быть рассчитана с помощью следующих эмпирических уравнений для чистой воды и морской воды соответственно (Khan, 1986):

1.

Для чистой воды

( 2.76) ln (ηpw) = - 3.79418 + 604.129139.18 + t68

, где температура t 68 дана в ° C, а динамическая вязкость в сП. Уравнение имеет точность ± 1%.
2.

Для растворов морской воды Фабусс и Корози (1967) и Корози и Фабусс (1968)

Растворы морской воды (концентраты и разбавители) являются функциями температуры и солености, таким образом, вязкость морской воды η sw , составляет:

(2,77) ηsw = ηr⋅ηpw

, где η r - относительная вязкость. Он представлен отношением вязкости солевого раствора к вязкости чистой воды η pw для той же температуры и рассчитывается по следующему эмпирическому уравнению (Isdale et al., 1972):

(2.78a) ηr = ηsw / ηpw = 1 + aSp + b⋅Sp2

, где параметры a и b являются функциями температуры раствора t 68 ° C. Они сформулированы с использованием вязкости чистой воды Фабуссом и Корози (1967) и Корози и Фабуссом (1968):

(2,78b) a = 0,001474 + 1,5 × 10-5⋅t68-0,003927 × 10-5⋅t682

( 2.78c) b = 1,0734 × 10–5–8,5 × 10–8⋅t68 + 0,00223 × 10–7⋅t682

Используя нормализованные данные вязкости чистой воды (IAPWS-2008), параметры a и b уравнения(2.78a) имеют следующие новые значения (Sharqawy et al., 2010):

(2.78d) a = 1.541 + 1.998 × 10−2⋅t − 9.52 × 10−5t2

(2.78e) b = 7.974 −7,561 × 10−2⋅t + 4,724 × 10−4⋅t2

, где нормализованная вязкость чистой воды определяется как:

(2,79) ηpw = 4,2844 × 10−5 + [0,157 (t + 64,993) 2−91,296] −1

Уравнение действительно для температур 0 ≤ t ≤ 180 ° C, точность составляет ± 0,05%. Данные в таблице 2.16 основаны на значениях уравнений. (2.77) и (2.78d), (2.78e).

Таблица 2.16. Динамическая вязкость 10 3 кг · м 1 с −1 , растворов морской воды различной солености и температуры

9013 9013 9013 9013 9013 9013 9013 1,5 1,714 797 9013 0,75 0,878 466 23 9013 9013 9013 9013 9013 9013
Соленость (г кг −1 )
° C 0 a 10 30 50 70 90 110 120
0 1.791 1,820 1,887 2,925 2,055 2,156 2,268 2,328
10 1,306 1,330
20 1,002 1,021 1,065 1,114 1,168 1,227 1,259 1,326
30 0,814 0,851 0,891 0,936 0,984 1,037 1,064
40 0,653 0,667 0,699
50 0,547 0,560 0,587 0,617 0,649 0,684 0,721 0,740
60 0,478 0,502 0,528 0,556 0586 0,618 0,635
70 0,404 0,414 0,48 9013 9013 9013 9013 9013 9013 9013 9013 901 0,553
80 0,354 0,364 0,383 0,404 0,426 0,449 0,474 0,487
0,340 0,359 0,379 0,400 0,422 0,434
100 0,282 0,289 0,305 0,289 0,305 0,390
110 0,255 0,262 0,276 0,291 0,308 0,325 0,344 0,354
120 0.232 0,238 0,251 0,261 0,288 0,297 0,314 0,323

По данным Isdale, J.D., Spencer, C.M., Tudhope, J. 1972. Физические свойства растворов морской воды. Desalination 10, 319–328; Джеймисон, Д.Т. 1986. Экспериментальные методы определения свойств соленой воды. Опреснение 59, 219–240.

Для кинематической вязкости Chen et al. (1973) представляют следующее выражение, основанное на солености:

(2.80) v = vpw + aS1 / 2 + bS + cS2

, где v pw - кинематическая вязкость чистой воды, а соленость S выражается в% по массе соли. Параметры a, b и c имеют следующие значения для диапазона температур от 10 до 150 ° C:

a = -1,464, b = 205,4, c = 153,0

В чем разница между динамическим и кинематическим режимом Вязкости?

Вязкость - это фундаментальное свойство материала при изучении потока жидкости для любого приложения.Два наиболее распространенных типа вязкости - динамическая и кинематическая. Связь между этими двумя свойствами довольно проста.

Динамическая вязкость (также известная как абсолютная вязкость) - это измерение внутреннего сопротивления жидкости потоку, в то время как кинематическая вязкость относится к отношению динамической вязкости к плотности. Основываясь на приведенном выше выражении, две жидкости с одинаковой динамической вязкостью могут иметь очень разные кинематические вязкости в зависимости от плотности и наоборот.В результате понять физический смысл этих двух свойств материала не всегда так просто.

Проще говоря, динамическая вязкость дает вам информацию о силе, необходимой, чтобы заставить жидкость течь с определенной скоростью, в то время как кинематическая вязкость показывает, насколько быстро жидкость движется при приложении определенной силы.

Внутреннее сопротивление жидкости потоку (динамическая вязкость) означает, что существует сила, участвующая в вытеснении жидкости. Эта сила ( F ) пропорциональна:

1) Скорость сдвига ( SR )

2) Площадь ( A )

3) Динамическая вязкость ( η)

F = η A × SR

В приведенном выше выражении (закон вязкости Ньютона) динамическая вязкость работает как константа пропорциональности между напряжением F / A и скоростью деформации или скоростью сдвига.Альтернативный способ подумать о кинематической вязкости - это понять, что она имеет единицы коэффициента диффузии [см 2 / с]. По этой причине кинематическую вязкость иногда называют коэффициентом диффузии импульса по аналогии с коэффициентами теплопроводности и массой. В этом смысле динамическая вязкость является более фундаментальным свойством, а кинематическая вязкость - производным.

Исторически сложилось так, что в методах измерения вязкости использовалась кинематическая вязкость, поскольку она не связана с измерением силы. В большинстве «кинематических» вискозиметров поток жидкости движется под действием силы тяжести ( г ).Эти методы (капиллярные трубки, воронки…) просто измеряют время, которое требуется жидкости, чтобы пройти через заданную геометрию. Более совершенные вискозиметры полагаются на измерение напряжения сдвига при заданной скорости сдвига. Это позволяет гораздо более полно характеризовать отпечаток вязкости (т.е. вязкость в зависимости от скорости сдвига) сложных неньютоновских жидкостей.

Еще одно различие между этими двумя объектами недвижимости - это уникальность их единиц. Единицы динамической вязкости - это хорошо известные мПа-с в единицах СИ или эквивалент сП ( сантипуаз ) в сГС.С другой стороны, наиболее распространенными единицами кинематической вязкости являются см 2 / с в единицах СИ и сСт ( сантистоксов ) в СГС, но она также измеряется в ряде произвольных единиц в зависимости от отрасли или области применения. Так обстоит дело с Saybolt Universal Seconds (SUS) в нефтяной промышленности, где время, необходимое для протекания 60 см 3 жидкости через калиброванную трубку при 38 ° C, используется в качестве измерения вязкости. Другой пример - использование «чашек» для измерения времени, которое требуется данному образцу, чтобы пройти через воронку заданной геометрии.Эти методы часто используются в качестве индексаторов вязкости, поскольку они не идеальны для получения согласованных результатов, которые могут быть разделены между различными лабораториями.

Итак, какой из них использовать? Если вас интересует взаимодействие между молекулами, которое можно интерпретировать с точки зрения механического напряжения, то более подходящей является динамическая вязкость. Динамическая вязкость позволит вам установить, например, влияние изменений состава в отношении молекулярного взаимодействия и вязкости.Напротив, кинематическая вязкость была стандартом в нефтяной промышленности из-за простоты кинематических вискозиметров. По этой причине кинематическая вязкость более удобна, когда интерес представляет движение жидкости и поле скоростей, поскольку она несет информацию о распространении движения за счет трения. Технология VROC ® компании RheoSense представляет собой новую парадигму вискозиметрии, позволяя быстро и легко измерять динамическую вязкость, составляющую всего Simply Precise ™.

Вязкостные свойства жидкости, включая динамическую вязкость, абсолютную вязкость и кинематическую вязкость

Вязкость жидкости

Вязкость жидкости, иногда называемая динамической вязкостью или абсолютной вязкостью, представляет собой сопротивление жидкости потоку, которое вызывается напряжением сдвига внутри текущей жидкости и между текущей жидкостью и ее контейнером.

Вязкость обычно обозначается греческим символом μ (мю) и определяется как отношение напряжения сдвига τ (греческая буква тау) к скорости изменения скорости v, которая математически может быть выражена как dv / dy (где это производная скорости по расстоянию y).

Производная dv / dy называется градиентом скорости.

Это приводит к важному уравнению сдвига жидкости для вязкого или ламинарного течения:

τ = μ • dv / dy

Однако вышеприведенное уравнение неприменимо для турбулентного потока, когда большое количество касательного напряжения возникает из-за обмена импульсом между соседними слоями жидкости. Чтобы определить, является ли поток ламинарным или турбулентным, необходимо вычислить число Рейнольдса текущей жидкости.Ламинарный поток возникает там, где число Рейнольдса меньше 2300.

Из приведенного выше уравнения можно определить, что размеры вязкости - это сила, умноженная на время, деленное на квадрат длины или футы / л². Единицы вязкости в английской системе и системе СИ следующие:

фунт • сек / фут² или снаряд / фут • сек и Н • сек / м² или кг / м • сек

Динамическая вязкость / абсолютная вязкость

Единица Паскаля (Па) определяет давление или напряжение = сила на площадь.

Паскали можно комбинировать со временем (секундами) для определения динамической вязкости.-3 Па • с для использования в расчетах.

Кинематическая вязкость

Вязкость можно измерить, рассчитав время истечения известного объема жидкости из мерный стаканчик вязкости. Тайминги можно использовать в формуле для оценки значение кинематической вязкости жидкости в сантистоксах (сСт).

Движущая сила, выталкивающая жидкость из стакана, - это напор жидкости, который также содержится в уравнении, составляющем объем жидкости. Когда уравнения рационализированы, термин напор жидкости исключается, а единицы кинематической вязкости - площадь / время.-6 м² / с для использования в расчетах.

Кинематическая вязкость также может быть определена путем деления динамической вязкости на плотность жидкости.

Зависимость кинематической вязкости и динамической вязкости

Кинематическая вязкость = динамическая вязкость / плотность

v = μ / ρ

Динамическая или абсолютная вязкость и кинематическая вязкость

Вязкость жидкости - важное свойство жидкости в гидродинамике.Вязкость жидкости представляет собой сопротивление трения внутри жидкости сдвиговому усилию, действующему на жидкость.

Динамическая вязкость (абсолютная вязкость)

Динамическая вязкость или Абсолютная вязкость используется для определения абсолютной вязкой силы, препятствующей потоку жидкости. Закон Ньютона установил связь между вязкой силой, сопротивляющейся началу потока жидкости, и градиентом скорости в жидкости. Согласно закону Ньютона величина вязкой силы, которая сопротивляется движению жидкости, прямо пропорциональна градиенту скорости в рассматриваемой точке, а направление вязкой силы противоположно потоку жидкости.Рассмотрим следующий рисунок, показывающий профиль скорости жидкости рядом с неподвижной стенкой. Градиент скорости в любой заданной точке представлен наклоном кривой профиля скорости, показанной на рисунке.

Градиент скорости = dV / dy ≈ ΔV / Δy (при Δy → 0)

По закону Ньютона,

Вязкое напряжение = τ = - µ (dV / dy)

Здесь отрицательный знак указывает направление, противоположное потоку жидкости, а µ - это абсолютная вязкость или динамическая вязкость жидкости, которая действует как константа пропорциональности.Закон Ньютона означает вязкую силу на единицу площади жидкости, которая представлена ​​вязким напряжением. Единицы вязкого напряжения такие же, как единицы давления.

Кинематическая вязкость

В некоторых случаях считается важным соотношение сил вязкости и сил инерции в потоке жидкости. Вязкие силы представлены плотностью жидкости, а силы вязкости представлены абсолютной или динамической вязкостью жидкости. Следовательно, отношение сил вязкости к силам инерции в жидкости выражается как (абсолютная вязкость / плотность).Это соотношение известно как кинематическая вязкость (ν) жидкости.

Кинематическая вязкость = ν = µ / ρ

Следует отметить, что абсолютная вязкость (µ) и плотность (ρ) являются свойствами жидкости, зависящими только от состояния жидкости (давления и температуры). Следовательно, кинематическая вязкость жидкости также зависит только от состояния жидкости, а не от расхода.

Изменение абсолютной вязкости в зависимости от температуры жидкости

Абсолютная вязкость жидкости и пара сильно зависит от температуры жидкости.Калькуляторы вязкости EnggCyclopedia для жидкостей и паров можно использовать для быстрого определения вязкости при заданной температуре.

Для сжимаемых жидкостей (газов) плотности зависят от давления в системе и, следовательно, кинематическая вязкость газов также зависит от давления. Для несжимаемых жидкостей плотности не зависят от давления, и, следовательно, кинематическая вязкость для несжимаемых жидкостей зависит только от температуры.

Динамическая вязкость - Лаборатория по производству частиц


Вязкость - это количественная оценка толщины жидкости, которая измеряется путем приложения трения.Принцип действия ротационного вискозиметра заключается в приведении в действие шпинделя, погруженного в образец, с помощью калиброванной пружины. Сопротивление жидкости относительно шпинделя измеряется отклонением пружины, которое измеряется поворотным датчиком. Диапазон измерения ротационного вискозиметра (в сантипуазах или миллиПаскаль-секундах) определяется скоростью вращения шпинделя, размером и формой шпинделя, емкостью, в которой вращается шпиндель, температурой жидкости (по умолчанию 25 ° C. ) и полномасштабный крутящий момент калиброванной пружины.Это тестирование играет решающую роль в исследованиях, разработках и управлении процессами жидких и полужидких продуктов.

Когда применяется трение, одна плоскость жидкости движется относительно другой плоскости, и эта сила называется сдвигом. Вязкие материалы требуют большего сдвига, чем менее вязкие. Определение вязкости показано на рисунке ниже. Если две плоскости жидкости, разделенные dx, движутся в одном направлении с двумя разными скоростями, сила, необходимая для поддержания dv, пропорциональна градиенту скорости, или F / A = η dv / dx, в котором η является постоянная, известная как вязкость.Градиент скорости, представленный как dv / dx, представляет собой изменение скорости нескольких слоев жидкости относительно друг друга, которое определяется как скорость сдвига (γ). F / A - это сила на площадь, также известная как напряжение сдвига (τ). Вязкость затем можно рассчитать как η = τ / γ = (напряжение сдвига) / (скорость сдвига) × 100.

Для определения вязкости шпиндель погружают в контейнер для образца, который поддерживается при определенной температуре (по умолчанию 25 ° C). Когда шпиндель вращается с определенной скоростью, вязкое сопротивление жидкости шпинделю вызывает прогиб пружины.Вискозиметр измеряет это сопротивление и выдает результаты в сантипуазах или «сП».

Многие отрасли промышленности используют испытания на вязкость как быстрый и надежный способ анализа важных факторов, которые могут повлиять на характеристики, качество и / или эффективность продукта, как во время производства, так и для контроля качества конечных потребительских товаров. Например, пищевая промышленность использует измерения вязкости для определения или устранения неполадок внешнего вида, текстуры или консистенции пищевых продуктов, которые являются факторами сенсорного восприятия потребителя.Вязкость также используется для определения того, как жидкость будет двигаться в процессе производства, например, перемещение вязкой жидкости по трубам или другому оборудованию в процессе производства.

Фармацевтическая промышленность использует вязкость, чтобы предсказать, как продукты будут вести себя во время использования потребителями, например, как лекарство будет течь, литься или растекаться. Например, насколько быстро мазь покроет кожу или как сироп от кашля или другая суспензия выльется из бутылки.

Другие отрасли, в которых используются измерения вязкости, включают автомобильную промышленность, которая использует измерения для моторных смазок или гидравлических систем.В полиграфической промышленности тестируются свойства полужидких красок. Лакокрасочная промышленность испытывает покрытия и отделочные покрытия для улучшения их эксплуатационных свойств. Косметическая промышленность проверяет текучесть и растекаемость жидкой косметики и кремов для улучшения покрытия. Короче говоря, любой продукт или отрасль, в которых используется жидкость в производстве или их конечном продукте, используются для определения и контроля вязкости.

PTL предлагает испытания на динамическую вязкость (ньютоновскую и неньютоновскую) жидкостей и полутвердых веществ от 1 до 2 миллионов сП.Предлагаются два варианта. Один вариант тестов для ньютоновского материала; включены три измерения крутящего момента нарастания. Другой вариант - тесты для неньютоновского материала; выполняется цикл вязкости, который включает шесть измерений крутящего момента по возрастанию, а затем по убыванию.

Калькулятор вязкости воды

Этот калькулятор вязкости воды поможет вам определить вязкость воды при комнатной или любой температуре, даже выше 300 ° C! В этом калькуляторе вы узнаете, что такое абсолютная вязкость воды (обычно известная как динамическая вязкость воды), и научитесь преобразовывать ее в кинематическую вязкость.Вы также узнаете, как рассчитать вязкость воды и влияние температуры на вязкость воды с помощью различных методов.

Этот калькулятор вязкости воды предоставляет вам диаграмму зависимости вязкости воды от температуры и таблицу, чтобы вы могли ссылаться на влияние температуры на вязкость и плотность воды. Хотя наши диаграммы и таблицы представлены в единицах СИ, с помощью этого калькулятора вы также узнаете, как мы можем выразить вязкость воды в английских единицах.Продолжайте читать, чтобы узнать больше!

Что такое вязкость?

Вязкость - это мера сопротивления жидкости текучести . Чем выше вязкость жидкости (жидкости или газа), тем медленнее она движется по поверхности. Представьте, что на вафли на завтрак капают кленовый сироп. Кленовый сироп, очень вязкая жидкость , будет течь медленнее, чем если вы наливаете молоко на хлопья, поскольку вязкость молока намного ниже. Мы также можем выразить вязкость как внутреннее трение движущейся жидкости.Притяжение между молекулами вязкой жидкости намного выше, чем притяжение менее вязкой жидкости.

Однако, когда мы прикладываем тепло или дополнительную тепловую энергию к нашим жидкостям, их молекулы начинают двигаться быстрее. В результате в газах молекулы испытывают большее трение друг о друга, из-за чего они текут медленнее и становятся вязкими. В жидкостях, когда молекулы начинают двигаться быстрее, их притяжение друг к другу ослабевает. Это ослабление приводит к тому, что молекулы жидкости движутся более свободно и, следовательно, с меньшей вязкостью.

В этой статье мы сосредоточимся больше на вязкости жидкостей, особенно на кинематической вязкости и динамической вязкости воды. Когда мы говорим о вязкости, когда мы упоминаем «вязкость» , мы фактически имеем в виду динамическую вязкость . Динамическая вязкость или абсолютная вязкость воды или любой жидкости пропорциональна касательному касательному напряжению сдвига на единицу площади, необходимому для перемещения одной пластины с постоянной скоростью по другой пластине при постоянной толщине жидкости между этими двумя пластинами, как в Couette flow , как показано ниже:

Чем больше сила или напряжение, необходимое для перемещения пластины, тем более вязкая жидкость.При выборе между двумя вязкостями стоит отметить, что динамическая вязкость говорит нам о силе , необходимой для перемещения жидкости с определенной скоростью . С другой стороны, кинематическая вязкость говорит о скорости , которой достигает жидкость, когда к жидкости прилагается определенная сила.

Мы можем измерить динамическую вязкость в миллипаскалях-секундах (мПа⋅с) или в более причудливом эквиваленте, называемом «сантипуаз». С другой стороны, мы можем выразить кинематическую вязкость в квадратных миллиметрах в секунду ( 2 / с) , что также имеет эквивалентную единицу, называемую сантистоксами.«Для простоты этого текста мы будем использовать только миллиПаскали-секунды и квадратные миллиметры в секунду для динамической вязкости и кинематической вязкости соответственно.

Однако, если вам нужно выразить вязкость воды в английских единицах, вы всегда можете преобразовать часть миллиПаскалей в фунт-сила на квадратный фут и квадратные миллиметры в квадратные дюймы для динамической вязкости и кинематической вязкости соответственно. Вы можете использовать наш конвертер давления и конвертер площадей для этих процедур, особенно если вам нужно преобразовать много значений.

Какая вязкость воды?

Вода, будучи наиболее изученной жидкостью, является лучшей жидкостью для начала изучения вязкости. Динамическая вязкость воды при комнатной температуре составляет около 1,0 мПа⋅с и уменьшается с повышением температуры. Это значение вязкости воды при 20 ° C. Ниже представлена ​​диаграмма зависимости вязкости воды от температуры, которая показывает влияние температуры на динамическую вязкость и кинематическую вязкость воды.

График зависимости вязкости воды от температуры, приведенный выше, является визуальным представлением данных, записанных ниже.Для получения этих данных были проведены эксперименты при различных температурах. В приведенной ниже таблице мы также включили плотность воды, поскольку она играет решающую роль в преобразовании динамической вязкости в кинематическую вязкость, как вы увидите в следующем разделе этого текста.

Температура (° C) Динамическая вязкость (мПа⋅с) Кинематическая вязкость (мм² / с) Плотность (г / см³)
0 1.7880 1.7890 0,9999
1 1,7308 1,7313 0,9999
2 1.6735 1,6736 0,9999
3 1,6190 1,6191 1,0000
4 1,5673 1,5674 1.0000
5 1,5182 1,5182 1,0000
6 1.4715 1.4716 0,9999
7 1,4271 1,4272 0,9999
8 1,3847 1,3849 0,9999
9 1.3444 1,3447 0,9998
10 1,3059 1,3063 0,9997
20 1,0016 1,0034 0,9982
30 0,7972 0,8007 0,9956
40 0,6527 0,6579 0.9922
50 0,5465 0,5531 0,9880
60 0,4660 0,4740 0,9832
70 0,4035 0,4127 0,9778
80 0,3540 0,3643 0,9718
90 0.3149 0,3260 0,9653
100 0,2825 0,2950 0,9584

Как пользоваться нашим калькулятором вязкости воды?

Чтобы использовать наш калькулятор, введите температуру , для которой вы хотите узнать вязкость воды. Вы также можете навести указатель мыши (для компьютеров) или перетащить (для мобильных телефонов) диаграмму в нашем калькуляторе, чтобы увидеть значения вязкости при любой температуре.

В качестве бонуса мы также включили в наш калькулятор вязкости воды значения плотности воды при любой температуре.

Как рассчитать вязкость воды?

Чтобы определить вязкость воды при любой температуре, мы можем использовать таблицу или диаграмму зависимости вязкости воды от температуры, приведенную в разделе «Влияние температуры на вязкость воды» этого текста, и использовать метод интерполяции для других температур, не указанных в таблице. . Используя диаграмму, мы можем приблизительно определить желаемую температуру, а затем (1) провести вертикальную линию от оси x до пересечения с кривой .Проведя (2) горизонтальную линию от этого пересечения , мы теперь можем увидеть приблизительную вязкость воды при определенной температуре, как показано ниже для 125 ° C:

В зависимости от метода, который вы решите выбрать (использовать калькулятор вязкости воды с методом интерполяции или нарисовать линии), вы можете получить значения вязкости воды (динамическую и кинематическую). Однако в таком случае рекомендуется выбирать только один метод при сравнении нескольких значений вязкости при разных температурах.Таким образом, концепции, лежащие в основе получаемых вами значений, будут согласованными и подходящими для сравнений. В любом случае, мы бы выбрали первый метод (метод интерполяции), потому что он более точен, чем рисование вертикальных и горизонтальных линий на графике.

Как рассчитать кинематическую вязкость воды?

Помимо расчета динамической вязкости воды, нам может также потребоваться определение кинематической вязкости воды при любой температуре. Мы также можем использовать диаграмму вязкости-температура воды или таблицу, представленную в этом тексте, и следовать тем же инструкциям, данным выше.Мы также можем рассчитать кинематическую вязкость воды по динамической вязкости, разделив динамическую вязкость на плотность воды, как показано ниже:

ν T = η T / ρ T

где:

  • ν T обозначает кинематическую вязкость при температуре T;
  • η T - динамическая вязкость при температуре T; и
  • ρ T - плотность воды при температуре T.

Обратите внимание на то, что температура также влияет на плотность воды и что перед расчетом необходимо выполнить всю необходимую линейную интерполяцию. Допустим, мы ранее рассчитали, что плотность воды при 78 ° C приблизительно равна 0,973 г / см 3 . Кроме того, используя метод интерполяции, мы обнаружили, что динамическая вязкость воды при 78 ° C составляет около 0,36336 мПа · с . Затем мы конвертируем это значение динамической вязкости в кинематическую вязкость следующим образом:

ν 78 ° C = η 78 ° C / ρ 78 ° C

ν 78 ° C = 0.36336 мПа⋅с / 0,973 г / см 3

ν 78 ° C = 0,3734429599 мм 2 / с ≈ 0,37344 мм 2 / с

Используя метод преобразования, показанный выше, теперь мы можем сказать, что кинематическая вязкость воды при 78 ° C составляет приблизительно 0,37344 мм 2 / с .

FAQ

Что такое вязкость?

Вязкость - это мера сопротивления жидкости потоку .Чем выше вязкость жидкости, тем медленнее она течет по поверхности. Например, кленовый сироп и мед - жидкости с высокой вязкостью, поскольку они текут медленно. Для сравнения, жидкости, такие как вода и спирт, имеют низкую вязкость, поскольку они очень свободно текут.

Что такое единица вязкости?

Мы можем выразить динамическую вязкость в миллипаскалей-секунд (мПа⋅с) или сантипуаз (сП) , где 1 мПа⋅с = 1 сП. С другой стороны, мы можем выразить кинематическую вязкость в квадратных миллиметрах в секунду ( 2 / с) или сантистокс (сСт) , где 1 мм 2 / с = 1 сСт.

Какая вязкость воды?

Вязкость воды составляет 1,0016 миллипаскалясекунду при 20 ° C. Это из-за его динамической вязкости. Вязкость воды меняется в зависимости от ее температуры, и чем выше температура, тем менее вязкая вода. Вязкость воды, скажем, при 80 ° C составляет 0,354 миллипаскаля в секунду.

Влияет ли температура на вязкость воды?

Да, вязкость воды изменяется в зависимости от температуры . Вода имеет тенденцию иметь более высокую вязкость при более низких температурах и более низкую вязкость при более высоких температурах.Подумайте о помещении воды в морозильную камеру. Молекулы воды при более низкой температуре начинают терять свою энергию, больше притягиваются друг к другу и текут довольно медленно, пока вода не превратится в лед.

Как определить вязкость воды?

Вы можете определить вязкость воды при определенной температуре с помощью диаграммы зависимости вязкости воды от температуры или методом интерполяции с использованием таблицы зависимости вязкости воды от температуры. Используя график, просто:

  1. Найдите нужную температуру по оси X;
  2. Проведите вертикальную линию от оси X вверх, пока она не дойдет до графика вязкости воды;
  3. На пересечении проведите горизонтальную линию , идущую к оси Y, чтобы найти искомую вязкость.

У газов есть вязкость?

Да, газы тоже имеют вязкость . Однако, в отличие от жидкостей, температура влияет на вязкость газов, поэтому при более высоких температурах вязкость газов также становится высокой. Другими словами, когда становится жарче, газы, такие как воздух, кажутся немного застоявшимися, чем когда он холоднее.

Как преобразовать кинематическую вязкость в динамическую вязкость?

Просто умножьте кинематическую вязкость жидкости при определенной температуре на ее плотность при той же температуре .Например, кинематическая вязкость и плотность воды при 78 ° C составляет около 0,37344 мм 2 в секунду и 0,973 грамма на см 3 , соответственно. Умножая их вместе, мы получаем 0,37344 мм 2 в секунду x 0,973 грамма на см 3 = 0,36336 миллипаскалей в секунду , что является динамической вязкостью воды при 78 ° C.

Как увеличить вязкость воды?

Нагрейте воду до очень низкой температуры, чтобы повысить ее вязкость.При более низких температурах молекулы воды имеют тенденцию терять энергию, заставляя их тесно накапливаться друг в друге. Это скопление приводит к тому, что молекулы воды испытывают большее трение друг о друга, из-за чего они текут медленнее или становятся вязкими.

Какова кинематическая вязкость воды?

Около 1 мм 2 в секунду. При 20 ° C кинематическая вязкость воды составляет около 1 мм 2 в секунду и повышается при более низких температурах. При 10 ° C кинематическая вязкость воды составляет около 1.3 мм 2 в секунду, а при 30 ° C - примерно 0,8 мм 2 в секунду. Повышение температуры снижает вязкость воды.

У воды низкая вязкость?

Вода имеет низкую вязкость, так как вода легко течет. С другой стороны, жидкости, которым требуется время для вытекания, такие как мед и глицерин, имеют высокую вязкость. Также стоит отметить, что температура также влияет на вязкость жидкостей. Холодный мед будет течь даже медленнее, чем мед при комнатной температуре.Напротив, теплый мед будет течь быстрее, чем обычно. То же самое и с водой.

Как сахар влияет на вязкость воды?

Добавление веществ, которые делают воду густой, например, сахара, увеличивает вязкость воды. Чем больше добавлено сахара, тем более вязкой становится вода и тем гуще она становится. Добавление тепла поможет добавить в воду больше сахара. Когда смесь остынет до комнатной температуры, она станет более вязкой, чем когда она еще горячая.

Влияет ли соль на вязкость воды?

Да, добавление соли в воду увеличивает вязкость воды. Поскольку добавление соли в воду делает раствор более густым и плотным, его вязкость также увеличивается. Хотя это может быть нелегко почувствовать при сравнении соленой воды с пресной, это уже будет заметно при более высоких концентрациях соли.

Как измерить вязкость воды?

Можно использовать вискозиметр. Существует много типов вискозиметров, но одним из самых простых и простых в использовании является вискозиметр Оствальда.Вискозиметр Оствальда представляет собой U-образную стеклянную трубку с обозначенными колбами и двумя отметками, через которые должна проходить тестируемая жидкость. Во время наблюдения время, необходимое для прохождения уровня жидкости через две отметки, будет представлять кинематическую вязкость жидкости. Эта процедура должна выполняться при известной температуре.

Измерение динамической и кинематической вязкости с помощью резонирующей микропробирки

Abstract
В этой статье исследуется использование резонансной трубки с микромеханической обработкой для измерения как динамической вязкости, так и плотности жидкости, что позволяет рассчитать кинематическую вязкость.Динамическая вязкость измеряется с помощью демпфирующего эффекта, который жидкость оказывает на движение резонирующей трубы. Гидравлическое демпфирование требует изменения управляющего напряжения для поддержания постоянной амплитуды колебаний. Плотность измеряется по изменению резонансной частоты, вызванному изменением плотности жидкости, а вязкость измеряется путем отслеживания пикового сигнала резонатора. Погрешность измерения динамической вязкости между новым датчиком и эталонами калибровки составляет от 0,006 до 0,15 сП, или 0.От 6 до 8%. Будут обсуждены различные области применения датчика.

Введение
Вязкость часто понимается как трение жидкости, сопротивление потоку или сопротивление жидкости сдвигу, когда жидкость находится в движении. Вязкость жидкости часто представляется как коэффициент, который описывает диффузию количества движения в жидкости. Измерение вязкости использовалось в течение многих десятилетий для контроля и тестирования смазочных материалов, крови, слизи, клея, красок, топлива и других жидкостей [1-5].Измерения вязкости проводились с использованием капиллярной силы, падающих шаров, движущихся лопастей и вибрирующих камертонов. В последние годы было разработано несколько вискозиметров на малых стоячих акустических волнах (ПАВ) и микроэлектромеханических систем (МЭМС) [3-7].

Микрообработанные резонирующие трубки использовались для измерения массового расхода, плотности и химической концентрации [8-11]. На рис. 1 представлена ​​фотография такой микропробирки. В этой статье будет показано, что повторно обновляемую микропробирку можно использовать для измерения как плотности, так и вязкости [12] жидкости.Кинематическая вязкость u (сСт или мм2 / с) жидкости определяется выражением:

v = n / p

, где n - динамическая вязкость (сП или мПа · с), а p - плотность (г / см3. ) жидкости.

Плотность жидкости p определяется выражением:

p = 1 / V {(Ks / 4n2f2) - m}

где vV - внутренний объем резонансной трубки, mt - масса трубки, К, - жесткость пружины трубки, а f - резонансная частота трубки. Как видно из приведенного выше выражения, плотность обратно пропорциональна квадрату резонансной частоты.Результаты измерений плотности, выполненных с помощью микропробирки, были опубликованы ранее [8,10,11]. Демпфирование резонатора можно использовать для измерения динамической вязкости. Путем измерения плотности и динамической вязкости можно рассчитать кинематическую вязкость. Возможность измерения этих трех параметров жидкости, а также температуры и массового расхода является уникальной возможностью для одного микрожидкостного чипа.

Рис. 1. - Микрожидкостный чип с резонирующей микропробиркой.

Экспериментальные процедуры
Резонансные микротрубки, используемые в этой статье, используют процесс изготовления MEMS, который использует комбинацию плазменного и влажного травления, фотолитографии, а также соединения пластин для формирования микрожидкостных чипов 110,13].В датчиках, изготовленных с помощью этого процесса, используется вакуумный корпус на уровне микросхемы для уменьшения внешнего демпфирования резонатора. На рис. 1 показана микросхема резонатора микропробирки без крышки. На рис. 2 показан вид сбоку, иллюстрирующий положение резонатора, лежащих под ним металлических электродов, отверстий и вакуумной полости. Силиконовая трубка анодно прикреплена к стеклу (Pyrex). Эта стеклянная пластина имеет металлические электроды, тонкопленочный датчик температуры и направляющие, используемые для передачи электрических сигналов. Два отверстия в нижней стеклянной микросхеме пропускают жидкость в силиконовые микропробирки.Трубка приводится в резонанс электростатически, и ее движение определяется емкостным способом с помощью металлических электродов под трубкой и сопутствующих электронных схем, подключенных к микросхеме МЭМС через проводное соединение. На рис. 3 представлена ​​фотография датчика в упаковке. Выходной сигнал резонатора MEMS буферизируется, усиливается и обрабатывается электроникой, показанной на печатной плате на рис. 3.

Liquid Pref (г / см3) nref (cP) vref ( cST)
S3 0.8644 3,531 4,085
N1 0,7267 0,8602 1,184
N2 0,7877 2,087
2,087 2,087
Таблица 1. - Данные при 25 градусах Цельсия для эталонных стандартов вязкости и плотности. В этом исследовании использовались

сертифицированных NIST калибровочных стандартов плотности / вязкости (с маркировкой 53, N1, N2 и N4), приобретенных у Cannon Instruments Company.В таблице 1 перечислены свойства этих стандартов при 25 ° C. Кроме того, другие жидкости, такие как растворы декстрозы (сахара) в воде, IPA (изопропиловый спирт), метанол и дегазированная деионизированная вода, были сначала испытаны на вискозиметре Brookfield DV-I и плотномере Anton Paar 4500 и / или значения плотности и вязкости. были получены из литературы [14] для чистых жидкостей. Значения плотности и вязкости, полученные с помощью датчика, описанного в этой статье, сравнивались с калибровочными стандартами и данными, полученными с этих других лабораторных приборов.Большинство испытаний проводилось при комнатной температуре, но некоторые образцы охлаждали или нагревали с помощью прикрепленной панели Пельтье.

Рис. 2. - Вид сбоку микросхемы MEMS, показывающий резонирующую трубку над измерительными электродами и вакуумную упаковку на уровне микросхемы.

Рис. 3 - Корпусный датчик вязкости на основе МЭМС.

Результаты
Так же, как внешние молекулы газа могут демпфировать резонатор, жидкость внутри резонирующей трубки может гасить движение. Чтобы экспериментально проверить эту зависимость, пиковая амплитуда или коэффициент усиления резонатора отслеживались для различных жидкостей.На рис. 4 показано, как усиленное усиление, выраженное в виде пикового выходного напряжения сигнала, деленного на управляющее напряжение, приложенное к резонатору, варьировалось для различных жидкостей, испытанных при комнатной температуре (25–29 ° C). Система поддерживает постоянное выходное напряжение, поэтому для демпфирования жидкостью требуется увеличение управляющего напряжения. Более вязкие жидкости, такие как стандартные растворы N4 и декстрозы, увлажняют микропробирку резонатора, что приводит к более низкому усилению, чем менее вязкие жидкости, такие как вода и метанол.

Этот тип данных резонатора для нескольких жидкостей использовался для получения выходных данных динамической вязкости для датчика, показанного на рис.3. В таблице 2 приведены экспериментальные данные, взятые для плотности и вязкости, вместе со справочными данными. Так как температура испытания несколько различалась, есть некоторые вариации в справочных данных (14), а также в экспериментальных данных.Значения кинематической вязкости, перечисленные в таблице 2, получены с использованием данных плотности сенсора и динамической вязкости и уравнения ( 1)

Размеры образцов для данных таблицы 2 варьировались от 92 до 804 показаний на жидкость. Стандартные отклонения для плотности варьировались от 0.От 00003 до 0,00011 г / см3 и для вязкости от 0,014 до 0,025 сП как для экспериментальных данных, так и для справочных данных по изменению температуры испытаний. Обнаружено хорошее соответствие измерений и справочных данных по плотности и динамической вязкости. Погрешность по ссылкам в n составляет от 0,006 до 0,15 сП, или от 0,6 до 8%. Рис. 5 и 6 изображают динамическую вязкость с ошибкой, наблюдаемую с помощью нового измерителя на основе MEMS, по отношению к нескольким различным жидкостям, а затем вязкости в диапазоне 0.Диапазон 5-6 сП.

Рис. 4. - Коэффициент усиления усиленного резонатора при комнатной температуре как функция вязкости для различных жидкостей.

Обсуждение и будущие применения
Обычные вискозиметры [1,2) измеряют только вязкость жидкости. Для расчета кинематической вязкости требуется вторая испытательная система, такая как денситометр или литературные данные по плотности. Кинематическая вязкость является предпочтительным измерением для смазочных материалов и других применений [15). Измеритель, который может одновременно измерять плотность жидкости и динамическую вязкость, а затем вычислять кинематическую вязкость, дает преимущества в областях, в которых кинематическая вязкость является наиболее важной.В будущей работе будет изучен более широкий диапазон вязкости, диапазон 0,5-6 сП, рассмотренный в текущем исследовании, охватывает применение растворителей, внутривенных растворов и лекарств, напитков и легкого топлива. Плотномер, основанный на этой технологии (10j уже нашел применение для более густых жидкостей. Возможность измерения более высокой вязкости позволит контролировать большее количество нефтехимических продуктов и смазочных материалов с помощью этого нового устройства.

Рис. 5. - График погрешности динамической вязкости для различные образцы протестированы.

9013-25 1,18
Жидкость T (градусы C) p (г / см3) pref (г / см3) n (cP) nref (cP) v (cST)
S3 9,71-9,73 0,8750 0,8749 5,527 5,576 6,316
N1 15,0-19,8
N2 29.4-29,7 0,7837 0,7844 1,747 1,898 2,230
N4 28,4-28,7 0,7854 0,7855 9013 9013 9013 9013 9013 9013 25,4-25,5 0,9969 0,9969 0,866 0,861 0,868
IPA 25,8-25,9 0,7808 0,7805 1.866 2,026 2,389
Метанол 25,6-25,7 0,7871 0,7871 0,542 0,570 0,688
4,529 4,570 3,901
Dex25% 25,2-25,3 1,1009 1,1003 2,235 2,220 2.030

Рис. 6. - График ошибки динамической вязкости для диапазона измеренных динамических вязкостей.

Измерители концентрации и плотности химикатов, изготовленные с использованием этих устройств МЭМС, показали себя хорошо работающими при более высоких температурах, 90–150 ° C (10,16 Дж. Также будут предприняты дополнительные работы по расширению диапазона температур для использования вискозиметра МЭМС. Подобно плотности и химической концентрации, вязкость - это параметр жидкости, который не требует тестирования всего потока жидкости.Многие вискозиметры тестируют образцы из партии, что ограничивает их применимость в промышленных и удаленных приложениях. Пакеты с байпасным потоком, уже разработанные для плотностных микросхем MEMS [17], могут быть использованы для контроля вязкости в линейных системах с большим расходом. На рис. 7 показана конструкция блока байпаса для этого датчика. Датчик плотности и кинематической вязкости с высокой температурой, основанный на МЭМС, может найти применение в определении качества масла в автомобилях с большими объемами. Микропробирка, описанная в этой статье, имеет встроенный тонкопленочный датчик температуры и использовалась для изготовления кориолисовых датчиков массового расхода [11].Измерения вязкости проводились при получении данных о массовом расходе с помощью той же резонирующей микропробирки
.

Рис. 7. - Схема в разрезе байпасного блока для микрожидкостного датчика вязкости и плотности.

Выводы
В этой статье рассматривается использование резонансной трубки с микромеханической обработкой для измерения как динамической вязкости, так и плотности жидкости, что позволяет рассчитывать кинематическую вязкость.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *