График зависимости вязкости от температуры: Зависимость вязкости от температуры —

Содержание

Зависимость вязкости от температуры -

С повышением температуры вязкость капельных жидкостей и их смесей понижается.

Математических уравнений, пригодных для практического применения, выражающих закон изменения вязкости от температуры, до настоящего времени не имеется, поэтому пользуются эмпирическими зависимостями. Для минеральных масел с вязкостью > 80 ccm при температурах от 30 до 1500 С пользуются выражением

clip_image002

где clip_image004 и clip_image006 – кинематические коэффициенты вязкости при заданной температуре t и температуре 500 С в ccm;

n – показатель степени, значения которого в зависимости от исходной вязкости при 500 С приведены ниже.

Вязкость clip_image008 2,8 6,25 9,0 11,8 21,2 29,3
Показатель n 1,39 1,59 1,72 1,79 1,99 2,13
Вязкость clip_image010 37,3 45,1 52,9 60,6 68,4 80,0
Показатель n 2,24 2,32 2,42 2,49 2,52 2,56

В гидросистемах применяются жидкости, вязкость которых при 50

0 С составляет 10-100 спз. В частности вязкость применяемого в самолетных гидросистемах масла АМГ – 10 при 500 С равна 10 ccm.

Зависимость вязкости распространенных масел от температуры показана на рис. 2. а и б. Очевидно, чем меньше изменяется вязкость с изменением температуры, тем выше качество и лучше эксплуатационные свойства рабочей жидкости. При применении жидкостей, имеющих крутую кривую температурной зависимости вязкости, затруднена работа гидросистемы в зимних условиях эксплуатации.

clip_image012Обычно вязкостно – температурные свойства жидкостей характеризуются отношением clip_image014Жидкость, предназначенная для эксплуатации в широком температурном интервале, считается пригодной, если ее вязкость при изменении температуры от – 500 С до + 500 С изменяется не более, чем в 100 раз.

Рис. 2. Графики зависимости динамической вязкости

масел от температуры:

1 – трансформаторное; 2 – индустриальное 12;

3- индустриальное 20; 4 – индустриальное 30;

5- индустриальное 50; 6- автотракторное;

7- МВП; 8- ЦИАТИМ-1; 9- АМГ-10

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
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
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.

Вязкость жидкостей, водных растворов, паров и газов (Таблица)

Вязкость жидкостей

Динамическая вязкость, или коэффициент динамической вязкости ƞ (ньютоновской), определяется формулой:

η = r / (dv/dr),

где r – сила вязкого сопротивления (на единицу площади) между двумя соседними слоями жидкости, направленная вдоль их поверхности, а dv/dr– градиент их относительной скорости, взятый по направлению, перпендикулярному к направлению движения. Размеренность динамической вязкости ML

-1T-1, ее единицей в системе СГС служит пуаз (пз) = 1г/см*сек=1дин*сек/см2=100 сантипуазам (спз)

Кинематическая вязкость определяется отношением динамической вязкости ƞ к плотности жидкости p. Размерность кинематической вязкости L2T-1, ее единицей в системе СГС служит стокс (ст) = 1 см2/сек=100 сантистоксам (сст).

Текучесть φ является величиной, обратной динамической вязкости. Последняя для жидкостей уменьшается с понижением температуры приблизительно по закону φ=А+В/Т, где А и В являются характеристическими постоянными, а Т обозначает абсолютную температуру. Величины А и В для большого количества жидкостей были даны Бэррером. 

Таблица вязкость воды

Данные Бингхема и Джексона, выверенные по национальному стандарту в США и Великобритании на 1 июля 1953 года,  ƞ при 200С=1,0019 сантипуаза.

Температура, 0С

Ƞ, спз

Температура, 0С

Ƞ, спз

0

1,7865

50

0,5477

5

1,5138

60

0,4674

10

1,3037

70

0,4048

15

1,1369

80

0,3554

20

1,0019

90

0,3155

25

0,8909

100

0,2829

30

0,7982

125

0,220

40

0,6540

150

0,183

Таблица вязкость различных жидкостей Ƞ, спз

Жидкость

00С

100С

200С

300С

400С

500С

600С

700С

1000С

Анилин

-

6,53

4,39

3,18

2,40

1,91

1,56

1,29

0,76

Ацетон

0,397

0,358

0,324

0,295

0,272

0,251

-

-

-

Бензол

-

0,757

0,647

0,560

0,491

0,436

0,389

0,350

-

Бромбензол

1,556

1,325

1,148

1,007

0,889

0,792

0,718

0,654

0,514

Кислота муравьиная

-

2,241

1,779

1,456

1,215

1,033

0,889

0,778

0,547

Кислота серная

56

49

27

20

14,5

11,0

8,2

6,2

-

Кислота уксусная

-

-

1,219

1,037

0,902

0,794

0,703

0,629

0,464

Масло касторовое

-

2420

986

451

231

125

74

43

16,9

Масло прованское

-

138

84

52

36

24,5

17

12,4

-

Н-Октан

0,710

0,618

0,545

0,485

0,436

0,394

0,358

0,326

0,255

Н-Пентан

0,278

0,254

0,234

0,215

0,198

0,184

0,172

0,161

0,130

Ртуть

1,681

1,661

1,552

1,499

1,450

1,407

1,367

1,327

1,232

Сероуглерод

0,436

0,404

0,375

0,351

0,329

-

-

-

-

Спирт метиловый

0,814

0,688

0,594

0,518

0,456

0,402

0,356

-

-

Спирт этиловый

1,767

1,447

1,197

1,000

0,830

0,700

0,594

0,502

-

Толуол

0,771

0,668

0,585

0,519

0,464

0,418

0,379

0,345

0,268

Углекислота (жидкая)

0,099

0,085

0,071

0,053

-

-

-

-

-

Углерод четыреххлористый

1,348

1,135

0,972

0,845

0,744

0,660

0,591

0,533

0,400

Хлороформ

0,704

0,631

0,569

0,518

0,473

0,434

0,399

-

-

Этилацетат

0,581

0,510

0,454

0,406

0,366

0,332

0,304

0,278

-

Этилформиат

0,508

0,453

0,408

0,368

0,335

0,307

-

-

-

Эфир этиловый

0,294

0,267

0,242

0,219

0,199

0,183

0,168

0,154

0,119

Относительная вязкость некоторых водных растворов (таблица)

Концентрация растворов предполагается нормальным, который содержит в 1л один грамм-эквивалент растворенного вещества. Вязкости даны по отношению к вязкости воды при той же температуре.

Вещество

Температура, °С

Относительная вязкость

Вещество

Температура, °С

Относительная вязкость

Аммиак

25

1,02

Кальций хлористый

20

1,31

Аммоний хлористый

17,6

0,98

Кислота серная

25

1,09

Калий йодистый

17,6

0,91

Кислота соляная

15

1,07

Калий хлористый

17,6

0,98

Натр едкий

25

1,24

Таблица вязкость водных растворов глицерина

Удельный вес 25°/25°С

Весовой процент глицерина

Т1 спз

 

200С

250С

300С

1,26201

100

1495,0

942,0

622,0

1,25945

99

1194,0

772,0

509,0

1,25685

98

971,0

627,0

423,0

1,25425

97

802,0

521,5

353,0

1,25165

96

659,0

434,0

295,8

1,24910

95

543,5

365,0

248,0

1,20925

80

61,8

45,72

34,81

1,12720

50

6,032

5,024

4,233

1,06115

25

2,089

1,805

1,586

1,02370

10

1,307

1,149

1,021

Вязкость жидкостей при высоких давлениях по Бриджмену

Таблица относительная вязкость воды при высоких давлениях

Давление кгс/см3

0°С

10,3°С

30°С

75°С

1

1,000

0,779

0,488

0,222

1000

0,921

0,743

0,514

0,239

2000

0,957

0,754

0,550

0,258

4000

1,11

0,842

0,658

0,302

6000

1,35

0,981

0,786

0,367

8000

-

1,15

0,923

0,445

10000

-

-

1,06

-

Таблица относительная вязкость различных жидкостей при высоких давлениях

Ƞ=1 при 30°С и давление 1 кгс/см2

Жидкость

Температура, °С

Давление кгс/см2

 

1000

4000

8000

12000

Ацетон

30

1,68

4,03

9,70

-

75

1,30

2,79

5,78

10,7

Н-Пентан

30

2,07

7,03

22,9

70,2

75

1,46

4,74

13,2

31,1

Сероуглерод

30

1,45

3,23

6,92

15,5

75

1,12

2,35

4,69

8,83

Спирт метиловый

30

1,47

2,96

5,62

9,95

75

0,857

1,61

2,80

4,52

Спирт этиловый

30

1,59

4,14

10,5

24,5

75

0,747

1,95

4,30

8,28

Эфир этиловый

30

2,11

6,20

18,2

46,8

75

1,41

3,99

9,69

20,5

Вязкость твердых тел (ПЗ)

Твердые тела

Вязкость

Венецианский скипидар при 17,3° 

1300

Смола при 0°

51*1010  при 15°; 1,3*1010

Лед (глетчерный)

12*1013

Вар сапожный при 8°

4,7*108

Натронное стекло при 575°

11*1012

Патока светлая (Лайл) при 12°

1400

Таблица вязкость газов и паров

Динамическая вязкость газов обычно выражается в микропуазах (мкпз). Согласно кинетической теории вязкость газов должна не зависеть от давления и изменяться пропорционально квадратному корню из абсолютной температуры. Первый вывод оказывается в общем правильным, исключением являются очень низкие и очень высокие давления; второй вывод требует некоторых поправок. Для изменения ƞ в зависимости от абсолютной температуры Т наиболее часто применяется формула: 

Газ или пар

00С

200С

500С

1000С

1500С

2000С

2500С

3000С

Постоянная Сёзерлэнда, С

Азот

166

174

188

208

229

246

263

280

104

Аргон

212

222

242

271

296

321

344

367

142

Бензол

70

75

81

94

108

120

-

-

-

Водород

84

88

93

103

113

121

130

139

72

Воздух

171

181

195

218

239

258

277

295

117

Гелий

186

194

208

229

250

270

290

307

-

Закись азота

137

146

160

183

204

225

246

265

260

Кислород

192

200

218

244

268

290

310

330

125

Метан

103

109

119

135

148

161

174

186

164

Неон

298

310

329

365

396

425

453

-

56

Пары воды

-

-

-

128

147

166

184

201

650

Сернистый газ

117

126

140

163

186

207

227

246

306

Спирт этиловый

-

-

-

109

120

136

152

-

-

Углекислота

138

146

163

186

207

229

249

267

240

Углерода окись

166

177

189

210

229

246

264

279

102

Хлор

123

132

145

169

189

210

230

250

350

Хлороформ

94

102

112

129

146

160

-

-

-

Этилен

97

103

112

128

141

154

166

179

226

Таблица вязкость некоторых газов при высоких давлениях (мкпз)

Газ

Температура, 0С

Давление в атмосферах

 

50

100

300

600

900

Азот

25

187

199

266

387

495

Азот

50

197

208

267

370

470

Азот

75

207

217

268

361

442

Углекислота

40

181

483

-

-

-

Этилен

40

134

288

-

-

-



Исследование зависимости вязкости моторного масла от температуры

Томск - это город, в котором зима бывает очень суровой. И ежегодно среди автомобилистов возникает проблема сложного, а порой и невозможного, запуска двигателя автомобиля в зимних условиях. Эта проблема может возникнуть по ряду причин. Когда двигатель холодный, наоборот, масло обладает тенденцией сгущаться.  И, как следствие,  невозможность прокрутки вала двигателя. Моторное масло играет важнейшую роль в эксплуатации двигателя автомобиля. Его основная задача — это смазка. Моторное масло разных видов и сортов отличается по характеристикам, определяющим сферу их применения. В зависимости от характеристик, масло рекомендуется для использования в разных типах двигателей, работающих в различных условиях и температурных режимах. Для покупателей наибольшую важность представляют два показателя: вязкость (позволяет определить, подойдет ли масло для определенного сезона и климата) и допуск (подходит ли масло для данного автомобиля). Причем даже для одного и того же типа масла, но разных марок показатель вязкости может отличаться в зависимости от температурных условий. Исходя из этого, нами была поставлена следующая цель: исследование зависимости вязкости моторных масел различных марок от температуры.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

  1. Изучить классификацию моторных масел;
  2. Изучить характеристики моторных масел;
  3. Определить вязкость моторных масел при различных (низких) температурах;
  4. Сформулировать рекомендации автомобилистам по применению различных масел при низких температурах.

Объект исследования: моторное масло.

Предмет исследования: вязкость.

Методы исследования.

Теоретические: анализ информации по темам “Моторные масла”, “Характеристики моторных масел”, “Вязкость и способы ее измерения”.

Практические: эксперимент по определению вязкости (кинематической и динамической) моторных масел при различных температурах.

В ходе исследования были получены следующие результаты.

Моторное масло - это смазочный материал, который используется с целью уменьшения трения в движущихся частях двигателей внутреннего сгорания.

Первое в мире моторное масло было запатентовано в 1873 году американским доктором Джоном Эллисом. В 1866 году Эллис изучал свойства сырой нефти в медицинских целях, но обнаружил, что сырая нефть обладает хорошими смазочными свойствами. Джон Эллис зарегистрировал Valvoline — первый в мире бренд моторного масла.

Моторное масло разделяется на три типа: минеральное, синтетическое и полусинтетическое.

Существует классификация масел по вязкостно-температурным свойствам и классификация масел по эксплуатационным свойствам (назначению и качеству). В настоящее время единственной признанной во всем мире системой классификации транспортных масел по вязкости является спецификация SAE (Американская ассоциация автомобильных инженеров).

Норма SAE J 300 определяет степень вязкости для каждого смазочного материала.

SAE J-300 содержит 6 зимних классов и 5 летних классов моторных масел.

Классы вязкости SAE OW, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W относятся к зимним, а SAE 20, 30, 40, 50, 60 — к летним.

Надежность работы двигателя во многом определяется выбором масла с оптимальной вязкостью.

Вязкость - это одна из важнейших характеристик масел, которая характеризует внутреннее трение, определяет текучесть и способность обеспечить жидкостной режим смазывания. Различают кинематическую и динамическую вязкость.

Кинематическая вязкость, характерная для простых масел при положительных температурах, определяется в капиллярных вискозиметрах, а динамическая - для загущенных (всесезонных) масел и масел при отрицательных температурах, определяется в ротационных вискозиметрах, ее величина зависит не только от температуры, но и от градиента скорости сдвига. 

Динамическую вязкость представляет собой произведение кинематической вязкости на плотность жидкости, в технической системе ее измеряют в сантипуазах (сП), а в системе СИ - в миллиПаскаль-секундах (мПа-с), где 1 сП= 1 мПа-с. Это сопротивление, которое оказывает жидкость при относительном перемещении            двух ее слоев поверхностью 1 м2, находящихся на расстоянии 1 м друг от друга и перемещающихся под действием внешней силы в 1 Н со скоростью 1 м/с.

Кинематическую вязкость в технической системе единиц измеряют в Стоксах (Ст) или сантистоксах (сСт), а в системе СИ в м2/с или в мм2/с. Кинематической вязкостью [ν] называется величина, равная отношению динамической вязкости жидкости [μ] к ее плотности [ρ] при той же температуре: ν = μ/ρ.

В ходе эксперимента была измерена динамическая (методом Стокса) и кинематическая (вискозиметром ВПЖ-2, d=1,77 мм) вязкость при различных температурах для следующих марок масла:

  1. ZIC XQ 5w40
  2. Helix HX7 5w40
  3. Castrol Magnatec 5w40

Кинематическая вязкость определялась по следующей формуле:

 

K - постоянная вискозиметра (1,022 )

T - время истечения жидкости, с

ν - кинематическая вязкость жидкости, мм2

g - ускорение свободного падения (м/с2)

Результаты измерений показаны в таблице 1.

 

Таблица 1. Кинематическая вязкость (вискозиметр)

Масло

t = +210С

t = -70С

t = -140C

t = -180C

t = -210C

Тср, с

ν, мм2

Тср, с

ν, мм2

Тср, с

ν, мм2

Тср, с

ν, мм2

Тср, с

ν, мм2

ZIC XQ

5w40

143

146,04

153

156,25

192

196,08

198

202,21

241

246,13

Helix HX7

5w40

139

141,957

188

191,99

199

203,23

224

228,76

246

251,24

Castrol

Magnatec

5w40

128

130,723

176

179,74

230

234,89

236

241,02

239

244,08

Таким образом, можно сделать следующие выводы: 1) вязкость масла увеличивается с понижением температуры; 2) Из всех марок масел меньше всего увеличилась вязкость  Castrol Magnatec.

Динамическая вязкость (Па*с) определялась по следующей формуле:

 

tвремя падения, с

r – радиус шарика, м

R0– радиус сосуда, м

l – высота падения, м

ρ – плотность шарика, кг/м3

ρ0 – плотность жидкости, кг/м3

Для измерения вязкости использовалась следующая установка (рис. 1).

Значения динамической вязкости представлены в таблице 2.

ρ = 8900 кг/м3

l = 0,14 м

r = 2 мм

R0 = 0,015 м

Значения плотности масел:

Плотность масла ZIC XQ (при всех температурах): 1660 кг/м3.

Плотность масел Helix HX7 и Castrol Magnatec (при всех температурах): 1760 кг/м3.

Таблица 2. Динамическая вязкость (метод Стокса)

Масло

t = +210С

t = -70С

t = -140C

t = -180C

t = -210C

, cм/с

μ, Па·с

, cм/с

μ, Па·с

 , cм/с

μ, Па·с

, см/с

μ, Па·с

, см/с

μ, Па·с

ZIC XQ

5w40

4,59

0,503

9,59

0,838

11,13

1,07

15,01

1,109

17,65

1,305

Helix HX7

5w40

1,73

0,34

4,83

0,81

7,53

0,996

10,35

1,505

13,12

2,103

Castrol

Magnatec

5w40

2,56

0,34

6,36

0,76

9,48

0,859

12,15

1,370

15,95

2,59

 

Таким образом, можно сделать вывод, что при понижении температуры динамическая вязкость увеличивается. Причем у масла Castrol Magnatec интенсивнее, чем у ZIC и Helix.

Динамическая вязкость важна при определении низкотемпературных свойств смазок, но её редко применяют при анализе масла или для определения  класса вязкости. По многим разным причинам, исследователя масла интересует кинематическая вязкость. А по этому показателю лучшие свойства показало масло Castrol Magnatec. Но сказать, что остальные масла более худшего качества нельзя. Их показатели вязкости незначительно отличаются от Castrol Magnatec и все значения укладываются в рамки допустимых производителем.

Следует отметить, что эффективность работы мотора зависит не от абсолютного значения вязкости при определенных температурах, а от динамики ее изменений при работе в определенных диапазонах рабочих температур, а также соответствие этой динамики конструкции данного двигателя. Если двигатель рассчитан на параметры авто-масла 5w30, тогда моторное масло с маркировкой 0w20 не подходит и его заливать нельзя, а с маркировкой 5w40 не рекомендуется. Значит, использовать то авто-масло, которое подходит согласно требованиям производителя двигателя, но ни в коем случае не рекомендациям изготовителя авто-масла.

В целом по маслам можно дать следующие рекомендации:

−          перечень марок масел, допущенных к применению, постоянно изменяется, получают допуск новые марки, некоторые его теряют;

−          температурный диапазон применения, указанный на упаковке масла, носит лишь рекомендательный характер;

−          не стоит оценивать масла по цвету, большинство вводимых в него присадок делают его более темным;

−          замену масла при тяжелых условиях эксплуатации необходимо производить в 1,5—2 раза чаще, тоже рекомендуется делать для автомобилей со значительным пробегом, так как условия его работы в изношенных двигателях более жесткие, в частности из-за окисляющего действия сгоревших газов, попадающих в масляный катер;

−          быстрое (через 1—2 тыс. км пробега) почернение масла не обязательно указывает на потерю его эксплуатационных свойств;

−          доливать следует тот же сорт масла, который залит в двигатель, так как масла разных производителей содержат различные пакеты присадок и смешивание может ухудшить их свойства;

−          нежелательно смешивать минеральные и синтетические масла, а также доливать минеральное в полусинтетическое из-за разной растворимости присадок в минеральной и синтетической основах;

−          если неизвестно, что использовал прежний владелец автомобиля, перед заменой желательно промыть систему смазки;

−          добавление в моторное масло различных препаратов может улучшить одни его свойства и резко ухудшить другие.

Экспериментальные исследования температурных зависимостей вязкости нефтяных шламов

При утилизации продукции нефтешламовых амбаров и донных отложений основной проблемой является их высокая вязкость. Одним из способов понижения вязкости — повышение температуры среды. Поэтому возникает необходимость определения зависимости вязкости данного продукта от температуры. С целью определения зависимости вязкости от температуры были проведены исследования реологических свойств нефтяного шлама.По своим реологических характеристикам нефтешламы относятся, как правило, к неньютоновским жидкостям. Решающее влияние на изменение реологических свойств таких систем оказывает макромолекулярный уровень организации их структуры и сильная зависимость от внешних факторов (температура, давление, физические поля, добавление реагентов и т. д.).

Макрореологические параметры несут информацию о микроструктуре нефтяных систем. Носителями структурно-механических свойств нефтяных систем являются высокомолекулярные компоненты. Присутствие высокоплавких парафинов и асфальтосмолистых веществ в нефтяных системах, их дисперсность и степень взаимодействия обеспечивают определенный уровень прочности структуры нефтяной дисперсной системы.Нелинейное изменение вязкости нефтяных систем при нагреве обусловлено внутренней перестройкой их структуры при нагреве и переходом ее из связанного дисперсного состояния в свободное. Переход твердой фазы в жидкую характеризуется не одной температурной точкой, а областями перехода. Разность между температурами плавления и температурой кристаллизации для смеси парафинов значительно больше, чем для отдельных компонентов.

В работе [1] подробно рассмотрены зависимости реологических характеристик различных эмульсий от соотношения воды, асфальтосмолистых веществ и парафинов. Результаты экспериментальных исследований показали, что вязкость нефтяных эмульсий увеличивается с увеличением содержания воды вплоть до того, пока она не обратится из системы «вода в нефти» в систему «нефть в воде», вязкость которых очень мала. В данной работе было установлено, что чем больше содержание асфальтосмолистых веществ в эмульсии, тем ниже температура ее застывания, а чем больше содержание парафинов, тем температура застывания выше.

Для исследования температурных зависимостей вязкости нами использовался вискозиметр «Rheometer» по Геплеру, принцип работы которого основан на падении шарика в исследуемой среде.

Вязкость рассчитывали по формуле:       

где t — время прохождения шариком фиксированного расстояния в исследуемой среде (сек.), p—давление, оказываемое шариком на исследуемую среду (), k —постоянная прибора.

На рис. 1 изображены графики зависимости вязкости образцов нефтешлама № 2 и № 4 от температуры. В температурном ходе образца № 2 можно выделить несколько характерных участков. На первом —до 32 °С — происходит плавное снижение значения вязкости. Второй участок — от 32 до 50 °С —характеризуется резким снижением вязкости, очевидно, за счет плавления парафинов и деструктуризации асфальтосмолистых веществ.

После того, как процесс плавления парафинов заканчивается (52–88 °С), увеличение температуры в меньшей степени влияет на изменение вязкости.

Для образца № 4 во всем диапазоне исследования происходит плавное снижение вязкости. Для исследования зависимости вязкости от содержания воды, изготавливали образцы водонефтяных эмульсий с различным содержанием воды.

Рис. 1. Зависимость вязкости от температуры для образцов № 2 (кривая 1) и № 4 (кривая 2).

На рис. 2. представлены кривые зависимости вязкости образцов от температуры при различном содержании воды, по которым видно, что вязкость нефтешлама уменьшается с повышением температуры и увеличивается с повышением концентрации воды в ней. При более высоких температурах разница в значениях вязкости становится незначительной.

Рис. 2. Зависимость вязкости образца № 3 от температуры при различном содержании воды.

Увеличение вязкости с повышением концентрации в них воды обуславливается увеличением взаимодействия между каплями, благодаря более тесному сближению глобул воды, вследствие чего трение между слоями увеличивается, и вязкость растёт. То есть с ростом концентрации воды резко возрастает агрегация капель, поскольку с увеличением содержания воды растет число капель, находящихся в тесной близости в каждый момент времени. При низких скоростях сдвига, не вызывающих серьезных изменений в структуре агрегатов, каждый агрегат ведет себя как отдельная сфера с объемом, большим, чем сумма объемов составляющих его капель, потому что внутри структуры удерживается некоторое количество непрерывной фазы. Это изменяет соотношение эффективных объемов дисперсной и непрерывной фаз. В условиях оптимальной упаковки агрегаты связываются в непрерывную сетку [2].

На рисунке 3 приведен график зависимости  от температуры для донных нефтешламовых остатков Бухарского нефтеперерабатывающего завода.

Рис. 3. Зависимость вязкости от температуры для донных остатков из Бухарского нефтеперерабатывающего завода.

Полученные результаты показали, что в зависимости  наблюдаются три характерных участка снижения вязкости, на каждом из которых функция  может быть описана экспоненциальной зависимостью с разными показателями степени.

На первом участке (35–48 °С) при увеличении температуры вязкость постепенно понижается. На втором же участке (48–54 °С) происходит резкое снижение вязкости, за счет плавления парафинов и деструктуризации асфальтосмолистых веществ. После того, как процесс плавления парафинов заканчивается (54–75 С), увеличение температуры в меньшей степени влияет на изменение вязкости.

Литература:

1.      Аванесян В. Г. Реологические особенности эмульсионных смесей. М., Недра, 1980.-116с.

2.      Елисеев Н. Ю. Вязкость дисперсных систем. М., фирма «Блок», 1998. -80с.

изучение зависимости коэффициента вязкости от температуры

Знания, полученные в этой работе, потребуются при рассмотрении вопросов гемодинамики на кафедрах физиологии, пропедевтики внутренних болезней, а также при изучении свойств биологических и лекарственных жидкостей на кафедрах внутренних болезней, фармакологии и др.

ЦЕЛЬ: Определить температурную зависимость вязкости жидкости и энергию активации ее молекул.

Для реализации цели необходимо:

а) Изучить литературу [1] по теме работы, раздел «Течение и свойства жидкостей».

б) Ответить на вопросы.

1. Что является причиной внутреннего трения жидкости с точки зрения молекулярной теории?

2. Как формируется закон Ньютона для течения реальной жидкости?

3. Что называется вязкостью жидкости?

4. Что такое ньютоновская и неньтоновская жидкости?

5. В каких единицах измеряется вязкость?

7. Какие методы измерения вязкости используются в медицине?

8. Что характеризуют динамическая и кинематическая вязкости?

9. Напишите и поясните выражение для силы Стокса и силы Архимеда.

10. Какие силы действуют на шарик, падающий в вязкой жидкости? Как эти силы связаны между собой в случае установившегося движения?

11. Что называется ламинарным и турбулентным течением? Что определяет число Рейнольдца?

12. Как зависит коэффициент внутреннего трения газов и жидкостей от температуры? Объясните эту зависимость на основе молекулярно-кинетической теории строения вещества.

13. В чем различие механизма возникновения внутреннего трения в газах и жидкостях?

14. Что называется энергией активации жидкости?

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

А). Вязкость жидкостей и газов

Возникновение внутреннего трения в газах или жидкостях обусловлено несколькими различными причинами. В газах, где среднее расстояние между молекулами в тысячи раз превышает размеры молекул, силы взаимодействия между молекулами настолько малы, что движение молекул от столкновения до столкновения происходит по прямой. Возникновение силы внутреннего трения в газах обусловлено только взаимным проникновением молекул из одного слоя в другой. Молекулы, проникшие из более быстрого слоя 2 в слой 1, передают некоторый импульс молекулам этого слоя. Это равносильно действию на слой 1 некоторой силы в направлении его движения. В свою очередь молекулы, проникшие из более медленного слоя 1 в слой 2, получают некоторый импульс, что приводит к торможению слоя 2, а это равносильно действию силы F в направлении, противоположном движению. Поскольку количество молекул, проникающих из слоя 1 в слой 2 и наоборот, в среднем одинаково, а переносимый ими импульс разный (скорости слоев разные), в явлении внутреннего трения в газах происходит направленный перенос импульса молекул в направлении от более быстрого слоя к более медленному (от слоя 2 к слою 1). Поэтому явление внутреннего трения наряду с диффузией и теплопроводностью относится к явлениям переноса. Следует помнить, что коэффициент вязкости дня газов возрастает с повышением температуры (η ~). Это объясняется тем, что с повышением температуры газа увеличивается скорость теплового движения молекул, что способствует более интенсивному обмену молекул между слоями и приводит к увеличению направленного переноса импульса молекул, т.е. к увеличению вязкости.

В жидкостях, плотности которых в тысячи раз превышают плотность газа, среднее расстояние между молекулами сравнимо с их размерами. Поэтому силами взаимодействия между молекулами в жидкостях пренебрегать нельзя, и они сказываются при взаимном перемещении одних молекул относительно других. Кроме того, молекулы жидкости (в отличие от молекул газа) совершают колебательное движение относительно временных положений равновесия, меняя их через некоторые промежутки времени. Чем ниже температура жидкости, тем реже молекулы изменяют свои положения равновесия, и смещение одних молекул относительно других затруднено. Поэтому и вязкость жидкости при понижении температуры возрастает. Таким образом, вязкость в жидкостях обусловлена взаимодействием молекул и особым характером их теплового движения.

Механизмы переноса (диффузия, теплопроводность, вязкость) в жидкостях и газах существенно отличаются вследствие различия в их структуре. Молекулы в жидкости расположены близко друг к другу, поэтому свойства жидкостей в большей степени определяются характером межмолекулярных сил. Каждая молекула жидкости окружена со всех сторон «соседями», отстоящими от нее в среднем на расстоянии, близком к r0. Тепловое движение молекул сводится в основном к колебаниям внутри потенциальной ямы, созданной ее ближайшим окружением (место временной локализации) и перескоками ее из одного места локализации в другое. Так, за 1 с молекула жидкости меняет свое положение приблизительно 108 раз, совершая между двумя перескоками 103-105 колебаний.

Минимальная энергия, необходимая молекуле для преодоления потенциального барьера сил взаимодействия с ближайшим окружением и перескока в новое положение равновесия, называется энергией активации данной жидкости ɛ.

На полное освобождение отдельной молекулы от действия всех остальных необходимо затратить теплоту испарения. На разрушение порядка расположения молекул необходимо затратить теплоту плавления. Величина энергии активации лежит между теплотой испарения и теплотой плавления.

Уравнение переноса для жидкостей формально сохраняет тот же вид, что и для газов. Однако вследствие различного механизма переноса количества движения выражения для коэффициента газа и жидкости различны. Сущность явления внутреннего трения жидкости состоит в том, что молекулы, находящиеся под действием внешней силы, совершают перескоки преимущественно в направлении этой силы. Чем чаще способны молекулы жидкости перемещаться из одного мгновенного положения равновесия в другое, тем больше текучесть и меньше вязкость жидкости. Под текучестью жидкости понимают величину, обратную вязкости.

В отличие от газов с ростом температуры вязкость жидкости уменьшается. При критической температуре значение коэффициента вязкости пара и жидкости выравниваются.

Зависимость коэффициента вязкости от температуры для жидкостей описывается следующим уравнением:

, (1)

Где - коэффициент вязкости, Wэнергия активации, Tабсолютная температура, kпостоянная Больцмана, Aкоэффициент, который зависит от температуры.

При небольших интервалах температур Множитель А можно считать постоянным.

Из формулы (1) с учетом А=const получим:

.

Это уравнение представляет собой уравнение прямой линии

.

Тангенс угла наклона прямой представляет собой коэффициент . Зная постоянную Больцмана, можно вычислить энергию активации данной жидкости.

Б) Определение вязкости жидкости по методу Стокса

На движущийся шарик в жидкости действуют три силы: сила тяжести FТ, выталкивающая архимедова сила FА и сила сопротивления FC (рис. 3). Силу тяжести и выталкивающую силу можно определить следующим образом:

где r - радиус шарика;  - плотность шарика; 0 - плотность жидкости.

Сила тяжести и выталкивающая сила постоянны. Сила сопротивления FC прямо пропорциональна скорости и поэтому на начальном этапе она меньше силы тяжести, и шарик падает равноускорено. При этом сила сопротивления увеличивается и наступает момент, когда все три силы уравновешиваются. Шарик начинает двигаться равномерно:

(1)

Для определения вязкости жидкости по методу Стокса берётся высокий цилиндрический сосуд с исследуемой жидкостью (рис. 3). На сосуде имеются две кольцевые метки А и В, расположенные на расстоянии l друг от друга. Уровень жидкости должен быть выше верхней метки на l0 = 4…5 см, чтобы к моменту прохождения шарика мимо верхней метки его скорость можно было считать установившейся.

Бросая шарик в сосуд, отмечают по секундомеру время t прохождения шариком расстояния l=АВ между двумя метками.

Преобразуем формулу (1) путём подстановки выражения для скорости движения u = l/t и замены радиуса шарика r диаметром d:

(2),

где: - плотность шарика, 0плотность жидкости, - динамическая вязкость, gускорение свободного падения, dдиаметр шарика, tвремя движения шарика от метки А до метки В, lрасстояние между метками.

Уравнение (2) справедливо лишь тогда, когда шарик падает в безграничной среде. Если шарик падает вдоль оси трубки диаметром D, то приходится учитывать влияние боковых стенок.

При падении шарика диаметром d в цилиндрической трубе диаметром D, высотой h учёт влияния границ даёт:

(3)

Таким образом, зная плотности материала шарика и жидкости, радиусы шарика и сосуда, скорость установившегося движения шарика u, по формуле (3) можно вычислить динамическую вязкость жидкости.

ЗАДАНИЕ, ВЫПОЛНЯЕМОЕ В ЛАБОРАТОРИИ

Изменяя температуру воды, измерить время падения шарика в трубке. Рассчитать вязкость воды при различных температурах. Построить графики зависимостей . По второму графику рассчитать энергию активации воды.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Лабораторная работа выполняется на установке фирмы PHYWE (рис. 1)

Лабораторная установка представляет собой вискозиметр с падающим шариком, который соединен с нагревательным элементом. Нагревательный элемент опущен в ванну с водой. На нагревательном элементе можно установить нужную температуру. С помощью насоса нагретая вода попадает в вискозиметр. С помощью секундомера устанавливается время падения шарика в жидкости.

Рис. 1 Общий вид экспериментальной установки.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

1) Налейте в ванну холодной воды так, чтобы вода не доходила до края на 5 см.

2) Включите установку в сеть. Включите нагревательный элемент.

3) После того, как вода заполнит вискозиметр, установите на нагревательном элементе температуру 10оС (значение температуры смотрите на электронном термометре).

4) Измерьте штангенциркулем диаметр стеклянного шарика. Вычислите плотность материала шарика по формуле: , где - объем шарика, m = 4 г – масса шарика.

5) Когда нужная температура установится, откройте вискозиметр и опустите туда стеклянный шарик.

6)Измерьте штангенциркулем внутренний диаметр трубки вискозиметра. Закройте вискозиметр (если с шариком в вискозиметр попал пузырек воздуха, его нужно выгнать с помощью стеклянной палочки!).

5) Переверните вискозиметр и засеките время прохождение им крайних меток.

6) Повторите измерения 5 раз, каждый раз переворачивая вискозиметр. Вычислите среднее значение времени. Измерения занесите в таблицу.

7) Повторите пункты 4-6, повышая температуру воды до 50оС с шагом в 5оС.

8) Измерьте расстояние пройденное шариком в вискозиметре.

9) Для каждой температуры рассчитайте вязкость жидкости по формуле (2) (плотность воды = 1000 кг/м3). Результаты занесите в таблицу.

10) Постройте графики зависимостей .

11) По второму графику рассчитайте коэффициент как тангенс угла наклона прямой с осью ОХ. Рассчитайте энергию активации данной жидкости.

12) Сделайте вывод о характере зависимости вязкости жидкости от температуры.

Таблица

ТС

Т, К

1/Т

t, с

tср, с

, Пас

Ln()

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Отчет о проделанной работе сдайте преподавателю.

223_вязкость_от_температуры

Лабораторная работа

''Исследование зависимости вязкости жидкости от температуры и концентрации на шариковом вискозиметре"

P1.8.3.3 Шариковый вискозиметр: измерение зависимости вязкости ньютоновской жидкости от температуры

Цель работы: определение вязкости жидкости и энергии активации.

Оборудование:

Вискозиметр Хепплера

Секундомер I

Циркуляционный термостат 20÷+100 °С

Набор для циркуляционного насоса

Силиконовая подводка, 7 мм Ø

Краткая теория.

Рассмотрим протекание жидкости по трубе. В том случае, когда соседние слои жидкости (или газа) перемещаются с различной скоростью, между ними действуют силы трения. Вязкостью называется свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Слой жидкости, непосредственно прилегающий к неподвижной плоскости, неподвижен. Линия тока жидкости в центре трубы перемещается с максимально скоростью. В промежуточной области скорость течения жидкости зависит от расстояния.

Основной закон вязкого течения был установлен И. Ньютоном

  (1)

где сила трения F пропорциональна площади S плоскостей, перемещающихся относительно друг друга, и градиенту скорости dv/dr. Градиент dv/dr характеризует быстроту изменения скорости от слоя к слою. Коэффициент пропорциональности называется коэффициентом динамической вязкости. Он характеризует сопротивление жидкости (газа) смещению ее слоев. В системе СИ за единицу вязкости принят Паскальсекунда, сокращенно – Пас. Жидкость имеет вязкость один Пас, если для сдвига плоскости площадью 1 м2 параллельно другой плоскости, расположенной на расстоянии 1 м от первой, со скоростью 1 м/с требуется сила 1 Н. Если коэффициент динамической вязкости отнести к плотности жидкости, то получившеюся величину называют коэффициентом кинематической вязкости

=/; [ ] = []/[] = Пас/(кг/м3) = м2/с.

Когда жидкость (газ) перемещается как бы слоями, упорядоченно, течение жидкости называют ламинарным. Ламинарное течение жидкости наблюдается, например, при достаточно медленном течении жидкости в трубе. С увеличением скорости движения ламинарное течение в некоторый момент переходит в турбулентное течение, возникают вихри, происходит интенсивное перемешивание слоев жидкости, сопротивление жидкости изменяется (рис. 1).

Рис. 1. Распределение скоростей движения жидкости в сечении трубы.

Характер течения определяется числом Рейнольдса

Re =  v Lx/, (2)

где – плотность жидкости, – коэффициент динамической вязкости, – скорость шарика, Lx – характерный размер тела. При рассмотрении течения жидкости в круглой трубе характерный размер имеет смысл радиуса трубы, а v имеет смысл средней скорости жидкости в сечении трубы. Если число Рейнольдса меньше критического значения Reкр, то возможно только ламинарное течение. Если Re больше критического значения, течение может иметь переходный или турбулентный характер. Критическое значение числа Рейнольдса зависит от состояния поверхности и других факторов. Для движения жидкости по трубе, как правило, Reкр= 2000 – 2200.

В системе СГС вязкость измеряется в дина-секунда на квадратный сантиметр (дин·сек/см2), равная 1 г/(см·сек) и названная пуазом (пз). Применяют дольные единицы пуаза — сантипуаз (спз), миллипуаз (мпз) и микропуаз (мкпз).

Нью́тоновская жи́дкость (названная так в честь Исаака Ньютона) — вязкая жидкость, подчиняющаяся в своём течении закону вязкого трения Ньютона

Примерами ньютоновской жидкости являются все низкомолекулярные вещества в жидком состоянии, их смеси и истинные растворы в них низкомолекулярных веществ (вода, органические жидкости, расплавленные металлы, соли и стекло при температуре выше температуры стеклования).

Экспериментальное изучение строения жидкостей показало, что в отличие от газов, жидкости обладают определенной структурой, называемой ближним порядком. Это означает, что число ближайших соседей отдельно выбранной молекулы, а также их взаимное расположение в среднем для всех молекул одинаковы. Подобно твердым телам жидкости мало сжимаемы, обладают большой плотностью; подобно газам – принимают форму сосуда, в котором находятся. Такой характер свойств жидкостей связан с особенностями теплового движения их молекул. По теории Я. Френкеля, молекулы жидкости, подобно частицам твердого тела, колеблются около положения равновесия, однако эти положения не являются постоянными. По истечении некоторого времени, называемого временем оседлой жизни, молекула скачком переходит в новое положение равновесия на расстояние, равное среднему расстоянию между соседними молекулами. Для того чтобы молекула жидкости «перескочила» из одного положения равновесия в другое, должны нарушиться связи с окружавшими ее молекулами и образоваться связи с новыми соседями. Для разрыва межмолекулярных связей требуется энергия Ea (энергия активации), выделяемая при образовании новых связей. Такой переход молекулы из одного положения равновесия в другое является переходом через потенциальный барьер высотой Еа. Энергию для преодоления потенциального барьера молекула получает за счет энергии теплового движения соседних молекул. Зависимость среднего времени свободной жизни молекулы () от температуры жидкости и энергии активации выражается формулой, вытекающей из распределения Больцмана:

,

(3)

где 0 – средний период колебаний молекулы около положения равновесия, k – постоянная Больцмана. Чем чаще молекулы меняют свои положения равновесия, тем более текуча и менее вязка жидкость, т.е. вязкость прямо пропорциональна . Учитывая формулу (3), получим выражения для температурной зависимости вязкости:

,

(4)

где А - const. Из графика температурной зависимости вязкости можно определить энергию активации. Для этого удобно прологарифмировать уравнение (3) и построить график в координатах ln и 1/T. Тангенс угла наклона этого графика будет равен энергии активации, поделенной на постоянную Больцмана.

Вязкость жидкостей и газов измеряют приборами, называемыми вискозиметрами. В представленной работе вязкость жидкостей и газов определяется сравнительным методом, в котором вязкость жидкости определяется по формуле:

(5),

где 1  плотность шарика, 2  плотность жидкости, К  коэффициент, зависящей от размеров и плотности конкретного шарик, t  время падения шарика в жидкости между двумя метками.

Ход работы:

Упражнение 1. Определение коэффициента К.

1. Измерьте массу и диаметр шарика.

2. Поместите шарик с неизвестным коэффициентом К в измерительную трубку.

3. Налейте жидкость с известной вязкостью в вискозиметр.

4. Переверните измерительную систему, измерьте время падения шарика в жидкости t между двумя крайними метками. Для более точного определения времени эксперимент следует проводить 4-6 раз.

5. Рассчитайте динамическую вязкость жидкости по формуле:

где 1 – плотность шарика;

2 – плотность жидкости;

 - динамическая вязкость известной жидкости, приведённая в таблице.

Упражнение 2. Измерение вязкости ньтоновской жидкости.

  1. Поместите шарик с измеренным коэффициентом в измерительную трубку.

  2. Налейте жидкость, вязкость которой надо определить в вискозиметр.

  3. Переверните измерительную систему, измерьте время падения шарика в жидкости t между двумя крайними метками. Для более точного определения времени эксперимент следует проводить 4-6 раз.

  4. Рассчитайте динамическую вязкость жидкости по формуле:

где 1 – плотность шарика;

2 – плотность жидкости;

K - индивидуальная константа шарика

  1. Включите нагреватель. Дождитесь повышение температуры на 1 градус.

  2. Переверните измерительную систему, измерьте время падения шарика в жидкости t между двумя крайними метками. Для более точного определения времени эксперимент следует проводить 4-6 раз.

  3. Проведите измерения при различных температурах. (5-6 значений). После каждого увеличения температуры ждите несколько минут, пока полностью прогреется исследуемая жидкость.

  4. Постройте график зависимости коэффициента внутреннего трения жидкости от абсолютной температуры в координатах  и Т.

  5. Постройте график зависимости коэффициента внутреннего трения жидкости от абсолютной температуры в координатах и 1/T. По тангенсу угла его наклона определите энергию активации внутреннего трения Еа.

Контрольные вопросы:

  1. Явления переноса ( диффузия, теплопроводность, вязкость)

  2. Какие течения жидкости называют ламинарными и турбулентными? Число Рейнольдса

  3. Каков физический смысл коэффициента вязкости жидкости (газов)?

  4. Закон Пуазейля.

  5. Движение шарика в жидкости.

График преобразования вязкости

Вязкость жидкости - это ее сопротивление сдвигу или течению, а также мера адгезионных / когезионных или фрикционных свойств жидкости. Это возникает из-за внутреннего молекулярного трения внутри жидкости, создающего эффект фрикционного сопротивления. Существует две взаимосвязанные меры вязкости жидкости, которые известны как динамическая и кинематическая вязкость.

viscosity

Динамическая вязкость также называется « абсолютная вязкость » и представляет собой тангенциальную силу на единицу площади, необходимую для перемещения одной горизонтальной плоскости относительно другой на удельной скорости, когда поддерживается единичное расстояние, разделяемое жидкостью.

Обратите внимание, , что перевод абсолютной (динамической) вязкости в кинематическую вязкость зависит от плотности жидкости. Приведенные ниже преобразования относятся к жидкости с плотностью, подобной воде, или удельным весом, подобным единице.

90 120 1500 90 130
Абсолютная вязкость Кинематическая вязкость
сПз
(10 -3 Н с / м 2 , сП)
p уаз
( 10 -1 Н с / м 2 , P)
c entiStokes
( 10 -6 м 2 / с, мм 2 / с, сСт)
с токенов
(1 0 -4 м 2 / с , S)
Saybolt Seconds Universal
(SSU) 1)
при 100 o F (37.8 o C) при 210 o F (98,9 o C)
1 2) 0,01 1 0,01 0
2 0,02 2 0,02 32,6 32,8
4 0,04 4 0,04 39,2 39.5
7 0,07 7 0,07 48,8 49,1
10 0,1 10 0,1 58,8 59,2
15 0,15 15 0,15 77,4 77,9
20 0,2 20 0,2 97,8 98,5
25 0.24 25 0,24 119,4 120,2
30 0,3 30 0,3 141,5 142,5
40 0,4 40 0,4 186,8 188,0
50 0,5 50 0,5 233 234
60 0.6 60 0,6 279 280
70 0,7 70 0,7 325 327
80 0,8 80 0,8 371 373
90 0,9 90 0,9 417 420
100 1 100 1 463 467
120 1.2 120 1,2 556 560
140 1,4 140 1,4 649
160 1,6 160 1,6 741
180 1,8 180 1,8 834
200 2 200 2 927 2 9003 923 220 901 220 2 220 2,2 1019
240 2,4 240 2,4 1112
260 2,6 260 2,6 1204
280 2.8 280 2.8 1297
300 3 300 3 1390
320 901 9232 320 3,2 1482
340 3,4 340 3.4 1575
360 3,6 360 3.6 1668
380 3.8 380 3.8 1760
400 4 400 4 1853
420 901 2 420 4.2 1946
440 4,4 440 4,4 2038
460 4,6 460 4,6 2131
480 4.8 480 4.8 2224
500 5 500 5 2316
550 901 5 550 5,5
600 6 600 6
700 7 700 7
800 8 800 8
900 9 900 9
1000 10 1000 10
1100 11 1100 11
1200 12 1200 12
1300 13 1300 13
1400 14 1400 14
15 1500 15
1600 16 1600 16
1700 17 1700 17
1800 18 1800 18
1900 19 1900 19
2000 20 2000 20
2100 21 2100 21
2200 22 2200 22
2300 23 2300 23
2400 24 2400 24 90 123
2500 25 2500 25
3000 30 3000 30
3500 35 3500 35
4000 40 4000 40
4500 45 4500 45
5000 50 5000 50
5500 55 5500 55
6000 60 6000 60
6500 65 6500 65
7000 7 0 7000 70
7500 75 7500 75
8000 80 8000 80
8500 85 8500 85
9000 90 9000 90
9500 95 9500 95
15000 150 15000 150
20000 в 200 20000 в 200
30000 в 300 30000 в 300
40000 400 40000 400
50000 500 50000 500
60000 600 60000 600
70000 700 70000 700
80000 800 80000 800
900
900
100000 1000 100000 1000
125000 1250 125000 1250
150000 1500 150000 1500
175000 1750 175000 1750
200000 2000 200000 2000

1) Вязкость Saybolt Universal SUS, эквивалентная (SSU или SUS) данной кинематической вязкости, зависит от температуры, при которой производится определение ,Сверьтесь с ASTM D 2161 «Стандартная практика для преобразования кинематической вязкости в универсальную вязкость по Сейболту или в вязкость по Сейболту-Фуролу»

2) Вода при 68,4 o F (20,2 o C) имеет абсолютную вязкость 1 - 1 - сантипуаз .

Примечание! Преобразования вязкости основаны на жидкостях с удельным весом и .

Универсальная вязкость по Сайболту при температурах, отличных от 100 или 210 o F

При температурах, отличных от 100 или 210 ° F, преобразует кинематическую вязкость в универсальную вязкость по Сейболту с

U = U 100 ° F (1 + 0.000061 (т - 100)) (1)

, где

U t = универсальная вязкость по Сейболту при температуре t (° F)

U 100 ° F = универсальная вязкость по Сейболту ° F в Saybolt Универсальные секунды, эквивалентные кинематической вязкости в сантистоксах при температуре t (° F)

.
Вязкость против индекса вязкости

Дэвид Марлоу • Владелец / Генеральный директор • Техническое обучение DMAR и бизнес-центры DMAR США

Hydraulic-fluids

Фото: Мег Шнайдер

Гидравлическая жидкость на нефтяной основе имеет множество желательных характеристик, включая смазочные и противоизносные свойства, поэтому она часто является предпочтительной жидкостью для гидравлических систем. Для этих применений нефтяное масло тщательно очищается для удаления нежелательных химикатов, в то время как другие химические вещества, такие как присадки, добавляются для улучшения характеристик масла.Одним из этих других химических веществ является улучшитель индекса вязкости.

Индекс вязкости не следует путать с вязкостью; это совершенно другой вид рейтинга. Показатель вязкости является мерой сопротивления масла потоку или толщине и является наиболее важной характеристикой гидравлического масла. Число индекса вязкости указывает на степень толщины или сопротивления потоку при изменении температуры.

Вязкость - Поскольку вязкость масла изменяется с температурой, она всегда выражается при исходной температуре, обычно 100 ° и 210 ° F.Наиболее распространенной единицей в Соединенных Штатах является универсальная секундная стрелка Sabolt (SUS) или универсальная секундная стрелка Sabolt (SSU), которая измеряется с помощью вискозиметра Saybolt. Испытуемое масло доводят до 100 ° F и заливают через стандартное отверстие диаметром 0,0695 дюйма. Время, измеряемое в секундах для объема 65 мл для прохождения через отверстие, является характеристикой масла. Жидкости с низкой вязкостью будут течь легче и быстрее, тогда как жидкости с высокой вязкостью будут течь медленнее. Если тестируемому маслу требуется более 1000 секунд для прохождения 65 мл, температура тестируемого масла увеличивается.Как пример: 30 Вт масло течет намного быстрее при более высоких температурах.

Viscosity-Chart

Жидкости чаще всего измеряются в универсальных секундах Sabolt (SUS) или универсальных секундах Sabolt (SSU), которые измеряются с помощью вискозиметра Saybolt. Марки ISO используются чаще всего с гидравлическими маслами. Изображение предоставлено Hy-Pro Filtration

Насос и гидравлический двигатель наиболее чувствительны к вязкости, поэтому вы должны использовать только подходящее масло в соответствии со спецификациями производителя. Другие компоненты системы менее чувствительны к вязкости.Если масло слишком жидкое (низкая вязкость), не только трудно перекачивать, но и проскальзывание будет накапливаться из-за утечки зазоров между шестернями, лопастями, поршневыми уплотнениями и золотниками клапанов, что влияет на общую эффективность системы. В большинстве систем нормальный диапазон вязкости составляет от 100 до 750 SUS / SSU.

Вязкость также увеличивается с давлением. Например, при атмосферном давлении масло может увеличиться со 150 до 750 SUS / SSU при приложенном давлении 10000 фунтов на квадратный дюйм, при этом температура в обоих маслах остается одинаковой.

Индекс вязкости (V.I.) - Числа индекса вязкости разработаны по шкале от 0 до 100, которая указывает степень изменения вязкости. Таким образом, 0 обозначает масло с наибольшим изменением при определенной температуре, а 100 обозначает масло с наименьшим изменением при определенной температуре. Все остальные масла попадают в эти пределы. С добавлением химических добавок В.И. рейтинг был продлен значительно выше 100. Наиболее желательные гидравлические масла имеют наименьшее изменение вязкости и V.I. рейтинг 95 или выше. В.И. рейтинги не являются единицами измерения; они являются относительными терминами для сравнения изменения вязкости одного масла с другим. Классы вязкости по ISO часто наиболее часто используются при описании свойств гидравлической жидкости.

Наконец, температура может оказать существенное влияние на гидравлическое масло. Поддержание масла при умеренном уровне температуры является важным требованием для надежной работы. Срок службы масла уменьшается вдвое при каждом повышении температуры на 20 ° F. Срок службы масла при 210 ° F составляет всего 1⁄16 от срока службы при 130 ° F.Высокие температуры могут также вызывать химические реакции, такие как окисление, и реакции с небольшим количеством присутствующих кислот, также сокращают срок службы масла.

Кроме того, в холодной среде гидравлический блок должен работать при температуре на 60 ° выше температуры окружающей среды. Вязкость масла и V.I имеют решающее значение для работы при низких температурах. Важно следить за температурой запуска и рабочей температурой, чтобы у машины было достаточно времени на прогрев, прежде чем она переходит в режим высокой скорости или интенсивной работы.

,

Глава 2 - Вязкость жидкостей

  • Учебный ресурс
  • Проводить исследования
    • Искусство и Гуманитарные науки
    • Бизнес
    • Инженерная технология
    • Иностранный язык
    • история
    • математический
    • Наука
    • Социальная наука
    Топ подкатегорий
    • Advanced Math
    • алгебра
    • Basic Math
    • Исчисление
    • Геометрия
    • Линейная Алгебра
    • Предварительная алгебра
    • Предварительное исчисление
    • Статистика и вероятность
    • Тригонометрия
    • другое →
    Топ подкатегорий
    • Астрономия
    • Астрофизика
    • Биология
    • Химия
    • Науки о Земле
    • Наука об окружающей среде
    • Наука о здоровье
    • Физика
    • другое →
    Топ подкатегорий
    • Антропология
    • Закон
    • Политология
    • Психология
    • Социология
    • другое →
    Топ подкатегорий
    • Бухгалтерский учет
    • Экономика
    • Финансы
    • Управление
    • другое →
    Топ подкатегорий
    • Аэрокосмическая Техника
    • Биоинженерия
    • Химическая инженерия
    • Гражданское строительство
    • Компьютерные науки
    • Электротехника
    • Промышленный инжиниринг
    • Машиностроение
    • Веб-дизайн
    • другое →
    Топ подкатегорий
    • Архитектура
    • Связь
    • английский
    • Гендерные исследования
    • Музыка
    • исполнительских искусств
    • Философия
    • Религиоведение
    • Написание
    • другое →
    Топ подкатегорий
    • Древняя история
    • Европейская история
    • История США
    • Всемирная история
    • другое →
    Топ подкатегорий
    • хорватский
    • чешский
    • финский
    • греческий
    • хинди
    • Ja
.

Воздух - теплофизические свойства

Теплофизические свойства воздуха:

  • Температура кипения (при 1 бар): 78,8 К = -194,4 ° C = -317,8 ° F
  • Эластичность по объемному модулю: 1,01325 x 10 5 Па или N / м 2
  • Температура конденсации (при 1 бар): 81,8 К = -191,4 ° C = -312,5 ° F
  • Критическая температура: 132.63 K = -140,52 ° C = -220,94 ° F
  • Критическое давление: 37,363 атм = 37,858 бар = 3,7858 МПа (МН / м 2 ) = 549,08 фунтов на кв. Критическая плотность: 10,448 моль / дм. 1.276 кг / м 3 = 0,00248 слизня / фут 3 = 0,0797 фунт / фут 3
  • Плотность (при 60 ° F и 1 атм): 1,208 кг / м 3 = 0,00234 слизня / фут 3 = 0,0754 фунт / фут 3
  • Энтальпия (тепло) воздуха при 0 ° C и 1 бар: 11,57 кДж / моль = 399,4 кДж / кг = 171,7 БТЕ (IT) / фунт
  • Энтропия воздуха при 0 ° C и 1 бар: 0,100 кДж / моль K = 3,796 кДж / кг K = 0,9067 Btu (IT) / фунт ° F
  • Плотность жидкости при температуре кипения и 1 бар: 875.50 кг / м 3 = 54,656 фунт / фут 3
  • Молярная масса: 28,9647 г / моль
  • Удельная теплоемкость (C p ) воздуха при 0 ° C и 1 бара: 1,006 кДж / кгK = 0,24028 Btu (IT) / (фунт м ° F) или ккал / (кг K)
  • Удельная теплоемкость (C v ) воздуха при 0 ° C и 1 бара: 0,7171 кДж / кгK = 0,17128 Btu (IT) / (фунт м ° F) или ккал / (кг К)
  • Теплопроводность при 0 ° С и 1 бар: 24.35 мВт / (м К) = 0,02094 ккал (IT) / (чм K) = 0,01407 БТЕ (IT) / (h ft ° F)
  • Коэффициент теплового расширения при 0 ° C и 1 бар: 0,00369 1 / K = 0,00205 1 / ° F
  • Давление в трех точках: 0,05196 атм = 0,05265 бар = 5265 Па = 0,7636 фунтов на кв. = -352,12 ° F
  • Вязкость, динамическая, при 0 ° C и 1 бар: 17.22 мкПа с = 0,01722 сП = 0,3596x10 -6 (фунт ф с) / фут 2 = 11,57x10 -6 фунт м / (футы с)
  • Вязкость, кинематическая, при 0 ° С и 1 бар: 0,00001349 м 2 / с = 13,49 сСт = 0,0001452 фута 2 / с

Следуйте приведенным ниже ссылкам, чтобы получить значения для перечисленных свойств воздуха при различных давлениях и температуре :

См. Также больше об атмосферном давлении и STP - Стандартная температура и давление и NTP - Нормальная температура и давление,
, а также Теплофизические свойства из: Ацетон, Ацетилен, Аммиак, Аргон, Бензол, Бутан, Диоксид углерода, Окись углерода, этан, этанол, этилен, гелий, водород, сероводород, метан, метанол, азот, кислород, пентан, пропан, толуол, вода и тяжелая вода, D 2 О.

Воздух - это смесь газов при стандартных условиях. Однако при низких температурах и высоких давлениях газовая смесь превращается в жидкость. Фазовая диаграмма для воздуха показывает фазовое поведение с изменениями температуры и давления. Кривая между тройной точкой и критической точкой показывает точку кипения воздуха с изменениями давления.

В критической точке состояние не изменяется при увеличении давления или при добавлении тепла.

Тройная точка вещества - это температура и давление, при которых три фазы (газ, жидкость и твердое вещество) этого вещества сосуществуют в термодинамическом равновесии.

Air - density vs. temperature chart Пример - масса воздуха при температуре 100 o C

Из приведенной выше таблицы - плотность воздуха 0,946 кг / м 3 при 100 o C Масса 10 м 3 воздуха может быть рассчитана как

м = V ρ

= (10 м 3 ) (0.946 кг / м 3 )

= 9,46 кг

, где

м = масса (кг)

V = объем (м 3 )

(кг / м 3 )

Пример - масса воздуха при температуре 20 o C

Из приведенной выше таблицы - плотность воздуха 1,205 кг / м 3 при 20 o C .Масса 10 м 3 воздуха может быть рассчитана как

м = (10 м 3 ) (1,205 кг / м 3 )

= 12,05 кг

Пример - подъем Сила воздушного шара

Воздушный шар объемом 10 м 3 нагревается до 100 o C . Температура окружающего воздуха составляет 20 o C. Изменение силы тяжести (веса) объема воздуха является потенциальной подъемной силой воздушного шара.Подъемную силу можно рассчитать как

F л = дм а г

= V д ρ a г

= (10 м 3 ) [ (1,205 кг / м 3 ) - (0,946 кг / м 3 )] (9,81 м / с 2 )

= 25,4 N

, где

00 l = подъемная сила - изменение силы тяжести (масса) (N)

a г = ускорение свободного падения (9.81 м / сек м 3 )

.

Автор: admin

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о