График зависимости вязкости от температуры: Зависимость вязкости от температуры | Гидродинамическое моделирование

Содержание

Вязкость краски - инструкция по измерению

Вязкость краски - инструкция по измерению
  • Как определить вязкость печатной краски?
  • Как измерить вязкость лака или краски?
  • Вискозиметр для флексографии и вязкость;
  • Контроль вязкости краски?

Условие правильной работы с краской — поддержание требуемой вязкости. Её снижение уменьшает расход краски, толщину и механическую стойкость красочного слоя, насыщенность цвета, растекание. 

 

Вязкость краски сказывается на её печатных свойствах: насыщенность цвета, контраст,  равномерность наката краски, яркость.

 

Вязкость типографской краски (флексо) измеряется вискозиметром - воронкой ВЗ – 246 (ГОСТ 9070-75), который используется при нормальном давлении 0,1 МПа и температуре 20С.

 

Обычно воронки для флексографии применяют с диаметром сопла 4мм.

Для измерения вязкости красок глубокой печати используют импортные аналоги: 2мм, DIN3, DIN4 мм. Это обусловлено тем, что краски для глубокой печати жидкие и вязкость печатной краски лежит в интервале 16 - 28 сек по ВЗ 4.

 

Данный вискозиметр состоит из воронки определенного объема и сопла определенного диаметра. Вискозиметр ВЗ – 246 измеряет условную (ньютоновскую) вязкость – время истечения заданного материала / краски через калиброванное отверстие сопла 2мм, 4мм, 6мм. 

  • в производственных условиях, в цехе  лучше использовать - погружной вискозиметр;
  • в лабораторных условиях модель  вискозиметра на штативе;

 

Вискозиметр, тип   Цена
погружной, металлический сопла, 2,4,6 мм купить / смотреть
погружной, пластиковый сопла, 2,4,6 мм купить / не поставляем
на штативе, металл.
сопла, 2,4,6 мм купить
на штативе, пластик сопла, 2,4,6 мм купить
     
Вискозиметр (воронка) DIN 3 сопла, 3 мм заказать
Вискозиметр (воронка) DIN 4 сопла, 4 мм купить / смотреть
 

 

Величина требуемой вязкости краски будет зависеть от температуры, при которой выполнено измерение, ведь обычно поставщик указывает вязкость для температуры 20–22 °С. Определить нужное значение помогут графики зависимости вязкости конкретной краски от температуры. Либо довести температуру краски до необходимой.

 

Благодаря измерению вязкости можно так же проверить и качество краски или лака – добавлялся ли какой-то растворитель в краску вашим поставщиком.

 

 

 

 

 

Инструкция по измерению вязкости краски: 
  • Возьмите вискозиметр.
    Налейте в воронку краску, так,чтобы образовался выпуклый мениск над верхним краем вискозиметра.
  • Наполняйте вискозиметр краской медленно, чтобы предотвратить образование пузырьков воздуха в лаке краске.
  • Не стоит проводить измерения вязкости, когда водная краска вспенена, так это не даст точного результата.
  • Под сопло вискозиметра поставить сосуд / стакан.
  • Откройте сопло и одновременно засеките время на секундомере, которое требуется краске или лаку для непрерывного истекания из воронки (до первой капли).  
  • Конечное время истекания - момент, когда  перестает течь струйкой и начинает капать.

Рекомендации по измерению вязкости:

-  замеры вязкости рекомендуется проводить в процессе печати тиража и по полученным данным периодически необходимо возмещать потери растворителя,
- если краска густая: добавьте растворителя,
- если краска жидкая:  отгрегрулируйте вязкость введением свежей краски или лака- разбавителя, 

- не стоит измерять вязкость, когда краска вспенена — корректирующие действия не дадут нужного эффекта.
- помните, что на значения вязкости, зависят от температуры. 

таблица зависимости вязкости краски от температуры
температура
воздуха
поправочный
коэффициент
13° 0,6875
14° 0,7261
15° 0,7639
16° 0,8088
17° 0,8527
18° 0,8979
19° 0,9483
20° 1,0000
21° 1,0526
22° 1,1111
23° 1,1702
24° 1,2359
25° 1,3020
26° 1,3750
27° 1,4474
28° 1,5278
   

*Пример расчета (пояснение):            
Измерили условную вязкость краски по ВЗ-4 при тем. 25°С. Она составила 17 с.            
Поправочный коэффициент при 25°С составляет: 1,3020.        
17х1,3020=22 с.            
Таким образом фактическая вязкость краски составляет 22 с.

 

Воронка - самый распространённый способ измерения вязкости во флексографии. Скорость истечения жидкой краски завист не только от её температуры (см. табл. выше), а также от формы воронки - её типа, и диаметра сопла / отверстия.  Таким образом, время истечения краски т.е. вязкость из разных измерительных воронок не  одинаково. 

 

Типы вискозиметров:  DIN, "вонронка Цана / Zahn cup", "Воронка Шмидта", "Воронка Шелла / Shell cup" (отличие: запканчивается узкой трубкой, через котроую вытевает краска) - чаще применяют в глубокой печати - стандарт ASTDM 4212.  Европейские исследования показали, что более надежные величины получаются при помощи воронки DIN 4, а воронка Zahn 2 не дает достаточной точности и повторяемости результатов*.

 

 
 
"ПолиФлекс",© копирование материала с сайта разрешено только при обязательной гиперссылки

График - зависимость - вязкость

График - зависимость - вязкость

Cтраница 1

График зависимости вязкости от скорости сдвига дает значение УИЛН, выше которого вязкость остается постоянной.  [1]

График зависимости вязкости от скорости сдвига дает значение умин выше которого вязкость остается постоянной.  [2]

График зависимости вязкости от скорости сдвига дает значение имин.  [3]

График зависимости вязкости стекла от температуры показывает, что стекло весьма чувствительно к изменению температуры.  [4]

На рис. 3.2 приведен график зависимости вязкости от температуры.  [6]

На рис. 2.2 приведен график зависимости вязкости от температуры. Прямая линия, соединяющая v, и ( и есть искомая вискограмма данного нефтепродукта.  [7]

На рис. 63 дан график зависимости вязкости как функции удельного веса для продуктов однократного испарения смол полукоксования и газификации прибалтийских сланцев, полученных на газогенераторах и тоннельных печах.  [9]

На рис. 3.11 приведен график зависимости вязкости нефти от температуры.  [10]

На рис. 4 дан график зависимости вязкости жидкого топлива от его температуры.  [11]

Для практических целей рекомендуется строить график зависимости вязкости от температуры по результатам определения вязкости по меньшей мере при трех значениях температуры.  [12]

На основании полученных результатов построить график зависимости вязкости клеев от степени их наполнения.  [14]

Результаты измерений изображают в виде графика зависимости вязкости от температуры.  [15]

Страницы:      1    2

Боитесь холодного пуска? На что смотрим при выборе моторного масла на зиму

Лето пролетело, как всегда, стремительно и уже самое время задуматься о подготовке автомобиля к холодному времени года, в том числе, об исправной работе двигателя, когда на смену летней жаре придут зимние морозы.

В этом, казалось бы, несложном деле есть свои подводные камни, поэтому лучше заранее разобраться в поведении моторных масел при низкой температуре, чтобы потом не стать заложником проблемного «холодного запуска».

 Заблуждение по поводу температуры застывания

При выборе зимнего моторного масла многие автовладельцы ориентируются в первую очередь на температуру застывания, однако эта характеристика указывает лишь на момент полной потери текучести смазочного материала. Намного важнее понимать, как будет работать двигатель при морозах, не доходящих до температуры полного застывания.

Это зависит от двух важных показателей: динамической и кинематической вязкости. Динамическая вязкость показывает влияние низкой температуры на сопротивление пуску двигателя и измеряется в миллипаскаль-секундах (мПа·с). В свою очередь, кинематическая вязкость измеряется в сантистоксах (сСт). Этот показатель описывает текучесть моторного масла и позволяет оценить, насколько быстро оно будет густеть при снижении температуры. Чем меньше динамическая и кинематическая вязкость при низких температурах, тем легче будет смазочной системе прокачивать масло в мороз, а стартеру — проворачивать двигатель при холодном запуске. Большое значение также имеет индекс вязкости. Чем он больше, тем меньше вязкость зависит от температурных перепадов.

Что именно скрывается за показателем вязкости?

Существует классификация моторных масел по вязкости, разработанная Американской ассоциацией автомобильных инженеров (SAE). Эта организация выделила 11 классов масел, из которых шесть (0W, 5W, 10W, 15W, 20W и 25W) относятся к зимним. Однако отечественные погодные условия диктуют свои правила игры: не все зимние масла подойдут для российской зимы.

Поэтому лучше выбрать моторное масло классов 0W и 5W, которые отличаются наименьшей вязкостью в морозную погоду.

Чтобы оценить минимальную температуру холодного запуска, обычно достаточно отнять 35 от числа перед W в обозначении класса вязкости. Например, при работе двигателя на масле 5W, он заведется при внешней температуре до –30°C, а на 0W и в –35°C. Однако это правило работает не всегда, потому что способность стартера провернуть двигатель при низкой температуре также зависит от конкретной марки автомобиля. Ведь разные производители используют стартеры разной мощности. Поэтому перед покупкой зимнего моторного масла всегда стоит свериться с сервисной книжкой, где будет написано, какие классы смазочных материалов производитель рекомендует при разных температурных диапазонах.

Голые цифры о моторных маслах для зимы

А теперь сравним моторные масла разных классов на примере Total Quartz Ineo First 0W-30 и Total Quartz Ineo MC3 5W-30. По индексу вязкости 0W-30 не слишком превосходит 5W-30: 187 против 171. Оба класса подходят для холодного запуска двигателя в –30°C, однако при такой экстремальной температуре их вязкость заметно различается.

Этот график показывает зависимость кинематической вязкости масла от температуры. Если провести вертикальную черту на отметке –30°C, линия 0W-30 пересечет ее в точке 3000 сСт, а линия 5W-30 — на уровне примерно 8000 сСт. Это значит, что моторные масла обоих классов при такой температуре останутся текучими, но масло класса 0W-30 заметно упростит холодный запуск двигателя и будет намного легче прокачиваться через смазочную систему в сильный мороз. При дальнейшем понижении температуры разница в вязкости 5W-30 и 0W-30 будет только возрастать.

Если в приоритете стабильная работа двигателя при экстремально низкой температуре, можно сделать выбор в пользу универсального решения — полнозольного масла Total Quartz 9000 Energy 0W-30. Или же отдать предпочтение малозольному маслу Total Quartz Ineo First 0W-30. Благодаря специальному пакету присадок такой смазочный материал отличается от полнозольного масла намного более низким содержанием сульфатной золы, фосфора и серы. Это в первую очередь увеличивает срок службы сажевого фильтра, защищая его от попадания твердых несгораемых частиц и образования отложений. Несмотря на разные технологии присадок, эти продукты почти не отличаются друг от друга по низкотемпературному поведению и отлично работают при холодном запуске.

И все же не стоит ограничивать свой выбор классом 0W-30, если, конечно, вы не собираетесь участвовать в автопробеге по Заполярью. Ведь в средней полосе России столбик термометра редко опускается ниже –20°C. Поэтому такие моторные масла, как Total Quartz Future NFC 5W-30 и Total Quartz Ineo MC3 5W-30, легко справятся с зимними холодами.

Узнать подробнее о продуктах Total, а также подобрать масло для своего автомобиля и задать вопрос эксперту вы можете на сайте www.total-lub.ru.
  

Зависимость абсолютной (динамической) вязкости воды от температуры (0-150 oC).


Навигация по справочнику TehTab.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Свойства рабочих сред / / Вода, лед и снег  / / Зависимость абсолютной (динамической) вязкости воды от температуры (0-150 oC).

Зависимость абсолютной (динамической) вязкости воды от температуры (0-150 oC).

Зависимость абсолютной (динамической) вязкости воды от температуры (0-150 oC).
Вязкость воды в зависимости от температуры:
t, oC сПуаз 10 -6 Па*с
0 1,797 1797
10 1,307 1307
20 1,004 1004
30 0,803 803
40 0,655 655
50 0,551 551
60 0,470 470
70 0,407 407
80 0,357 357
90 0,317 317
100 0,284 284
110 0,256 256
120 0,232 232
130 0,212 212
140 0,196 196
150 0,184 184

 




Нашли ошибку? Есть дополнения? Напишите нам об этом, указав ссылку на страницу.
TehTab.ru

Реклама, сотрудничество: [email protected]

Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями.

Масла Teboil (масла Тебойл) - Справочная информация

 

 Оглавление

 

 

Основные свойства масел

 

Плотность и удельный вес

Плотность вещества — это отношение его массы к объему [кг/м3]. Удельный вес — отношение массы определенного объема вещества к массе соответствующего объема воды Плотность и удельный вес зависят от температуры.

Вязкость

Вязкость - это зависящая от температуры величина, которой выражается текучесть вещества. Существует несколько единиц измерения вязкости. Для измерения вязкости смазочных масел в основном применяется кинематическая вязкость, которая в технической системе единиц измеряется в Стоксах (Ст) или сантистоксах (сСт), а в системе СИ в м2/с] или в мм2/с. Если кинематическая вязкость умножается на плотность масла в измеряемой температуре, получается динамическая вязкость, единица измерения которой - пуаз [пз]. В системе СИ единица измерения динамической вязкости - паскаль-секунда, [Па] [Нс/м2].

Индекс вязкости

Индекс вязкости (сокращенно VI, от английского Viscosity Index) безразмерный показатель, он характеризует зависимость вязкости масла от изменения температуры. Чем выше значение VI, тем меньше зависимость вязкости масла от изменения температуры.

Температура вспышки

При повышении температуры из масла выделяются пары, которые при поднесении открытого огня вспыхивают. Это значение температуры называется температурой вспышки.

Температура застывания

Температура застывания — это самая низкая температура, при которой масло еще полностью не потеряло текучесть при наклонении пробирки, в которой его охладили. Температура застывания характеризует момент резкого увеличения вязкости и/или кристаллизации парафина при снижении температуры в такой степени, что масло перестает течь под собственным весом.

Щелочное и кислотное число

В процессе эксплуатации в смазочных маслах накапливаются кислые и/или щелочные продукты, образующиеся в процессе эксплуатации или изначально в нём присутствовавшие. Оба показателя анализируются в лабораторных условиях (TBN - общее щелочное число и TAN -общее кислотное число). Щелочное и кислотное числа показывают количество кислого/щелочного продукта, которое необходимо для нейтрализации масла. В качестве единицы измерения щелочности и кислотности используют [мг KOH/г] (миллиграмм гидроксида калия на грамм масла).

Вернуться к оглавлению 

 


Базовые масла

Минеральные масла

Минеральное базовое масло получают из нефти при помощи достаточно сложной, многостадийной перегонки и очистки. Хорошее минеральное масло - это надежное сырье для смазочных материалов, у которого имеются всесторонне сбалансированные свойства, как например, хорошее обеспечение герметичности, растворимость присадок и эффективность их влияния. При нормальных эксплуатационных температурах и условиях смазочные свойства минеральных масел вполне достаточны и их можно контролировать выбором подходящей вязкости. Однако на базе минерального масла трудно, а иногда и невозможно разработать смазочный материал, обладающий отличными свойствами при низких температурах и в то же время сохраняющий достаточно высокие смазочные свойства и при высоких эксплуатационных температурах.

Синтетические масла

При помощи базовых синтетических масел для смазочных материалов добиваются лучших свойств, чем у минеральных масел. Базовые синтетические масла получают из минеральных масел еще более сложным способом переработки. Конечным продуктом этого процесса является смазочный материал более сбалансированного и благоприятного углеводородного состава, чем минеральные масла. Однако само по себе применение синтетического базового масла не всегда гарантирует высокие эксплуатационные свойства товарного продукта. Для достижения высокого качества требуется тщательный подбор компонентов и оптимизация рецептуры продукта. Поэтому возможна весьма большая разница в стоимости «однотипных» синтетических масел. Синтетические масла позволяют достичь следующих свойств:

• Отличные свойства при низких температурах, в т. ч. легкий запуск двигателя и надежное смазывание в холодных условиях

• Отличные функциональные свойства при высоких температурах, в частности, стабильность против окисления, низкая летучесть и расход масла

Наиболее перспективными базовыми маслами являются углеводородные базовые масла или, так называемые, EHVI, XHVI и VHVI масла. Эти базовые масла получают из нефти в процессе сложной переработки. В результате получают масла с углеводородным составом с более стабильными эксплуатационными свойствами. Полиальфаолефин (PAO) - это чаще всего использующееся в трансмиссионных и моторных маслах синтетическое базовое масло. Получение PAO связано с использованием процессов синтеза — это еще более длительный и сложный процесс, по завершении которого получают фракцию масла заданного углеводородного состава.

Синтетические эфиры используют в качестве добавки к другим базовым маслам. Они стоят дорого, но эти затраты оправданы высокими эксплуатационными свойствами эфиров, особенно в условиях низких температур.

Биологически распадающиеся масла

Биологически распадающиеся масла изготавливают обычно из биологически разлагаемых эфиров или растительных масел. Масла, изготовленные на их базе, обладают хорошей текучестью при низких температурах и имеют высокий индекс вязкости. Биологически распадающиеся масла не рекомендуется смешивать с обычными минеральными маслами. Не рекомендуется смешивать биологически разлагаемые масла разных производителей, если не известно, какие базовые масла они содержат. Масла, содержащие синтетические эфиры, обычно допускается смешивать с маслами, изготовленными на основе эфиров, но масла на основе растительного масла не рекомендуется смешивать между собой или с изготовленными на базе синтетических эфиров маслами. Дополнительные сведения о биологически распадающихся маслах можно получить в технической документации.

Вернуться к оглавлению 

 


Присадки 

С помощью только базовых масел невозможно достичь всех тех свойств, которые современное оборудование и механизмы требуют от смазочных масел. В связи с этим к ним добавляют специальные присадки, которые улучшают свойства базовых масел. Однако необходимо помнить, что даже самые хорошие присадки не способны превратить низкокачественные базовые масла в высококачественные смазочные материалы.

 

Основные присадки:

Антиокислительные присадки Процесс окисления носит характер цепной реакции, при которой начавшееся окисление и посторонние включения, имеющиеся в масле, ускоряют процесс дальнейшего окисления. Антиокислительные присадки прекращают процесс окисления и блокируют каталитический эффект металлических поверхностей.

Поддерживающие чистоту присадки (детергент и дисперсанты)

Они предохраняют поверхности деталей двигателя от отложений и поддерживают нерастворимые загрязнения диспергированными в масле.

Противокоррозийные присадки образуют на металлических поверхностях пленку, предотвращающую коррозию.

Противоизносные присадки образуют на смазываемых поверхностях пленку, предотвращающую непосредственное соприкосновение металлических поверхностей. Противоизносные присадки важны в местах, где нагрузки высокие, а скорости маленькие.

Противозадирные присадки (EP-extreme pressure) образуют вместе со смазываемыми металлическими поверхностями химическую пленку, которая эффективно предотвращает задиры. Предназначение противозадирных присадок - увеличить нагрузочную способность масла. Трансмиссионные масла являются типичными маслами с противозадирными присадками.

Противопенные присадки предотвращают образование пены за счет снижения поверхностного натяжения масла, благодаря чему пузырьки быстро сдуваются.

Присадки, снижающие температуру застывания, обеспечивают текучесть масла при низкой температуре, предотвращая слипание парафиновых и др. кристаллов.

Присадки, улучшающие индекс вязкости (VI), замедляют изменение вязкости масла с изменением температуры за счет изменения объема высокомолекулярных полимеров, из которых они состоят. Присадки, улучшающие индекс вязкости (VI) важны в маслах, которые используются при экстремально меняющихся температурных условиях.

Вернуться к оглавлению  

 

 


Хранение и перевозка смазочных материалов

Контейнеры с маслом должны храниться таким образом, чтобы в них снаружи не могли попасть ни вода, ни грязь. Например, бочки лучше хранить на боку или вверх дном. В этом случае вода, которая может скопиться сверху на днище, не попадет под пробку из-за перепадов температур и давления. Правильно хранимое масло хранится годами.

Эмульсионные масла, такие как смазочно-охлаждающие жидкости для механической обработки металлов, следует хранить и перевозить при температуре выше 0°C. Также рекомендуется складировать пластичные смазки при температуре выше 0°C.

При транспортировке и хранении масел следует соблюдать принятые правила и нормы хранения горюче-смазочных материалов, а также инструкции изготовителя.

Утилизация масляных отходов

Отработанное масло представляет собой опасный для здоровья экологически вредный продукт, который должен доставляться на станцию для опасных отходов для дальнейшей обработки.

Бочки, бывшие в употреблении и находящиеся в хорошем состоянии, могут использоваться повторно. Во всех случаях бочки должны быть тщательно очищены и приведены в порядок. Пункты приведения бочек в порядок также принимают бочки, содержащие остатки масла. Не подлежащие повторному применению бочки, не содержащие остатков опасных веществ, должны быть утилизированы.

Вопросы по утилизации отработанного масла решаются в установленном порядке.

 

 


Эксплуатационные классификации

Моторные масла

Классификация SAE 

Вязкость моторных масел обозначается по классификации SAE (Society of Automotive Engineers — Общество автомобильных инженеров, США). По классификации SAE моторные масла делятся на следующие классы: 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W, 20,30,40, 50 и 60. Для масел, имеющих по данной классификации только цифровое обозначение, в нижеприведенной таблице даны предельные значения вязкости при температуре 100 °C.

Буква W перед цифрой означает, что масло приспособлено к работе при низкой температуре (Winter — зима). Для этих масел кроме минимальной вязкости при 100°C дополнительно дается температурный предел прокачиваемости масла в холодных условиях. Большинство присутствующих сегодня на рынке моторных масел являются всесезонными, т. е. удовлетворяют требованиям по вязкости как при низких, так и при высоких температурах.

Для каждого класса по SAE дается максимальная вязкость при номинальной температуре (см. таблицу). Значение вязкости определяется лабораторным методом испытаний на имитаторе холодного пуска CCS. Предельная температура прокачиваемости показывает наиболее низкую температуру, при которой масляный насос способен прокачивать масло в системе смазки. Таким способом определяют самую низкую и безопасную температуру холодного запуска.

Аббревиатура HTHS расшифровывается как High Temperature High Shear Rate, т.е. вязкость определяется в условиях высокой температуры и скорости сдвига. С помощью данного испытания измеряется стабильность вязкостной характеристики масла в экстремальных условиях, при очень высокой температуре.

 

*) Классы вязкости SAE 0W-40, 5W-40 и 10W-40.

**) Классы вязкости SAE 15W-40, 20W-40, 25W-40 и 40.

***) Минимальная вязкость при 150°C во время испытания HTHS.

Классификация API 

Классификация моторных масел API разработана API (American Petroleum Institute) совместно с ASTM (American Society for Testing and Materials) и SAE (Society of Automotive Engineers). Она устанавливает пределы различных параметров (например, чистота поршня, закоксование поршневых колец и т.д.) с помощью различных испытательных двигателей.

Классификация API подразделяет моторные масла на две категории:

1) Бензиновые моторные масла, для которых используются классы SE, SF, SG, SH, SJ, SL и SM.

2) Дизельные моторные масла, для которых используются классы CC, CD, CE, CF, CG, CH, CI и CJ.

 

Моторные масла для бензиновых двигателей

SC, SD и SE относятся к устаревшей классификации, которая применяется для выпущенных ранее моделей.

SF Этот класс соответствует требованиям для двигателей, выпущенных в 1981-1988 гг.

SG Масла данного класса характеризуются повышенными моющими и противоизносными свойствами, продлевают срок службы двигателя. Соответствуют требованиям большинства производителей двигателей, начиная с 1989 года.

SH Класс введен в 1993 году. Класс устанавливает те же показатели, что и SG, но методика проведения испытаний более требовательная.

SJ Этот класс появился в 1996 году. Разработан в соответствии с более жесткими требованиями к вредным выбросам в атмосферу.

SL Класс введен в 2001 году. Он принимает во внимание три основных требования: повышение топливной экономичности, повышенные требования к защите элементов систем, снижающих вредные выбросы, и увеличение продолжительности работы масла. Ужесточены, по сравнению с уровнем SJ, требования к проведению испытаний.

SM Новый класс, введенный в 2005 году. По сравнению с классом SL масла данного класса более эффективно способствуют снижению уровня шума двигателя, более эффективно работают при низких температурах и более успешно противодействуют процессу окисления.

 

Моторные масла для дизельных двигателей

CB, CC и CD относятся к устаревшей классификации, которая применяется для выпущенных ранее моделей

CE Этот класс масел введен в 1985 году для дизельных двигателей с сильным турбонаддувом, работающих при исключительно высоких нагрузках.

CF Класс масел введен в 1994 году для дизельных двигателей с предкамерой, используемых на легковых автомобилях.

CF-4 Улучшенный класс масел, заменяющий класс CE, введен в 1990 году.

CF-2 Этот класс масел в основном совпадает с предыдущим классом CF-4, но масла данного класса предназначены для двухтактных дизельных двигателей.

CG-4 Класс введен в 1995 году для масел, предназначенных для американских дизельных двигателей большой мощности.

CH-4 Удовлетворяющий установленному в 1998 году стандарту класс масел для дизельных двигателей тяжелого транспорта, которые разработаны для использования топлива без содержания серы или с низким содержанием серы.

CI-4 Новый класс введен в 2002 году для двигателей с небольшими выбросами, удовлетворяющими нор P class=MsoNormal style= STRONGмам 2004 г по токсичности выбросов. Предназначен специально для двигателей, в которых очистка выхлопных газов осуществляется путем их рециркуляции.

CJ-4 Введенный в 2006 году класс, который соответствует некоторым вышедшим в 2007 году и позже требованиям по использованию в дорожном движении, в основном американских, дизельных двигателей с небольшими выбросами. В особенности он предназначен для двигателей, которые используют топливо с низким содержанием серы, и которые возможно оснащены системой нового типа для последующей очистки выхлопных газов.

 

Классификация ACEA

ACEA - это совместная организация европейских автопроизводителей, которая разработала классификацию моторных масел, лучше учитывающую современные европейские автомобили и условия применения. Классификация ACEA разделяет моторные масла на три категории по типу двигателей: масла для бензиновых двигателей (А), масла для дизельных двигателей малой мощности (В) и масла для дизельных двигателей большой мощности (Е). В 2004 году масла класса А и В были объединены в один класс A/B. Дополнительно был создан класс С. Он предназначен для специальных систем рециркуляции и очистки выхлопных газов, которыми оборудованы бензиновые и дизельные двигатели малой мощности. Масла класса С - это, например, масла Low SAPS, которые содержат значительно меньше серы, фосфора и сульфатной золы, чем традиционные моторные масла.

 

Масла для бензиновых и дизельных двигателей малой мощности

A1/B1 Разработанные для бензиновых и дизельных двигателей малой мощности масла имеют малый коэффициент трения и малую вязкость, то есть являются топливо сберегающими маслами. Использование масел класса A1/B1 допустимо не для всех транспортных средств. Допустимость применения того или иного масла указывается в инструкции по эксплуатации транспортного средства.

Масла класса A2/B2 предназначены для эксплуатации в условиях стандартной периодичности смены масла. Классификация применяется в основном в более старых транспортных средствах. Масла этого класса могут заменять масла класса A3/B3.

Масла класса A3/B3 разработаны для бензиновых и дизельных двигателей малой мощности с удлиненным сроком смены масла.

Масла класса A3/B4 отвечают требованиям классов A3/B3, но учитывают требования дизельных двигателей с непосредственным впрыском. Можно использовать в транспортных средствах, где требуется A3/B3.

Масла класса A5/B5 имеют малый коэффициент трения и малую степень вязкости, а также удлиненный срок смены масла. Их использование не разрешено во всех автомобилях. Допустимость применения того или иного масла указывается в инструкции по эксплуатации транспортного средства.

Маслами класса C1, 2, 3 и 4 являются, например, масла Low SAPS, в которых сера, фосфор и добавки на базе металлов в основном заменены на добавки более новой технологии. Благодаря этому новому свойству Low SAPS эти масла не оказывают отрицательного влияния на работу систем очистки выхлопных газов современных экологических двигателей. Жидкие энергосберегающие масла C1 и C2 следует использовать только в двигателях, для которых они предназначены.

C1 Жидкие, т.н. топливо сберегающие масла, которые соответствуют особенно жестким требованиям Low SAPS.

C2 Жидкие, т.н. топливо сберегающие масла, которые соответствуют особенно жестким требованиям Low SAPS.

C3 Масла Low SAPS, которые соответствуют жестким требованиям Low SAPS. Тот же уровень Low SAPS, как у C2, но меньшее требование экономии топлива.

C4 Масла Low SAPS, которые соответствуют особенно жестким требованиям Low SAPS. Практически тот же уровень Low SAPS, как у C1, но требование экономии топлива соответствует C3.

Дополнительно к классификации API и ACEA многие производители двигателей предлагают для масел свою классификацию. Производители марок малой мощности: Audi, BMW, Ford, GM, Mercedes-Benz, Opel, Saab и Volkswagen требуют использования масел, которые соответствуют требованиям их собственной классификации. Как правило, изготовители двигателей в своей классификации основываются на характеристиках классификации API и ACEA, а также масло должно пройти тесты и испытания производителя двигателя.

Масла для дизельных двигателей тяжелой техники

Масла класса E2 предназначены для дизельных двигателей большой мощности при обычных сроках смены масла.

Масла класса E4 обеспечивают более длительный срок смены масла. К ним относятся специальные масла для двигателей Mercedes-Benz и MAN классификации EURO 3.

Масла класса E5. Большая часть производителей двигателей требует применения в двигателях EURO 3 масел класса E5 с увеличенным сроком смены масла. Официально класс E5 отменён и заменён классом E7.

E6 Масла Low SAPS (см. ACEA C1-C4) для двигателей тяжелой техники с увеличенным сроком смены масла. В особенности предназначены для дизельных двигателей европейского типа, в которых имеется система очистки выхлопных газов нового типа.

Масла класса E7 предназначены для более мощных выполняющих требования EURO 3 и 4 дизельных двигателей, они обладают улучшенными эксплуатационными свойствами, обеспечивающими значительно больший интервал замены масла. Подходят также и для более старых машин.

E9 Моторное масло высокого класса для дизельных двигателей тяжелой техники. По эксплуатационным свойствам лучше, чем Е7 и подходит для многих двигателей, оснащенных системой очистки выхлопных газов нового типа. Можно также использовать в машинах, в которых требуется использовать ACEA E7 или E5.

Масло для двухтактных двигателей

Уровень требований к маслам для двухтактных двигателей определяется классификацией API, которая основывается на лабораторных испытаниях и испытаниях на двигателях. Масла для двухтактных двигателей делятся на четыре класса API:

Класс API

Основное назначение

API-TA Для двухтактных двигателей мопедов, газонокосилок и соответствующих машин

API-TB Для двигателей мотоциклов малой мощности и моторных лодок

API-TC Для двухтактных двигателей, работающих в жестких условиях на суше. Можно также использовать, когда требуется класс API-TA или API-TB

API-TD Специально для двухтактных подвесных моторов

 

Внимание! Уровни API-TA и API-TB не одинаковы и не взаимозаменяемы.

 

Классификация JASO

Классификация японских производителей двигателей. Особое внимание в перечне требований уделено снижению дымообразования. По уровню требований масла делятся на три категории: SA, FB , FC и FD (требования повышаются слева на право).

 

Классификация NMMA

Это классификация, специально разработанная для масел, предназначенных для лодочных двухтактных моторов. В ней особое внимание было уделено поддержанию двигателя в чистоте. Рекомендованные требования изготовителей подвесных моторов приведены в классификации TC-W3.\

Вернуться к оглавлению  

 


Масла для трансмиссий

Классификация вязкости SAE 

По классификации SAE масла для трансмиссий разделяются на классы 70W, 75W, 80W, 85W, 80, 85, 90, 110, 140, 190 и 250. Буква W означает, что масла предназначены для эксплуатации в условиях низких температур. При указанных в таблице минусовых температурах вязкость масел не должна превышать 150.000 сантипуазов (сП), а также выполнять минимальные требования при температуре 100°C.

Для масел других классов SAE предельные характеристики вязкости определены при температуре 100°С.

 

Классификация API 

GL-1 Трансмиссионное масло, не содержащее противозадирных присадок (присадки EP). Применяется в низкоскоростных трансмиссиях.

GL-4 Масла с противозадирными присадками. Используются на большинстве переднеприводных автомобилей с механическими трансмиссиями.

GL-5 Масла с большим количеством противозадирных присадок для двигателей тяжелых транспортных средств. Рассчитаны на использование в современных автомобилях и рабочих машинах при тяжело нагруженных передачах, работающих на высоких скоростях, при высоких температурах и толчковых нагрузках.

Внимание! В качестве эталона API всегда используйте масла класса GL.

 

Узлы трансмиссий транспортных средств, в которых используются фрикционные элементы, работающие в масле, требуют особых масел, содержащих специальные присадки, обеспечивающие плавную и стабильную работу этих агрегатов. В обозначении класса API этих масел присутствует обозначение LS (Limited Slip), например, Teboil Hypoid LS.

Масло для автоматических трансмиссий, в отличие от обычных трансмиссионных масел, должно выполнять роль рабочей жидкости в гидросистеме управления, а также смазывать и отводить тепло от фрикционных элементов. Эти масла часто называют жидкостями для автоматических трансмиссий (ATF — Automatic Transmission Fluid).

Внимание! Классификация API не охватывает масел для автоматических трансмиссий, т. к. у изготовителей трансмиссий имеются к применяемым маслам свои требования. Требования разных производителей трансмиссий отличаются друг от друга по фрикционным свойствам. Большую часть автоматических коробок передач можно смазывать маслом типа Dexron II или Dexron III, но если производители коробок передач выставляют свои требования к используемому маслу, то их стоит придерживаться.

Вернуться к оглавлению  

 


Пластичные смазки

Пластичные смазки, как правило, изготовлены путем загущения базового масла Помимо этого для улучшения свойств смазки могут добавляться жидкие или твердые присадки.

Пластичная смазка = Базовое масло (80–90 %) + Загуститель + Присадки

Загустители

• Металлические мыла, например, литий (70 % всех производимых), кальций, алюминий и натрий

• Комплексные мыла на основе вышеприведенных металлов, из которых самым распространенным является литиевый комплекс

• Неорганические загустители, например, бентонитовая глина, силикагель

• Синтетические загустители, например, полиуретан и политетрафторэтилен

Базовое масло

В пластичных смазках, как и в смазочных маслах, могут использоваться синтетические и минеральные базовые масла. Базовое масло в совокупности с загустителями определяет реологические свойства смазки. (Реология - наука о текучести веществ)

Присадки

В пластичные, также как и в жидкие смазочные материалы, присадки добавляются для придания им заданных свойств. Кроме жидких присадок в пластичную смазку могут добавляться твердые добавки, такие как дисульфид молибдена (MoS2) и графит.

Свойства и анализ

Твердость

Твердость пластичных смазок определяется по системе NLGI (National Lubricating Grease Institute). Измерение производится измерительным прибором, конус которого погружается в смазку под действием своего веса на 5 секунд при температуре +25 градусов. Глубина погружения конуса в смазку измеряется и указывается в десятых частях миллиметра. Чаще всего указывается имеется ли дело с т.н. мягкой или твердой пенетрацией. Разница в этих значениях дает представление о способности смазки выдерживать механическую нагрузку.

На основании пенетрации смазки делятся на классы NLGI, от 000 до 6. Чем больше номер класса, тем тверже смазка.

 

Температура каплепадения

Температура, при которой масло и загуститель отделяются друг от друга.

Смазочные свойства

Смазочные свойства пластичной смазки и ее способность нести нагрузку зависят как от вязкости базового масла, так и от поведения загустителей в предельных условиях смазывания.

Противоизносные и противозадирные свойства смазки измеряются следующими известными испытаниями:

• подшипниковые испытания SKF, например, SKF R2F (определяется наибольшая допустимая эксплуатационная температура смазки)

• Испытание на противозадирность Timken

• Испытание в четырехшариковом аппарате

• Испытание на противозадирность Almen

Предел возможности запрессовки

Хорошая возможность запрессовки является жизненно важным свойством в системах центральной смазки, особенно в холодном климате. Смазка должна выдерживать нагрузки системы центральной смазки так, чтобы масло и загуститель не отделялись друг от друга. Фирма Safematic разработала метод испытаний смазок на данный показатель, при котором фиксируется нижняя рабочая температура. SKF (Safematic) регулярно обновляет и публикует результаты своих исследований.

 

Защитные свойства

Например, тест SKF Emcor, который определяет способность смазки предотвращать повреждение изнашиваемых поверхностей подшипника в присутствии воды.

 

Водостойкость

С помощью промывочной установки (Water Wash Out Test) определяется стабильность смазки в смазываемой точке под воздействием потока воды.

Результат указывается в количестве SPAN style=MetaBookLF-Romansans-serif/SPANсмытой смазки в процентах.

Возможность смешения смазок с различными загустителями

 

Приведена примерная таблица смешения смазок

Дополнительные сведения по возможности смешения содержатся в техническом руководстве. (Тел. 020 4700 916)

 

Вязкость по ISO 3448

Классификацию по ISO 3448 распространяется на гидравлические и индустриальные масла. Вязкость по стандарту ISO делится на 18 категорий. Номер категории (от 2 до 1500) соответствует значению кинематической вязкости при 40°C в мм2/с (сСт) с допуском 10% от номинального значения в каждой категории.

Гидравлические и индустриальные масла Teboil удовлетворяют самым жестким требованиям современных технологий. Наша продукция всегда выпускается с использованием последних разработок в области технологии смазочных материалов. Наименования продукции Teboil включают номер, соответствующий категории вязкости по ISO. Если в тексте или таблицах этого руководства номер, соответствующий вязкости по ISO VG, напечатан жирным шрифтом, значит, это часть наименования продукции. Например: Teboil Hydraulic Oil 15.

 Вернуться к оглавлению 

 


Гидравлические масла

Требуемые свойства:

• Оптимальная вязкость

- оптимальная вязкость при температре запуска;

- достаточная вязкость при рабочей температуре.

• Стабильное значение вязкости

• Противоизносные свойства

• Противокоррозийные свойства

• Хорошие водоотделяющие свойства

• Низкая склонность к пенообразованию и хорошая воздухоотделяющая способность

• Устойчивость к окислению

• Хорошее обеспечение герметичности

Классификация

Помимо основной классификации гидравлических масел имеются и другие:

• DIN 51524 часть 2 (HLP) и 3 (HVLP)

• SS 155 434

Классификация DIN 51524 часть 2 (HLP) распространяется на гидравлические масла с дополнительными присадками для современных гидравлических систем высокого давления, в которых перепады температуры небольшие. Типичными являются производственные гидравлические системы, работающие внутри помещений.

Классификация DIN 51524 часть 3 (HVLP) распространяется на гидравлические масла с присадками для гидравлических систем высокого давления, которые функционируют при переменных температурах. Индекс вязкости масла должен быть не менее 140. Типичными являются гидравлические системы подвижного оборудования.

Шведский стандарт SS 155 434 распространяется на гидравлические масла с высоким уровнем вязкости, в нем учтены требования к маслам в условиях низких температур согласно классификации DIN. В выпущенном ранее стандарте отсутствовали требования по SMR.

Чистота, использование и хранение

Для нормальной работы гидравлических систем чистота рабочей жидкости является важным фактором. Опыт эксплуатации показывает, что более 70% поломок вызваны попаданием в жидкость посторонних частиц. Гидравлические системы всегда должны заправляться закачиванием насосом, а не наливом. В этом случае вероятность попадания внутрь системы грязи с поверхности контейнера минимальна. Заправлять гидравлическую систему следует через фильтр, поскольку чистота жидкости даже в заводском контейнере далеко не всегда удовлетворяет требованиям по эксплуатации гидравлического оборудования.

Контейнеры с маслом должны храниться таким образом, чтобы в них снаружи не могли попасть ни вода, ни грязь. Например, бочки лучше хранить заливным отверстием вниз. В этом случае вода с грязью, скапливающаяся на верхней поверхности бочки, не будет попадать через заливное отверстие внутрь. Руководство по хранению относится ко всем смазочным материалам.

Выбор масла

Наиболее важной характеристикой при выборе гидравлического масла является его вязкость.

Стартовая вязкость:

Наибольшее допустимое значение стартовой вязкости зависит от типа насоса. Изготовители насосов рекомендуют следующие значения вязкости в зависимости от типа насоса:

Поршневые насосы 200– 800 мм2/с

Лопастные насосы 500–1000 мм2/с

Шестеренчатые насосы 800–1600 мм2/с

Оптимальная вязкость:

Для предотвращения кавитации и для обеспечения минимального сопротивления потока вязкость масла должна быть максимально низкой, но в тоже время достаточной для обеспечения необходимой смазки насоса.  

Минимальная вязкость:

Вязкость может понизиться настолько, что масляная пленка начинает истончаться, вследствие чего металлические поверхности приходят в непосредственный контакт и износ соприкасающихся частей увеличивается.

Поскольку вязкость масла зависит от температуры, то области рабочей температуры для гидравлических масел представлены в виде диаграммы. Температурные ограничения основываются на рекомендациях изготовителей насосов. (Более точные рекомендации применительно к конкретному оборудованию дают его изготовители в своих руководствах по эксплуатации.)

Моторные масла не рекомендуется использовать в гидравлических системах, т.к. по сравнению с гидравлическими маслами они:

• обладают плохой водо- и воздухоотделяющей способностью

• сезонные моторные масла обладают узким диапазоном рабочих температур, а всесезонные масла содержат специфические присадки, использование которых недопустимо в гидравлических системах

 

В виде исключения некоторые изготовители рекомендуют использовать в гидравлических системах сезонные моторные масла. Для таких случаев имеются специальные гидравлические масла, которые маркируются по типу моторных масел (Teboil Hydraulic Oil 5W и 10W), но у них другие эксплуатационные свойства в широком диапазоне температур окружающего воздуха, а также устойчивость к деструкции по сравнению с традиционными моторными маслами.

                                Диапазон рабочих температур гидравлических масел, выпускаемых фирмой Teboil  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примечание: Указанные значения носят рекомендательный характер, более конкретные рекомендации приводятся изготовителями в руководствах по эксплуатации конкретного оборудования.

Вернуться к оглавлению  

 

 


Таблицы

 

     

 

Внимание! Степень вязкости всегда определяется при одной и той же температуре.

Вернуться к оглавлению  

 

 


Вязкостно-температурная диаграмма

Как пользоваться диаграммой:
С помощью диаграммы можно определить вязкость масла в зависимости от температуры. Для этого на диаграмме отмечают вязкость масла в двух точках, соответствующих разным значениям температуры. Соединяют точки между собой прямой линией. По этой линии можно определить вязкость при любой температуре. Обычно две точки для вязкости приводятся в технических характеристиках масла (чаще всего при 40 и 100°С), в т.ч. в этом каталоге. 

  Пример использования диаграммы
Для масла Hydraulic Arctic Oil (1):
• вязкость при 40°C 15 cCт
• вязкость при 100°C 5,5 cCт
• по графику находим вязкость при температуре 57°C - 10,5 сСт

 

 

 Вернуться к оглавлению 

 

 

 

FONT color=#0000ffMARGIN-BOTTOM: 0pt; LINE-HEIGHT: normal/DIV

ИССЛЕДОВАНИЕ УДАРНОЙ ВЯЗКОСТИ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ И СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ЭКСПЛУАТИРУЮЩИХСЯ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА | Опубликовать статью ВАК, elibrary (НЭБ)

Санников И. И.1, Коврова Д.Ф.2, Устинов Е.П.3

1инженер, 2заведующий кафедрой, 3преподаватель, Кафедра технических дисциплин Колледж технологий Технологический институт ФГАОУ ВПО Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова

ИССЛЕДОВАНИЕ УДАРНОЙ ВЯЗКОСТИ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ И СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ЭКСПЛУАТИРУЮЩИХСЯ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

Аннотация

В данной статье приведены результаты испытаний на ударную вязкость конструкционных сталей используемых в металлоконструкциях в условиях Крайнего Севера.

Ключевые слова: ударная вязкость, металлоконструкция, Крайний Север.

Sannikov I.I., Kovrova D.F., Ustinov E.P.

1engineer, 2head of the department, 3teacher, North-Eastern Federal University in Yakutsk, Institute of Technology,College of Technologies, Chair of technological disciplines

RESEARCH OF IMPACT STRENGTH CONSTRUCTIONAL STEEL AND THE WELDED JOINTS WHICH ARE OPERATED IN THE CONDITIONS OF FAR NORTH

Abstract

Results of tests for impact resistance constructional staly used in a metalwork in the conditions of Far North are given in this article.

Keywords: impact resistance, metalwork, Far North.

 Введение

Проблема оценки надежности и ресурса металлоконструкций, работающих в условиях низких климатических температур, на сегодняшний момент является наиболее актуальной задачей обеспечения техногенной безопасности сложных технических систем. Для металлоконструкций, эксплуатирующихся в условиях низких климатических температур, одним из основных требований является обеспечение хладостойкости материала. Обеспечение достаточной хладостойкости означает предотвращение хрупких разрушений элементов конструкций при нагрузках, существенно ниже расчетных.

Для сварных конструкций, эксплуатирующихся в условиях низких климатических температур, одной из определяющих характеристик материала является ударная вязкость. Так как ударная вязкость является одним из параметров, характеризующих хладноломкость металлов и сплавов, его способность сопротивлению хрупкому разрушению. Определение ударной вязкости особенно важно для металлов, которые работают при низких температурах и выявляют склонность к хладноломкости, то есть к снижению ударной вязкости при понижении температуры эксплуатации.

В данной статье приведены результаты испытаний на ударную вязкость конструкционных сталей используемых в металлоконструкциях.

Методика проведения исследований

Для изготовления образцов на ударные испытания, были подготовлены сварные пробы из новой листовой стали 09Г2С толщиной 6 мм. Сварка листовых проб производилась ручным дуговым способом с помощью сварочного источника ФЭБ-315 «МАГМА». Для сварки использовался сварочный электрод марки LB-52U Ø3,2 мм для корневого шва, для облицовочного шва электрод Ø4 мм. Результат спектрального анализа химического состава приведен в таблице 1.

Вторая партия образцов были изготовлены из трубы Ø720 толщиной стенки 8 мм из стали 13Г1С-У. Кольцевые сварные швы проб получены ручной дуговой сваркой покрытыми электродами: для корневого шва – электрод марки LB-52U ø2,6 мм и для заполняющего и облицовочного шва электрод OK74 ø3,2 мм. Результат спектрального анализа химического состава приведен в таблице 1.

Третья группа образцов была изготовлена из рамы карьерного автосамосвала БелАЗ-756306.  Химический состав в % соотношении представлен в таблице 3.

Примерная марка образца по химическому составу пробы соответствует стали марки 15ХСНД (ГОСТ 5758-82).

Таблица 1 – Химический анализ состава сталей

Для определения ударной вязкости сварных соединений были изготовлены образцы в областях металла шва (МШ), зоны термического влияния (ЗТВ) и основного металла (ОМ) (Рис. 1). Испытания проводили при температурах +20 ºС, -20 ºС, -40 ºС, -60 ºС, на инструментированном маятниковом копре «Amsler RKP450» соответствующая требованиям ГОСТ 10708-82 (Рис. 2). Для проведение испытаний в отрицательном диапазоне температур копер Zwick/Roell RKP450 оснащен криогенной камерой фирмы Lauda, позволяющей достигать температуры −80 °С. И оснащен станком CNB34-001A1 для нанесения надреза на образцах для ударных испытаний по Шарпи и Манеже.

Рис. 1 – Схема вырезки образцов основного металла, металла шва и ЗТВ.

Рис. 2 – Инструментированный маятниковый копер «Amsler RKP450»

  

Результаты испытаний

По результатам испытаний на ударный изгиб был составлен график зависимости ударной вязкости от температуры (Рис. 3, 4, 6).

Рис. 3 – График зависимости ударной вязкости от температуры основного металла, сварного шва и зоны термического влияния стали 09Г2С с V-образным надрезом.

Рис.4 – График зависимости ударной вязкости от температуры основного металла, сварного шва и зоны термического влияния стали 13Г1С-У с V-образным надрезом.

Рис. 5 – График зависимости ударной вязкости от температуры основного металла, сварного шва и зоны термического влияния стали 15ХСНД с U-образным надрезом.

 

Вывод

  1. По результатам испытаний образцов с V-образным надрезом наименьшее значение ударной вязкости обнаружена в металле шва и зоне термического влияния стали 09Г2С, так в металле шва ударная вязкость составляет 28 Дж/см2 при температуре -60 оС и в ЗТВ 20 Дж/см2 при температуре -40 оС и 16 Дж/см2 при температуре -60 оС.
  2. Основной металл и зона термического влияния стали 13Г1С-У вплоть до температуры испытания -60°С сохраняет высокие значения ударной вязкости.

Литература

  1. Аммосов А.П., Аммосов Г.С. Вязкость разрушения в оценке распространения хрупкой трешины в стальных конструкциях при пониженной температуре/ Сварочное производство. 2008. №6. С 3-9.
  2. Ботвина Л.Р. Разрушение: кинетика, механизмы, общие закономерности. Москва; Издательство «Наука», 2008. 333 с.

References

  1. Ammosov A.P., Ammosov G.S. Vjazkost’ razrushenija v ocenke rasprostranenija hrupkoj treshiny v stal’nyh konstrukcijah pri ponizhennoj temperature/ Svarochnoe proizvodstvo. 2008. №6. S 3-9.
  2. Botvina L.R. Razrushenie: kinetika, mehanizmy, obshhie zakonomernosti. Moskva; Izdatel’stvo «Nauka», 2008. 333 s.

Определение температуры размягчения сыра

Температура размягчения (ТР) — это температура, при которой вещество размягчается, растягивается и под действием определенной нагрузки преодолевает некоторое расстояние по вертикали. При исследовании текучести обычно используется шарообразный груз. Этот способ позволяет определить термические и реологические характеристики вещества: плавкость, текучесть и эластичность (табл. 1) [1].

Сыр — распространенный ингредиент многих блюд. Сыр приобретает эластичность при повышенной температуре, и измерение ТР — эффективный метод определения его термических характеристик. Пищевые лаборатории все чаще используют этот метод для получения выдающихся вкусовых результатов.

Таблица 1. Текстурные характеристики расплавленного сыра

Процедура

Три образца сыра были исследованы с помощью системы МЕТТЛЕР ТОЛЕДО серии Excellence для определения температуры каплепадения. Специалисты МЕТТЛЕР ТОЛЕДО исследовали сыры сортов чеддер, эмменталь и моцарелла в двух параллельных измерениях с трехкратным повторением (n = 6). Приборы Excellence позволяют наблюдать за ходом эксперимента и результатами с помощью видеокамеры, как показано на илл. 1.

Во время эксперимента непрерывно измеряется длина, на которую растягивается образец. Температура расплавления определяется при прохождении образцом отметки 19 мм. Пример графика размягчения приведен на илл. 2.

Текучесть образца в чашке зависит от различных факторов, таких как движение, а равнодействующая сил может быть выражена формулой:

d = c0 + c1*T + c2*[exp(c3*T+ c4)];
(формула 1),


где
d — расстояние при растяжении по вертикали;
T — температура;
c0 и c1 — коэффициенты линейной части;
c2, c3 и c4 — коэффициенты экспоненциальной части.

Наиболее важным является параметр c3, потому что он отражает скорость убывания экспоненциальной функции. В условиях текущего эксперимента он показывает, насколько быстро размягчается сыр.

В методах обработки сигналов величина c3 называется постоянной времени (τ), иногда выражается обратной дробью. Так как мы рассматриваем функцию температуры, а не времени, эту величину можно назвать постоянной температуры τT.  τT получают при аппроксимации кривой и используют в качестве характеристики образца.

Результаты

В таблице 2 собраны результаты для трех сортов расплавляемого сыра. Видно, что значения ТР и τT для чеддера, эмменталя и моцареллы не одинаковы, и большему значению температуры соответствует большее значение τT.

У моцареллы наивысшая температура размягчения равна 72,5 C — на 10 °C больше, чем у двух других сыров. Температуры размягчения чеддера и эмменталя близки: 60,1 °C и 62,7 °C соответственно. Если у двух сортов сыра одинаковые значения ТР, для определения различия между ними используются значения τT.

Таблица 2. Результаты измерения точки размягчения и постоянной температуры (τT). Неопределенность соответствует стандартному отклонению (n = 6). Результаты измерения ТР выражены в градусах Цельсия.

Выводы

При нагревании изменяется микроструктура сыра, а с ней и текстура. Параметр ТР показывает, при какой температуре происходит соответствующее изменение, а τT показывает, насколько быстро оно происходит. При измерении температуры размягчения экспериментальным путем можно проследить взаимосвязь между параметрами плавкости, вязкости и эластичности и определить пригодность сорта сыра для определенного рецепта.

[1] R. Kapoor, L. E. Metzger, CRFSFS (7), 2008:194-214.

Вязкость

- Гипертекст по физике

Обсуждение

определений

Неформально вязкость - это величина, которая описывает сопротивление жидкости потоку. Жидкости сопротивляются относительному движению погруженных в них объектов через них, а также движению слоев с различными скоростями внутри них.

Формально вязкость (обозначается символом η "eta") - это отношение напряжения сдвига ( F / A ) к градиенту скорости (∆ v x / ∆ z или dv x / dz ) в жидкости.

или

Более обычная форма этой зависимости, называемая уравнением Ньютона , утверждает, что результирующий сдвиг жидкости прямо пропорционален приложенной силе и обратно пропорционален ее вязкости. Сходство со вторым законом движения Ньютона ( F = ma ) должно быть очевидным.

Или, если вы предпочитаете символы исчисления (а кто не любит)…

Единицей вязкости в системе СИ является паскаль-секунда [Па · с], которая не имеет специального названия.Несмотря на самопровозглашенное название международной системы, Международная система единиц не оказала международного влияния на вязкость. Сегодня паскаль-секунда редко используется в научной и технической литературе. Наиболее распространенной единицей вязкости является дин-секунда на квадратный сантиметр [дин-с / см 2 ], получившая название пуаз [P] в честь французского физиолога Жана Пуазейля (1799–1869). Десять пуаз равны одной паскаль-секунде [Па · с], что делает сантипуаз [сП] и миллипаскаль-секунду [мПа · с] идентичными.

1 Па · с = 10-пол.
1000 мПа · с = 10-пол.
1 мПа · с = 0,01 P
1 мПа · с = 1 сП

На самом деле есть две величины, которые называются вязкостью. Величина, определенная выше, иногда называется динамической вязкостью , абсолютной вязкостью или простой вязкостью , чтобы отличить ее от других величин, но обычно это просто вязкость.Другая величина, называемая кинематической вязкостью , (обозначается греческой буквой ν «ню») - это отношение вязкости жидкости к ее плотности.

Кинематическая вязкость - это мера сопротивления потока жидкости под действием силы тяжести. Его часто измеряют с помощью устройства, называемого капиллярным вискозиметром - в основном это градуированная банка с узкой трубкой на дне. Когда две жидкости равного объема помещаются в одинаковые капиллярные вискозиметры и позволяют течь под действием силы тяжести, более вязкой жидкости требуется больше времени, чем менее вязкой жидкости, чтобы течь через трубку. Капиллярные вискозиметры будут рассмотрены более подробно позже в этом разделе.

Единицей кинематической вязкости в системе СИ является квадратных метров в секунду 2 / с], не имеющая специального названия. Этот агрегат настолько велик, что используется редко. Более распространенная единица кинематической вязкости - квадратных сантиметров в секунду [см 2 / с], получившая название стоксов [ст] в честь ирландского математика и физика Джорджа Стокса (1819–1903).Один квадратный метр в секунду равен десяти тысячам стоек.

1 см 2 / с = 1 улица
1 м 2 / с = 10 000 см 2 / с
1 м 2 / с = 10,000 ст.

Даже эта единица измерения слишком велика, поэтому наиболее распространенной единицей измерения является, вероятно, квадратных миллиметров в секунду [мм 2 / с] или сантистоксов [сСт]. Один квадратный метр в секунду равен одному миллиону сантистоксов.

1 мм 2 / с = 1 сСт
1 м 2 / с = 1000000 мм 2 / с
1 м 2 / с = 1000000 сСт

Stokes - редкий пример слова в английском языке, в котором формы единственного и множественного числа идентичны. Рыба - самый непосредственный пример такого слова.1 рыба, 2 рыбы, красная рыба, синяя рыба; 1 сток, 2 стокса, несколько стоксов, несколько стоксов.

факторов, влияющих на вязкость

Вязкость в первую очередь зависит от материала. Вязкость воды при 20 ° C составляет 1,0020 миллипаскаль секунды (что удобно близко к единице только по совпадению). Большинство обычных жидкостей имеют вязкость порядка от 1 до 1000 мПа с, а газы имеют вязкость от 1 до 10 мкПа с. Пасты, гели, эмульсии и другие сложные жидкости сложнее описать. Некоторые жиры, такие как масло или маргарин, настолько вязкие, что больше напоминают мягкие твердые вещества, чем текучие жидкости. Расплавленное стекло чрезвычайно вязкое и по мере затвердевания приближается к бесконечной вязкости. Поскольку этот процесс не так хорошо определен, как истинное замораживание, некоторые полагают (ошибочно), что стекло все еще может течь даже после полного охлаждения, но это не так. При обычных температурах стекла такие же твердые, как и твердые.

Из повседневного опыта должно быть известно, что вязкость зависит от температуры.Мед и сиропы могут течь быстрее при нагревании. Моторное масло и гидравлические жидкости значительно загустевают в холодные дни и значительно влияют на работу автомобилей и другой техники в зимние месяцы. Как правило, вязкость простой жидкости уменьшается с повышением температуры. С повышением температуры средняя скорость молекул в жидкости увеличивается, а время, которое они проводят «в контакте» со своими ближайшими соседями, уменьшается. Таким образом, с повышением температуры средние межмолекулярные силы уменьшаются.Фактический способ изменения этих двух величин является нелинейным и резко меняется, когда жидкость меняет фазу.

Вязкость обычно не зависит от давления, но жидкости под экстремальным давлением часто имеют повышенную вязкость. Поскольку жидкости обычно несжимаемы, повышение давления на самом деле не приводит к значительному сближению молекул. Простые модели молекулярных взаимодействий не могут объяснить такое поведение, и, насколько мне известно, не существует общепринятой более сложной модели, которая могла бы это сделать.Жидкая фаза, вероятно, наименее изучена из всех фаз вещества.

В то время как жидкости становятся более жидкими по мере того, как они нагреваются, газы становятся более густыми. (Если представить себе «густой» газ.) Вязкость газов увеличивается с ростом температуры и приблизительно пропорциональна квадратному корню из температуры. Это связано с увеличением частоты межмолекулярных столкновений при более высоких температурах. Поскольку большую часть времени молекулы в газе свободно летают через пустоту, все, что увеличивает количество раз, когда одна молекула контактирует с другой, снижает способность молекул в целом участвовать в скоординированном движении.Чем больше эти молекулы сталкиваются друг с другом, тем более неорганизованным становится их движение. Физические модели, выходящие за рамки этой книги, существуют уже почти столетие, которые адекватно объясняют температурную зависимость вязкости в газах. Новые модели работают лучше, чем старые. Они также согласны с наблюдением, что вязкость газов примерно не зависит от давления и плотности. Газовая фаза, вероятно, является наиболее изученной из всех фаз материи.

Поскольку вязкость настолько зависит от температуры, без нее нельзя указывать ее.

Стекло
Вязкость выбранных материалов (обратите внимание на различные префиксы единиц измерения)
простые жидкости T (° С) η (мПа с) газы T (° С) η (мкПа · с)
спирт этиловый (зерновой) 20 1,1 воздух 15 17. 9
спирт изопропиловый 20 2,4 водород 0 8,42
спирт метиловый (дерево) 20 0,59 гелий (газ) 0 18,6
кровь 37 3–4 азот 0 16.7
этиленгликоль 25 16,1 кислород 0 18,1
этиленгликоль 100 1,98 сложных материалов T (° С) η (Па · с)
фреон 11 (пропеллент) −25 0,74 герметик 20 1000
фреон 11 (пропеллент) 0 0. 54 стекло 20 10 18 –10 21
фреон 11 (пропеллент) +25 0,42 стекло, деформация pt. 504 10 15,2
фреон 12 (хладагент) -15 ? стекло, отжиг пт. 546 10 12.5
фреон 12 (хладагент) 0 ? стекло, смягчающее пт. 724 10 6,6
фреон 12 (хладагент) +15 0,20 , рабочая пт. 10 3
глицерин 20 1420 стекло, плавка пт. 10 1
глицерин 40 280 мед 20 10
гелий (жидкий) 4 К 0,00333 кетчуп 20 50
ртуть 15 1,55 сало 20 1000
молоко 25 3 меласса 20 5
масло растительное рапсовое 25 57 горчица 25 70
масло растительное рапсовое 40 33 арахисовое масло 20 150–250
масло растительное кукурузное 20 65 сметана 25 100
масло растительное кукурузное 40 31 сироп шоколадный 20 10–25
масло растительное оливковое 20 84 сироп, кукуруза 25 2–3
масло растительное оливковое 40 ? сироп, клен 20 2–3
масло растительное соевое 20 69 гудрон 20 30 000
масло растительное соевое 40 26 Шортенинг овощной 20 1200
масло машинное светлое 20 102
масло машинное тяжелое 20 233
масло моторное, SAE 20 20 125
масло моторное, SAE 30 20 200
масло моторное, SAE 40 20 319
пропиленгликоль 25 40. 4
пропиленгликоль 100 2,75
вода 0 1,79
вода 20 1,00
вода 40 0.65
вода 100 0,28

моторное масло

Моторное масло похоже на любую другую жидкость тем, что его вязкость зависит от температуры и давления. Поскольку условия, в которых будет эксплуатироваться большинство автомобилей, можно предвидеть, поведение моторного масла можно определить заранее. В Соединенных Штатах организацией, которая устанавливает стандарты характеристик моторных масел, является Общество автомобильных инженеров (SAE). Схема нумерации SAE описывает поведение моторных масел в условиях низких и высоких температур - условий, которые соответствуют температуре запуска и эксплуатации. Первое число, за которым всегда следует буква W для зимы, описывает низкотемпературное поведение масла при запуске, а второе число описывает высокотемпературное поведение масла после того, как двигатель проработал некоторое время.Более низкие числа SAE обозначают масла, которые предназначены для использования при более низких температурах. Масла с низкими числами SAE обычно более текучие (менее вязкие), чем масла с высокими числами SAE, которые имеют тенденцию быть более густыми (более вязкими).

Например, масло 10W-40 будет иметь вязкость не более 7000 мПа с в картере холодного двигателя, даже если его температура упадет до -25 ° C холодной зимней ночью и вязкость не менее 2,9 мПа с в детали двигателя под высоким давлением вблизи точки перегрева (150 ° C).

Вязкостные характеристики моторных масел марок Источник: Общество автомобильных инженеров (SAE)
* 0W-40, 5W-40, 10W-40 15W-40, 20W-40, 25W-40
характеристики для низких температур
sae
префикс
динамическая вязкость
проворачивание максимальное
динамическая вязкость
накачка максимальная
00 Вт 06 200 мПа с (-35 ° С) 60 000 мПа с (-40 ° С)
05 Вт 06 600 мПа с (-30 ° С) 60 000 мПа с (-35 ° С)
10 Вт 07000 мПа · с (-25 ° С) 60 000 мПа с (-30 ° С)
15 Вт 07000 мПа · с (-20 ° С) 60 000 мПа с (-25 ° С)
20 Вт 09 500 мПа с (-15 ° С) 60 000 мПа с (-20 ° С)
25 Вт 13000 мПа · с (-10 ° С) 60 000 мПа с (-15 ° С)
высокотемпературные характеристики
sae
суффикс
кинематическая вязкость
низкая скорость сдвига
динамическая вязкость
высокая скорость сдвига
08 04. 0–6,10 мм 2 / с (100 ° С) > 1,7 мПа с (150 ° С)
12 05,0–7,10 мм 2 / с (100 ° С) > 2,0 мПа с (150 ° С)
16 06,1–8,20 мм 2 / с (100 ° С) > 2,3 мПа с (150 ° С)
20 05.6–9,30 мм 2 / с (100 ° С) > 2,6 мПа с (150 ° С)
30 09,3–12,5 мм 2 / с (100 ° С) > 2,9 мПа с (150 ° С)
* 40 * 12,5–16,3 мм 2 / с (100 ° С) > 2,9 мПа с (150 ° С)
40 12.5–16,3 мм 2 / с (100 ° С) > 3,7 мПа с (150 ° С)
50 16,3–21,9 мм 2 / с (100 ° С) > 3,7 мПа с (150 ° С)
60 21,9–26,1 мм 2 / с (100 ° С) > 3,7 мПа с (150 ° С)

вискозиметр капиллярный

Математическое выражение, описывающее течение жидкости в круглых трубках, было определено французским врачом и физиологом Жаном Пуазейлем (1799–1869). Поскольку оно также было независимо открыто немецким инженером-гидротехником Готтильфом Хагеном (1797–1884), оно должно называться уравнением Хагена-Пуазейля , но обычно его называют просто уравнением Пуазейля . Я не буду выводить это здесь. (Пожалуйста, не просите меня об этом.) Для нетурбулентного, непульсирующего потока жидкости через однородную прямую трубу объемный расход ( q м ) составляет…

  • прямо пропорциональна разности давлений (∆ P ) между концами трубки
  • обратно пропорционально длине (ℓ) трубки
  • обратно пропорционально вязкости (η) жидкости
  • пропорционально четвертой степени радиуса ( r 4 ) трубки

Решите для определения вязкости, если это то, что вы хотите знать.

Капиллярный вискозиметр

… продолжайте писать…

падающая сфера

Математическое выражение, описывающее силу вязкого сопротивления на сфере, было определено британским физиком XIX века Джорджем Стоуксом. Я не буду выводить это здесь. (Еще раз, не спрашивайте.)

R = 6πη rv

Формула подъемной силы, действующей на сферу, была утверждена древнегреческим инженером Архимедом из Сиракуз, но тогда уравнения не были изобретены.

B = ρ жидкость гВ вытесненная

Формула веса должна была быть изобретена кем-то, но я не знаю кто.

W = мг = ρ объект гВ объект

Давайте объединим все это вместе для сферы, падающей в жидкость. Вес падает, плавучесть увеличивается, сопротивление увеличивается. Через некоторое время сфера упадет с постоянной скоростью. Когда это произойдет, все эти силы аннулируются.Когда сфера падает сквозь жидкость, она полностью погружается в воду, поэтому можно говорить только об одном объеме - объеме сферы. Давайте поработаем над этим.

B + р = Вт
ρ жидкость гВ + 6πη rv = ρ объект гВ
6πη rv = объект - ρ жидкость ) гВ
6πη rv = ∆ρ г 4 3 π r 3

И вот мы здесь.

Бросьте шар в жидкость. Если вы знаете размер и плотность шара, а также плотность жидкости, вы можете определить вязкость жидкости. Если вы не знаете плотность жидкости, вы все равно можете определить кинематическую вязкость. Если вы не знаете плотность сферы, но знаете ее массу и радиус, тогда вы знаете ее плотность. Почему ты со мной разговариваешь? Вернитесь на несколько глав назад и получите образование.

Стоит ли писать еще?

неньютоновские жидкости

Уравнение Ньютона связывает напряжение сдвига и градиент скорости с помощью величины, называемой вязкостью.Ньютоновская жидкость - это жидкость, в которой вязкость является просто числом. Неньютоновская жидкость - это жидкость, вязкость которой является функцией некоторой механической переменной, такой как напряжение сдвига или время. (Считается, что неньютоновские жидкости, которые изменяются со временем, имеют память .)

Некоторые гели и пасты ведут себя как жидкость при работе или взбалтывании, а затем переходят в почти твердое состояние в состоянии покоя. Такие материалы являются примерами жидкостей для разжижения сдвига. Краска для дома - это жидкость, разжижающая сдвиг, и это тоже хорошо.Чистка щеткой, прокатка или распыление - это способы временного приложения напряжения сдвига. Это снижает вязкость краски до такой степени, что теперь она может вытекать из аппликатора на стену или потолок. После снятия напряжения сдвига краска возвращается к своей вязкости в состоянии покоя, которая настолько велика, что соответствующий тонкий слой ведет себя больше как твердое тело, чем жидкость, и краска не растекается и не капает. Подумайте, каково было бы рисовать водой или медом для сравнения. Первый всегда слишком жидкий, а второй - слишком липкий.

Зубная паста - еще один пример материала, вязкость которого снижается под действием нагрузки. Зубная паста, находящаяся внутри тюбика, ведет себя как твердое вещество. Он не будет вытекать самопроизвольно, когда колпачок снят, но он потечет, когда вы надавите на него. Теперь он перестает вести себя как твердое тело и начинает действовать как густая жидкость. когда она попадает на вашу зубную щетку, напряжение снимается, и зубная паста возвращается в почти твердое состояние. Вам не нужно беспокоиться о том, что он стекает с кисти, когда вы подносите ее ко рту.

Жидкости для разжижения при сдвиге можно разделить на одну из трех основных групп. Материал, вязкость которого снижается под действием напряжения сдвига, но остается постоянной с течением времени, называется псевдопластичным . Материал, вязкость которого уменьшается под действием напряжения сдвига, а затем продолжает уменьшаться со временем, называется тиксотропным . Если переход от высокой вязкости (почти полутвердой) к низкой (по существу, жидкой) происходит только после того, как напряжение сдвига превышает некоторое минимальное значение, материал называется пластиком bingham .

Материалы, которые загустевают при работе или перемешивании, называются загустителями при сдвиге . Примером, который часто показывают в классах естественных наук, является паста из кукурузного крахмала и воды (смешанная в правильных пропорциях). Полученная в результате странная слизь ведет себя как жидкость при медленном сжатии и как эластичное твердое вещество при быстром сжатии. Честолюбивые демонстранты науки наполнили резервуары этим веществом, а затем наткнулись на него. Пока они движутся быстро, поверхность действует как кусок твердой резины, но как только они перестают двигаться, паста ведет себя как жидкость, и демонстратор принимает ванну с кукурузным крахмалом.Из-за утолщения при сдвиге из ванны трудно выйти. Чем усерднее вы работаете, чтобы выбраться, тем сильнее материал втягивает вас обратно. Единственный способ избежать этого - двигаться медленно.

Материалы, которые под воздействием нагрузки становятся почти твердыми, - это больше, чем просто любопытство. Они идеальные кандидаты для бронежилетов и защитных спортивных прокладок. Пуленепробиваемый жилет или наколенник, сделанный из материала, утолщающего сдвиг, будет податливым и податливым для легких нагрузок обычных движений тела, но станет твердым как камень в ответ на травматическое напряжение, вызванное оружием или падением на землю.

Загущающие при сдвиге жидкости также делятся на две группы: жидкости с зависящей от времени вязкостью (материалы с памятью) и жидкости с вязкостью, не зависящей от времени (материалы без памяти). Если увеличение вязкости со временем увеличивается, говорят, что материал реопектик . Если увеличение примерно прямо пропорционально напряжению сдвига и не меняется с течением времени, говорят, что материал представляет собой дилатант .

Классы нелинейных жидкостей с примерами и приложениями
для истончения сдвига утолщение под сдвиг
зависящие от времени
(материалы памяти)
тиксотропные
кетчуп, мед, зыбучие пески, змеиный яд, полимерные толстопленочные краски
реопектик
сливки взбитые
не зависящие от времени
(материалы без памяти)
псевдопластика
краска, гель для укладки, взбитые сливки, тесто для торта, яблочное пюре, чернила шариковой ручки, металлокерамические чернила
дилатант
крахмальные пасты, глупая замазка, синовиальная жидкость, шоколадный сироп, вязкие связующие жидкости, жидкая броня
с пределом текучести bingham plastic
зубная паста, буровой раствор, кровь, масло какао, майонез, йогурт, томатное пюре, лак для ногтей, отстой сточных вод
нет данных

С небольшой корректировкой уравнение Ньютона может быть записано как степенной закон , который обрабатывает псевдопластику и дилантанты - уравнение Оствальда-де Ваэля

Ф = к

дв x n

А дз

, где η вязкость заменяется на k , индекс консистенции потока [Па · с n ], а градиент скорости повышается до некоторой степени n , называемый индексом поведения потока [безразмерный]. Последнее число зависит от класса жидкости.

n <1 n = 1 n > 1
псевдопластика ньютонов дилатант

Для работы с пластиками Бингема необходима другая модификация уравнения Ньютона - уравнение Бингема

Ф = σ y + η pl дв x
А дз

, где σ y - это предел текучести [Па], а η pl - пластическая вязкость [Па · с].Первое число отделяет пластик Бингема от ньютоновских жидкостей.

σ y <0 σ y = 0 σ y > 0
невозможно ньютонов bingham пластик

Объединение степенного закона Оствальда-де Ваэля с пределом текучести Бингема дает нам более общее уравнение Гершеля-Балкли

Ф = σ y + к

дв x n

А дз

где снова σ y - это предел текучести [Па], k - это индекс консистенции потока , [Па с n ], а n - показатель поведения потока [безразмерный].

вязкоупругость

Когда к объекту прикладывается сила ( F ), может произойти одно из четырех событий.

  1. Он мог бы разогнать как целое, и в этом случае применился бы второй закон движения Ньютона ...

    F = мА

    Этот термин нам сейчас не интересен. Мы уже обсуждали такое поведение в предыдущих главах. Масса ( м, ) - это сопротивление ускорению ( a ), которое является второй производной от положения ( x ).Перейдем к чему-то новому.

  2. Он мог бы течь как жидкость, что можно было бы описать этим соотношением ...

    F = - bv

    Это упрощенная модель, в которой сопротивление прямо пропорционально скорости ( v ), первой производной от положения ( x ). Мы использовали это в задачах о предельных скоростях только потому, что они давали легко решаемые дифференциальные уравнения. Мы также использовали его в затухающем гармоническом осцилляторе, опять же потому, что он давал дифференциальные уравнения, которые было легко решить (во всяком случае, относительно легко). Константу пропорциональности ( b ) часто называют коэффициентом демпфирования.

  3. Он мог деформировать , как твердое тело, согласно закону Гука ...

    F = - kx

    Константа пропорциональности ( k ) - это жесткость пружины. Позиция ( x ) не является частью какой-либо производной и не повышается до какой-либо степени.

  4. Это могло привести к зависанию

    F = - F

    Этот символ f делает вид, будто мы обсуждаем статическое трение.В жидкостях (а точнее, неньютоновских жидкостях) такой термин связан с пределом текучести. Позиция ( x ) никак не задействована.

Сложите все вместе и укажите ускорение и скорость как производные от положения.

F = м d 2 x - б dx - kx - f
дт 2 дт

Это дифференциальное уравнение суммирует возможное поведение объекта. Интересно то, что он смешивает поведение жидкостей и твердых тел. Более интересно то, что бывают случаи, когда оба поведения будут присутствовать в одном предмете. Материалы, которые текут как жидкости и деформируются, как твердые тела, считаются вязкоупругими - очевидное сочетание вязкости и эластичности. Изучение материалов с жидкими и твердыми свойствами называется реология , что происходит от греческого глагола ρέω ( reo ), «течь».

Какая старая книга подсказала мне эту идею? Что мне написать дальше?

Вязкость простых жидкостей: изменение температуры

Цели и ресурсы

Цель : Вязкость трех простых жидкостей указана в расширенном диапазоне температур.Каждый набор данных анализируется для определения энергии активации (Ea) вязкого течения данной жидкости.

Предварительные требования : Задачи, связанные с этим заданием, могут быть выполнены с вводным уровнем знаний химии.

Ресурсы, которые вам потребуются: Это упражнение следует выполнять в программной среде, которая способна манипулировать данными и которая может генерировать наиболее подходящую линию для набора данных x-y. Вы также будете отображать данные вместе с подобранной функцией.

Вязкость (\ (η \)) - это свойство жидкости, которое указывает, насколько эта жидкость устойчива к течению. Для высоковязких жидкостей, таких как моторное масло или патока, требуется гораздо больше времени для вытекания из контейнера, чем для жидкости с относительно низкой вязкостью, такой как бензол или диэтиловый эфир. Чтобы количественно определить вязкость, мы представим нашу объемную жидкость состоящей из нескольких очень тонких слоев. Чтобы жидкость текла, потребуется сила, чтобы сдвинуть эти слои друг относительно друга. Предполагается, что требуемая величина силы (\ (f \)) прямо пропорциональна площади (\ (A \)) слоев, находящихся в контакте друг с другом, и разности скоростей (\ (v \)) между слоями. .{-1}. \]

Вязкость жидкости обычно указывается в сантипуазах (\ (сП \)), а вязкость газа - в микропуазах, \ (мкП \).

Какие факторы определяют, имеет ли данная жидкость высокую (или низкую) вязкость? Конечно, сила межмолекулярного притяжения имеет влияние; нитробензол имеет гораздо более высокую вязкость, чем обычный бензол, потому что первый способен к диполь-дипольному притяжению, которое значительно сильнее, чем дисперсионные силы притяжения, присутствующие в объемном бензоле.Могут влиять и другие факторы, например размер и форма молекул. Например, длинноцепочечные молекулы, подобные полимерам, могут сцепляться друг с другом, что вызывает трение между гипотетическими слоями жидкости, что приводит к большой вязкости.

Существует ряд экспериментальных методов измерения вязкости. Многие из них основаны на измерении количества времени (\ (t \)), которое требуется для того, чтобы определенное количество жидкости протекло через тонкую стеклянную трубку или вытекло из сосуда с небольшим отверстием в дне. Эквивалентное измерение проводится для жидкости известной вязкости. Затем неизвестная вязкость рассчитывается с использованием выражения

\ [\ dfrac {\ eta_1} {\ eta_2} = \ dfrac {\ rho_1t_1} {\ rho_2 t_2} \ label {2} \]

где \ (ρ \) представляет собой плотность каждой жидкости (которая обычно измеряется отдельно).

Вязкость меняется в зависимости от температуры и обычно становится меньше с повышением температуры. Эта тенденция возникает из-за того, что усиление кинетического движения при более высоких температурах способствует разрыву межмолекулярных связей между соседними слоями.Было проведено значительное количество исследований в попытке понять точную природу температурного изменения вязкости. Одна относительно простая модель предполагает, что вязкость подчиняется уравнению «аррениусовского» вида

\ [\ eta = A \ exp \ left (\ dfrac {E_a} {RT} \ right) \ label {3} \]

, где \ (A \) и \ (E_a \) - константы для данной жидкости. \ (A \) называется предэкспоненциальным множителем, а \ (E_a \) можно интерпретировать как энергию активации вязкого течения. Обратите внимание, что это выражение почти идентично уравнению Аррениуса, которое описывает изменение температуры константы скорости (\ (k \)) химической реакции, за исключением того, что уравнение (3) не имеет отрицательного знака в экспоненте, что приводит к вязкости уменьшаться при повышении температуры.

Уравнение \ ref {3} можно записать в логарифмической форме

\ [\ ln \ eta = \ ln A + \ left (\ dfrac {E_a} {R} \ right) \ dfrac {1} {T} \ label {4} \]

Если жидкость подчиняется уравнению \ ref {4}, то график зависимости вязкости от обратной абсолютной температуры должен быть линейным, а наклон можно использовать для определения энергии активации вязкого потока.

В этом задании даны вязкости трех жидкостей в определенном диапазоне температур. Каждый набор данных анализируется, чтобы выяснить, подчиняется ли жидкость простой модели Аррениуса, и определить энергии активации вязкого течения для этих жидкостей.

Экспериментальные данные

В следующей таблице представлены данные о вязкости воды, этанола и диэтилового эфира в определенных диапазонах температур. Данные были взяты из CRC Handbook of Chemistry and Physics.

Вода Этанол Диэтиловый эфир
Температура (° C) η (сП) Температура (° C) η (сП) Температура (° C) η (сП)
20 1,002 0 1.773 -20 0,362
30 0,7975 10 1,466 0 0,2842
40 0,6529 20 1. 200 20 0,2332
50 0.5468 30 1,003 25 0,222
60 0,4665 40 0,834 40 0,197
70 0,4042 50 0,702 60 0.166
80 0,3547 60 0,592 80 0,140
90 0,3147 70 0,504 100 0,118

Упражнение

  1. Проверьте таблицу и отметьте относительные значения вязкости для каждой жидкости при заданной температуре. Прокомментируйте, почему вязкость диэтилового эфира значительно ниже, чем у двух других жидкостей. По какой причине (-ам) можно предположить, почему вязкость этанола выше, чем вязкость воды.
  2. Введите данные в соответствующую программную среду и для каждой жидкости постройте график данных в форме, указанной в уравнении \ ref {4}. Определите наиболее подходящую линию для каждого набора данных и нанесите на график исходные данные вместе с каждой наиболее подходящей линией. Точно ли уравнение \ ref {4} отражает изменение вязкости этих жидкостей при температуре (обратите внимание на любые расхождения между вашими данными и наиболее подходящей линией)? Работает ли модель с одной из этих жидкостей лучше, чем с другой?
  3. Укажите энергию активации вязкого течения (\ (E_a \)) для каждой жидкости в единицах кДж / моль, а также ранжируйте их от наименьшего к наибольшему.Какое значение \ (E_a \) относительно тепловой кинетической энергии окружающей среды (заданной как \ (Ek = RT \))?
  4. Проконсультируйтесь с литературой (подойдет интернет-источник) и найдите приблизительную прочность типичной водородной связи (O-H . .. O). Сравните литературные значения со значениями \ (E_a \), полученными для воды и этанола. Они похожи по величине? Какие причины вы можете предположить для любого расхождения, которое вы можете наблюдать между значениями \ (E_a \) и типичной прочностью водородной связи?

ВЯЗКОСТЬ

Вязкость - это свойство жидкости, которое является мерой ее сопротивления потоку (т.е.е. постоянная деформация). Вязкость может зависеть от типа потока (сдвигового и / или растяжения), его продолжительности и скорости, а также преобладающих температуры и давления. Количественно вязкость определяется как напряжение в определенном идеальном поле потока, деленное на скорость деформации потока.

В сдвиговом потоке, когда мы представляем поток как гипотетические слои жидкости, текущие друг над другом, мы определяем соответствующие параметры как (см. Рисунок 1) σ напряжение сдвига (сила на единицу площади) на границе жидкости, чтобы создать поток , и скорость сдвига (иногда называемая скоростью деформации или градиентом скорости), которая является надлежащей мерой скорости деформации в жидкости, подвергающейся сдвиговому потоку. Отношение этих двух величин и есть вязкость; следовательно, η = σ / . Единицами измерения напряжения сдвига являются Паскали (Па), обратные секунды для скорости сдвига (с -1 ), и поэтому единицей вязкости является Паскаль-секунды (Па · с или Па · с), при этом мПа - это более обычная единица измерения. для жидкостей с низкой вязкостью. (До введения системы СИ единицей сгс, относящейся к жидкостям с низкой вязкостью, был сантипуаз, который идентичен мПа · с.) Часто упоминаемой формой вязкости является кинематическая вязкость, ν м 2 с - 1 , который является величиной, которую мы определили выше, деленной на плотность жидкости, ρ, i.е., ν = η / η.

Рисунок 1.

Если вязкость жидкости не изменяется в зависимости от типа, времени и скорости деформации, мы называем ее ньютоновской жидкостью, в противном случае она называется неньютоновской жидкостью. Самая распространенная ньютоновская жидкость - это вода, и это дает нам международный стандарт вязкости. Все остальные стандарты вязкости получены путем сравнения с международно признанным стандартом для воды - 1,025 мПа · с при 20 ° C. Примерная вязкость некоторых других ньютоновских жидкостей (в основном при комнатной температуре) показана в таблице 1.

Таблица 1. Примерная вязкость некоторых ньютоновских жидкостей при комнатной температуре

Температурная зависимость вязкости ньютоновских жидкостей такова, что вязкость уменьшается с температурой, и, как правило, чем выше вязкость, тем больше скорость уменьшения с температурой. При комнатной температуре вязкость воды уменьшается на 3% на градус Цельсия; масла примерно на 5% и битума на 15% и более.

Вязкость жидкостей почти всегда увеличивается с увеличением давления, за исключением воды.Его зависимость такова, что при нормальном давлении, характерном для операций тепломассопереноса, ею обычно можно пренебречь.

Наиболее важным изменением вязкости неньютоновских жидкостей является скорость сдвига. (Почти) универсальное поведение всех таких жидкостей показано на рисунке 2. При достаточно низких скоростях сдвига вязкость остается постоянной, а затем уменьшается в так называемой степенной области, чтобы в конечном итоге сгладить более высокие скорости сдвига, часто до снова становится постоянным, но иногда возрастает.Абсолютное положение этой кривой на осях вязкости и скорости сдвига зависит от конкретной исследуемой неньютоновской жидкости, как и наклон области степенного закона, а также возможный подъем при высокой скорости сдвига. В зависимости от диапазона скоростей сдвига, доступного в измерении вязкости, будут доступны разные части кривой для разных жидкостей. Если используется стандартный лабораторный вискозиметр с диапазоном скорости сдвига обычно 1-1000 с -1 , то могут наблюдаться различные типы поведения, как показано на рисунке 3.На рисунке 3a данные нанесены линейно как напряжение сдвига в зависимости от скорости сдвига и преобразованы на рисунке 3b в зависимость вязкости от скорости сдвига, нанесенную на логарифмические оси: из 3b мы можем определить, на какой части универсальной кривой мы находимся. Из линейного графика 3а видно, что для ряда жидкостей напряжение экстраполируется до предела текучести. Это будет напряжение, которое необходимо превысить до начала потока. Это полезное приближение для кривой расхода только в диапазоне измерения скорости сдвига, и это фактически был первый в истории неньютоновский закон, который был изложен.

Рисунок 2.

Рисунок 3.

Вязкость неньютоновских жидкостей обычно возникает из-за присутствия в жидкости по крайней мере одной дисперсной фазы. Отклонение линий потока, вызванное присутствием частиц дисперсной фазы, увеличивает сопротивление, т.е. вязкость. При более высоких концентрациях гидродинамическое и физическое взаимодействие между взвешенными частицами еще больше увеличивает сопротивление. Сам поток может изменить пространственный порядок частиц, так что случайное расположение при низких скоростях сдвига может упорядочиться в цепочки и слои частиц при высоких скоростях сдвига.Это приводит к снижению вязкости с увеличением скорости сдвига. Это упорядоченное расположение может нарушиться, и некоторая степень трехмерной структуры вернется либо в виде случайной упаковки, либо в виде кластеров. Вязкость в этих условиях увеличивается, и происходит загустение при сдвиге - ранее это называлось сбивающим с толку названием дилатансия . Это описание частиц обычно справедливо для дисперсий как твердых, так и деформируемых частиц.Увеличение вязкости особенно велико для флокулированных систем , где частицы притягиваются друг к другу. Уменьшение вязкости с увеличением скорости сдвига в этом случае усиливается за счет уменьшения размера флокулированных частиц.

Качественно такая же кривая наблюдается для полимерных систем (см. Полимеры), но по другим причинам. Расширенные спирали делают жидкую фазу более вязкой, но перекрываются, что приводит к запутыванию, что дает очень высокую вязкость, часто наблюдаемую в растворах полимеров.По мере увеличения скорости сдвига змеевики могут деформироваться, выравниваясь по направлению потока, и по совпадению количество зацеплений уменьшается - эти факторы приводят к уменьшению вязкости с увеличением скорости сдвига. При очень высоких скоростях сдвига возможно увеличение вязкости полимерных систем, но это случается редко.

Вязкость может зависеть от времени сдвига. Как мы объясняли выше, микроструктура частиц и полимерных клубков может быть изменена под воздействием потока, однако это требует времени.Для систем, в которых изменения велики и время, необходимое для их воздействия, велико, эффект называется тиксотропия . Подобно тому, как требуется время, чтобы разрушить структуру, необходимо время и для ее создания. Это означает, что вязкость будет уменьшаться до равновесия, когда мы увеличиваем скорость сдвига, но увеличиваемся в сторону равновесия, когда мы уменьшаем скорость сдвига. Это проиллюстрировано на Рисунке 4 и видно в его наиболее экстремальной форме для загущенных глиной жидкостей, таких как буровые растворы и тиксотропные краски.(Возможно и обратное, особенно с системами сгущения при сдвиге (дилатантных), но это случается редко: такое поведение называется антитиксотропией).

Рис. 4.

Расширенный поток - это место, где, в отличие от сдвигового потока, градиент скорости находится под прямым углом к ​​потоку, он идет вдоль потока. Для приложений с реальной геометрией потока наиболее обычным примером является перетекание в сужение и выход из него, например диафрагму с небольшим отверстием.Для жидкостей, микроструктура которых является отчуждаемой, таких как линейные полимерные цепи, волокна и т. Д., Возможно, что вязкость, соответствующая этому потоку, - вязкость при растяжении - может быть на несколько порядков выше, чем при сдвиговом потоке.

Другие формы вязкости и их форма можно найти в «Введение в реологию» , Barnes, Hutton and Walters, Elsevier, Amsterdam (1989).

Влияние температуры на вязкость смазки

Ваш бизнес - это хорошо смазанная машина, которая лучше всего работает, когда все ее части - люди, процессы, физические установки - работают без сбоев.Производственная линия предприятия, остановившаяся из-за проблем с оборудованием, связанных с неисправной коробкой передач, создает проблемы в цепочке поставок. Газовая турбина с лакированными клапанами может привести к дополнительным затратам на электроэнергию для коммунальных предприятий. А самолеты, поезда и автомобили, останавливающиеся из-за субарктической погоды, ставят под угрозу жизни людей и средства к существованию. Было бы лучше сказать, что без знания влияния температуры на смазочные материалы отказы оборудования не являются редкостью. Всего один час простоя может привести к потерям в сотни тысяч долларов.Таким образом, понимание всех различных воздействий температуры необходимо, чтобы максимально продлить срок службы смазки и оборудования.

1. Самым важным свойством смазочного материала является вязкость.

Важно понимать, что сопротивление смазочного материала текучести (вязкость) - и его влияние на выбор продукта - является более чем разумным с точки зрения эксплуатации. смекалка. Даже если сейчас 200 или -30 ° F. Итак, давайте начнем с критической роли, которую вязкость играет при выборе правильного смазочного материала, и с того, как изменения температуры требуют тщательного учета при применении этих смазочных материалов на одной машине, на одном объекте или на глобальном предприятии.

2. Как вязкость и индекс вязкости работают для вас

Вязкость - это самое важное свойство смазочного материала. Если смазка слишком густая, она течет медленнее (как меласса), создавая большее трение и тем самым отрицательно влияя на эффективность оборудования. Если он слишком тонкий (например, вода) и движется слишком свободно или быстро, он не образует достаточную пленку для разделения движущихся частей, что приводит к более быстрому износу машин. Вязкость смазки будет меняться при изменении температуры.Когда смазочные материалы нагреваются, их вязкость падает; по мере того как они остывают, их вязкость увеличивается. Индекс вязкости (VI) присваивается конкретному смазочному материалу, чтобы пользователи имели четкое представление о состоянии вязкости при различных температурах. Чем ниже индекс вязкости, тем больше на вязкость влияют изменения температуры.

3. Как температура влияет на защиту от износа

Хотя две металлические поверхности, которые соприкасаются в машине, могут выглядеть очень гладкими, увеличение поверхностей позволит выявить сцену, которая больше напоминает горный хребет с горными вершинами (неровностями) и долины. Именно эти неровности будут соприкасаться при скольжении металлических деталей, если при рабочей температуре не будет надлежащей жидкой пленки. Пленка жидкости должна быть достаточно толстой при рабочей температуре, чтобы разделять две поверхности даже под нагрузкой; однако они не должны быть настолько толстыми, чтобы детали двигались с трудом из-за вязкой смазки. Например, если у вас есть две металлические пластины, которые движутся друг относительно друга в горячей среде, масло с низкой вязкостью может не обеспечить идеальную пленку жидкости, что приведет к контакту металла с металлом.Это увеличивает износ и нагрев при одновременном сокращении срока службы компонентов.

Теперь, если вы возьмете те же два компонента и используете смазку со слишком высокой вязкостью, может возникнуть эффект сопротивления при рабочей температуре, который увеличивает трение. Это неэффективное использование смазочного материала, приводящее к незапланированным временным задержкам, дополнительному потреблению энергии и затратам.

4. Почему более высокие температуры сокращают срок службы масла

Закон о нормах Аррениуса гласит, что с каждым повышением базовой температуры смазочного материала на 10 ° C срок службы масла сокращается вдвое (загрузите pdf-файл ниже, чтобы увидеть диаграмму).

5. Охлаждение, чистка и сушка: достижение оптимальных состояний для вязкости смазочного материала

  • Выбранный продукт был правильно составлен для соответствия всем рабочим условиям и условиям окружающей среды, особенно в том, что касается конкретных промышленных применений и использования.
  • С рекомендациями производителей оригинального оборудования (OEM) были учтены рекомендации, так как OEM-производители обычно определяют правильный тип смазки и вязкость, необходимые для вашего оборудования.
  • Необходимо знать начальную вязкость смазочного материала и соответствующий индекс вязкости.Кроме того, спросите своего поставщика масла об их продукте, чтобы лучше понять особенности и преимущества, связанные с температурой (VI, термическая стабильность, защита от окисления).

Понимая все критические элементы, связанные с температурой, которые могут влиять на вязкость смазки, лица, принимающие функциональные решения, закупщики и инженеры, могут создать план «хорошо смазанный и смазанный», который поддерживает движение сборочных линий и цепочек поставок, электростанции работает, и шестерни и поршни гудят… будь то температура слишком высокая, слишком низкая или в самый раз.

Чтобы увидеть рисунки и диаграммы, связанные с этой статьей, загрузите краткую информацию: Влияние температуры на вязкость смазки .

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПОДДЕРЖКА

Если у вас есть вопросы или опасения по поводу ваших систем, НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы связаться с техническим экспертом Shell сегодня. Мы здесь, чтобы помочь.

Разжижение при сдвиге и гидродинамическое трение масел, содержащих модификаторы вязкости. Часть I: Поведение при разжижении при сдвиге

Температурное масштабирование кривых потока

Если бы можно было масштабировать кривые потока, измеренные при разных температурах, чтобы они лежали на одной свернутой кривой для данной смеси, то полученное уравнение подгонки можно было бы использовать для создания кривые потока при любой температуре. {\ left ({\ frac {{n - 1}} {a}} \ right)}}, $$

(6)

, где G - критическое напряжение сдвига, вокруг которого происходит утонение при сдвиге. SSI нанесен на график в зависимости от напряжения сдвига (измеренная вязкость \ (\ times \) скорости сдвига) для масла № 1 на рис. 16. Это приводит к сближению различных температурных кривых, но остается небольшой, почти линейный сдвиг с повышением температуры, возможно, из-за постоянной G в уравнении.6 в зависимости от температуры.

Рис.16

SSI в зависимости от напряжения сдвига для масла № 1 при четырех температурах

В теории полимеров вязкоупругие характеристики при различных температурах, включая поведение истончения при сдвиге, часто объединяются в один набор данных с использованием «сдвига времени-температуры» или «суперпозиции времени-температуры» (TTS). При этом считается, что все режимы релаксации полимера масштабируются одинаково с температурой, так что любой режим релаксации, λ t , при температуре T определяется как

$$ {\ lambda _i} _ {{(T)}} = {a_T} {\ lambda _i} _ {{({T_R})}}, $$

(7)

, где a T - коэффициент сдвига временной шкалы, а T R - эталонная температура, где a T = 1. Если полимеры разрушаются таким образом, они называются термореологически простыми [17].

Для расплавов полимеров при атмосферном давлении a T обычно принимается равным [17]

$$ {a_T} = \ frac {{{\ eta _o} _ {{(T)}}} } {{{\ eta _o} _ {{({T_R})}}}}. \ frac {{{T_R}}} {T}. $$

(8)

Для растворов полимеров ситуация менее ясна. Некоторые авторы предложили уравнение. 9 [17, 18];

$$ {a_T} = \ frac {{{{\ left [{{\ eta _o} - {\ eta _s}} \ right]} _ {(T)}}}} {{{{\ left [ {{\ eta _o} - {\ eta _s}} \ right]} _ {\ left ({{T_R}} \ right)}}}}.\ frac {{{T_R}}} {T} $$

(9)

, и это принято в настоящем исследовании. Однако было также предложено изменение скорости сдвига на основе вязкости растворителя [19];

$$ {a_T} = \ frac {{{\ eta _s} _ {{(T)}}}} {{{\ eta _s} _ {{({T_R})}}}}. \ Frac { {{T_R}}} {T}. $$

(10)

Согласно TTS, вязкоупругие данные полимера должны разрушаться вдоль оси x, если данные частоты (в нашем случае скорости сдвига) преобразованы в сокращенную форму путем умножения на a T . Данные о напряжении по оси Y (в нашем случае вязкость) также можно масштабировать, умножив на \ (1 / {a_T} .T / {T_R} \), но это не обязательно при использовании SSI, поскольку значение вязкости уже было нормализованный.

На Рисунке 17 показан эффект применения TTS к нефти № 1, принимая уменьшенную скорость сдвига равной \ (\ dot {{\ gamma} _ {r}} = {a} _ {T} \ dot {\ gamma} , \) где a T определяется уравнением. 9, а эталонная температура составляет 60 ° C. Это преобразование точно выравнивает результаты при всех температурах.Все протестированные решения виртуальных машин, кроме одного, давали одинаково хорошее или лучшее сворачивание на одной кривой. На рисунке 18 показана зависимость SSI от пониженной скорости сдвига для нефти № 6, а на рис. 19 показаны масла № 5 и № 8. Считалось, что это одна и та же виртуальная машина, хотя и полученная от разных поставщиков, и на самом деле они обе лежат на одной кривой. Масла №1 и №3 (а также масла №2, №4 и №9) были разбавлены при сдвиге почти полностью в самых тяжелых изученных условиях. Однако, как видно на рис. 19, масла № 5 и № 8 разжижались при сдвиге менее быстро, поэтому SSI не приближался к нулю при самой высокой скорости сдвига.То же самое было с маслами № 6, № 7 и № 10.

Рис.17

SSI в зависимости от пониженной скорости сдвига для нефти № 1

Рис.18

SSI в сравнении с пониженной скоростью сдвига для нефти # 6

Рис.19

SSI в зависимости от пониженной скорости сдвига для нефти № 5 и нефти № 8

Полный коллапс на единую кривую также наблюдался для всех семи смесей VM + DI. На рисунках 20 и 21 это показано для масла №11, где SSI, определяемый в терминах \ ({\ eta _ \ infty} \), представляет собой вязкость при низкой скорости сдвига базового масла + пакета DI и просто вязкость базового масла, соответственно. .

Рис. 20

SSI в зависимости от пониженной скорости сдвига для нефти №11. SSI, рассчитанные на основе \ ({\ eta _ \ infty} \), являющегося базовым маслом + вязкость DI

Рис. 21

SSI в зависимости от пониженной скорости сдвига для нефти №11. SSI рассчитывается на основе \ ({\ eta _ \ infty} \), являющегося базовым маслом

Единственным решением VM, которое не свалилось на единую кривую при построении графика SSI в зависимости от пониженной скорости сдвига, была нефть № 10, как показано на рис.22. Это говорит о том, что данная ВМ не является термореологически простой. Хейли и Лодж обсуждали причины, по которым разбавленные полимерные растворы могут быть не простыми с термореологической точки зрения [20]. По сути, это может происходить, когда полимер содержит молекулярные компоненты, динамика которых имеет разные температурные зависимости. VM в масле № 10 имеет гребенчатую структуру, где считается, что основная цепь гребня имеет химический состав, отличный от боковых цепей, и это может способствовать наблюдаемому тепловому отклику. Рисунок 23 показывает, что, в отличие от всех других изученных растворов полимеров, масло № 10 при сдвиге разжижается легче при высоких, чем при низких температурах, а это означает, что молекулы полимера становятся более восприимчивыми к выравниванию сдвига при повышении температуры от 80 до 100 ° C. Действительно, когда сокращенное уравнение Карро-Ясуда подгоняется к четырем отдельным наборам значений вязкости по сравнению с измерениями пониженной скорости сдвига , выполненными при разных температурах, значения A аналогичны для 60 и 80 ° C, а затем показывают резкую увеличиваются до значения, примерно в четыре раза большего при 100 и 120 ° C, что подразумевает внезапное увеличение времени релаксации.Этот полимерный раствор также имеет чрезвычайно высокий индекс вязкости, и изучение таблицы 4 показывает, что его константы Фогеля сильно отличаются от других жидкостей.

Рис.22

SSI в сравнении с пониженной скоростью сдвига для нефти # 10

Рис. 23

SSI в сравнении со скоростью сдвига для масла № 10, показывающий, что сдвиг смеси легче разжижается при высокой, чем при низкой температуре

Константы аппроксимации Карро-Ясуда

Сплошные линии, показанные на рис.{\ left ({\ frac {{{n_r} - 1}} {{{a_r}}}} \ right)}}, $$

(11)

, где приведенная скорость сдвига равна \ (\ dot {{\ gamma} _ {r}} = {a} _ {T} \ dot {\ gamma} \) и \ ({a_T} = \ frac {{{ {\ left [{{\ eta _o} - {\ eta _ \ infty}} \ right]} _ {(T)}}}} {{{{\ left [{{\ eta _o} - {\ eta _ \ infty}} \ right]} _ {\ left ({{T_R}} \ right)}}}}. \ frac {{{T_R}}} {T} \). T - это абсолютная температура испытания, а T R - абсолютная эталонная температура, 313 K (60 ° C).\ ({\ left [{{\ eta _0} - {\ eta _ \ infty}} \ right] _ {\ left (T \ right)}} \) и \ ({\ left [{{\ eta _0} - {\ eta _ \ infty}} \ right] _ {\ left ({{T_R})} \ right)}} \) - разница между первым и вторым ньютоновскими значениями при температуре испытания и эталонной температуре, соответственно. . Константы Карро-Ясуда имеют суффиксы - , чтобы указать, что они основаны на пониженных скоростях сдвига.

Хотя посадка Карро-Ясуда хороша в большей части диапазона скоростей сдвига, для большинства нефтей измеренное значение SSI падает более резко при очень высокой скорости сдвига (когда SSI <0.1), чем предсказывает уравнение Карро-Ясуда. Это может происходить из-за ограничения в уравнении Карро-Ясуда или из-за того, что жидкость-носитель VM имеет более низкую вязкость, чем базовое масло, поэтому второй ньютоновский коэффициент уменьшается немного ниже вязкости последнего. Следует отметить, что уравнение Карро-Ясуда, насколько известно авторам, ранее не тестировалось на таком широком диапазоне SSI.

В таблицах 7 и 8 перечислены уменьшенные константы Карро-Ясуда, которые лучше всего подходят для всех испытанных масел, содержащих ВМ.Для всех, кроме нефти № 10, эти константы могут использоваться в формуле. 12 для прогнозирования вязкости каждого масла при любой скорости сдвига и температуре в пределах диапазона измерения. {\ left ({\ frac {{{n_r} - 1}} {{{a_r}}}} \ right)}} $$

(12)

Значения η o при температуре испытания и эталонной температуре в уравнении.12 можно определить с использованием констант Фогеля из таблиц 4 или 5, тогда как значения \ ({\ eta _ \ infty} \) можно определить таким же образом из констант Фогеля для растворителей в таблице 6. Для масел, содержащих ДИ, два набора констант подгонки перечислены в таблице 8, один основан на наилучшем подборе с учетом второй ньютоновской вязкости \ ({\ eta _ \ infty} \), используемой для определения a T как вязкости основы. используемое масло, а другое - вязкость базового масла + DI pack.

Масло № 10 включено в Таблицу 7, но не рекомендуется использовать эту посадку; довольно высокое значение R 2 , указанное для этого масла, вводит в заблуждение, поскольку оно не указывает на то, что данные при различных температурах не были полностью искажены. Вместо этого посадки при отдельных температурах перечислены в Таблице 9.

Таблица 9 Константы Карро-Ясуда для масла № 10 при четырех температурах испытаний

Чтобы проверить достоверность этого подхода для прогнозирования вязкости при высоких скоростях сдвига, константы подгонки в таблицах 7 и 8 были использованы вместе с константами Фогеля в таблицах 4 и 5 для прогнозирования вязкости каждого масла при 10 6 с −1 и 150 ° С (условия HTHS).Для всех масел расчетная вязкость находилась в пределах 10% от измеренных значений HTHS, перечисленных в таблицах 1 и 2, даже несмотря на то, что последние не использовались в процедуре подбора. Среднее отклонение для всех тестируемых масел составило 4,5%, и одинаково хорошие прогнозы были получены с использованием базового масла и базового масла + константы посадки пакета DI в таблице 8. Следует отметить, что это довольно жесткое испытание, поскольку; (а) для всех тестируемых масел подгонки основывались на температурах только до 120 ° C, поэтому прогноз при 150 ° C требовал экстраполяции; (б) как видно на рис. 7, вязкости быстро меняются со скоростью сдвига около 10 6 с -1 .

Альтернативные уравнения разжижения при сдвиге

До сих пор для аппроксимации кривых потока использовалось уравнение Карро-Ясуда для разжижения сдвига, уравнение. 3. Это было использовано, поскольку его три одноразовых параметра гарантируют хорошую подгонку, а основная цель работы состояла в том, чтобы показать, как можно получить уравнения утонения сдвига для прогнозирования гидродинамического поведения компонентов двигателя. Однако это уравнение, основанное на эмпирическом опыте, и взаимодействие между его константами подгонки может скрыть значимость каждой отдельной константы с точки зрения ее вклада в поведение разжижения при сдвиге.В литературе есть много альтернативных уравнений разжижения при сдвиге [21,22,23], и для растворов полимеров все они могут быть преобразованы в выражения, описывающие SSI с точки зрения скорости сдвига. Ниже перечислены три альтернативных уравнения. {- 1}} ({A_3} {{\ dot {\ gamma}} _ r})}} {{{A_3} {{ \ dot {\ gamma}} _ r}}} $$

(15)

В то время как Карро-Ясуда основан на трех одноразовых константах, Карро и Кросс основаны на двух, а уравнение Пауэлла-Эйринга - только на одной.В принципе, все может быть выражено в терминах приведенной скорости сдвига, и наилучшее соответствие каждого из этих уравнений приведенным кривым потока нефти № 1 показано на рис. 24. Очевидно, что все данные довольно точно соответствуют данным, так что это так. таким образом, невозможно использовать данные, измеренные в этом исследовании, для подтверждения какого-либо конкретного уравнения утонения при сдвиге. Из рис. 24 видно, что область, где начинается утонение при сдвиге, важна для определения точности подгонки, и в этой области было бы желательно больше данных. Разжижение при сдвиге в этой области относительно низкой скорости сдвига будет зависеть от присутствия высокомолекулярных молекул и, следовательно, от полидисперсности полимера. Ри, Ри и Эйринг [29] и Ясуда [30] обсуждали, как расширить уравнения Эйинга и Карро, соответственно, чтобы учесть смеси компонентов с разным временем релаксации.

Рис. 24

Сравнение наилучшего соответствия четырех уравнений утонения при сдвиге для SSI в сравнении с данными по приведенной скорости сдвига для нефти № 1

Возможность вывести одно уравнение (12) для описания разжижения при сдвиге данной смеси ВМ важна, поскольку позволяет количественно оценить влияние ВМ на разжижение при сдвиге в широком диапазоне условий, а также может использоваться при моделировании. гидродинамического поведения смесей VM в компонентах с гидродинамической смазкой, как описано в сопроводительной статье, Часть 2 [1].

Измерение вязкости, плотности и газорастворимости смесей хладагентов в выбранных синтетических смазочных материалах. Ежеквартальный отчет с 1 октября по 30 декабря 1993 г. (Технический отчет)

Кавестри, Р. К. Измерение вязкости, плотности и газорастворимости смесей хладагентов в избранных синтетических смазочных материалах. Ежеквартальный отчет, 1 октября - 30 декабря 1993 г. . США: Н. п., 1994. Интернет. DOI: 10.2172/10131388.

Кавестри, Р. К. Измерение вязкости, плотности и газорастворимости смесей хладагентов в избранных синтетических смазочных материалах. Ежеквартальный отчет, 1 октября - 30 декабря 1993 г. . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/10131388

Кавестри, Р. К.Сидел . «Измерение вязкости, плотности и газорастворимости смесей хладагентов в выбранных синтетических смазочных материалах. Ежеквартальный отчет, 1 октября - 30 декабря 1993 г.». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/10131388. https://www.osti.gov/servlets/purl/10131388.

@article {osti_10131388,
title = {Измерение вязкости, плотности и газорастворимости смесей хладагентов в выбранных синтетических смазочных материалах. Ежеквартальный отчет, 1 октября - 30 декабря 1993 г.},
author = {Cavestri, R C},
abstractNote = {Смешиваемость жидкость / жидкость четырех различных полиолэфиров 32 ISO VG и одного алкилбензола при трех концентрациях была определена с пятью смесями хладагентов, включая HC-290. Завершено снижение вязкости паросмазочного равновесного (VLE) минерального масла 32 ISO VG с ГХФУ-22. Информация о снижении вязкости композита фракционными компонентами из R-502 в минеральном масле 32 ISO VG была получена от {минус} 10 {градусов} C (14 {градусов} F) до 125 {градусов} C (257 {градусов} F) изотермы.Также было завершено снижение вязкости паросмазочного равновесия (VLE) для смешанного кислого сложного полиэфира 32 ISO VG с HFC-134a и HFC-143a. Также представлены данные по снижению вязкости разветвленного сложного полиэфира кислоты 32 ISO VG этими же хладагентами.},
doi = {10.2172 / 10131388},
url = {https://www.osti.gov/biblio/10131388}, journal = {},
number =,
объем =,
place = {United States},
год = {1994},
месяц = ​​{1}
}

Как изменение температуры влияет на вязкость и поверхностное натяжение жидкости?

Вязкость и поверхностное натяжение - две физические характеристики жидкости. Вязкость - это мера того, насколько устойчива жидкость к течению, а поверхностное натяжение определяется как устойчивость поверхности жидкости к проникновению. Как вязкость, так и поверхностное натяжение зависят от изменений температуры.

TL; DR (слишком долго; не читал)

При повышении температуры жидкости теряют вязкость и уменьшают свое поверхностное натяжение - по сути, становясь более «текучим», чем при более низких температурах.

Что такое вязкость?

Вязкость определяется временем, за которое определенное количество жидкости протекает через прибор, называемый вискозиметрической трубкой; по сути узкая труба.Хорошим примером вязкости является жидкость, протекающая через соломинку: вода с низкой вязкостью течет более свободно, чем мед, который имеет высокую вязкость. Такие жидкости, как мед, имеют более высокую вязкость, потому что они содержат более сложные молекулярные структуры; в то время как вода состоит из простых водородных и кислородных связей, мед также содержит сахара.

Вязкость и температура

••• Киаран Гриффин / Stockbyte / Getty Images

Когда жидкость нагревается, ее молекулы возбуждаются и начинают двигаться.Энергии этого движения достаточно, чтобы преодолеть силы, связывающие молекулы вместе, позволяя жидкости становиться более текучей и уменьшая ее вязкость. Например, когда сироп холодный, он имеет высокую вязкость, и его бывает трудно перелить. При нагревании в микроволновой печи вязкость уменьшается, и сироп течет более свободно.

Что такое поверхностное натяжение?

••• Photos.com/Photos.com/Getty Images

Поверхностное натяжение - это то, что позволяет плавать иглой в чашке с водой или скользящим по воде насекомым скользить по поверхности озера.Молекулы на поверхности жидкости связаны с молекулами рядом с ними и под ними, но над ними нет ничего, что могло бы уравновесить эти силы притяжения. Из-за этого дисбаланса молекулы на поверхности жидкости будут сильнее притягиваться к окружающим, создавая слой прочно связанных молекул на поверхности жидкости.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *