Как определить вязкость масла по маркировке: как расшифровать обозначение API, SAE, ACEA и другую маркировку на этикетке с маслом

Содержание

Вязкость масла — как расшифровать маркировку вязкости моторного масла?

Маркировка и любые надписи на бутылке с маслом означают одно из двух: либо его характеристику, либо его название. И на основе этого мы легко расшифруем маркировку, отличим её от маркетинговых названий и прочего лишнего, а ещё узнаем нужную нам вязкость моторного масла.

Вы знаете, какие бывают характеристики масла? Их не так много: на качество масла влияет его тип, использование тех или иных присадок, вязкость масла и небольшой ряд других. Из всего этого вязкость масла — одна из важнейших характеристик, и о её расшифровке мы будем говорить больше всего.

Что такое вязкость масла?

Вязкость, по определению, является сопротивлением масла к течению. Это — самое критическое физическое свойство моторного масла, так как это влияет на скорость износа деталей двигателя и расхода топлива, а ещё расхода самого масла.

Мы понимаем, что вода является жидкостью с низкой вязкостью, а мёд или сгущёнка — жидкостью с высокой вязкостью. Но мы также знаем, что чем выше температура сгущёнки и мёда, тем меньше становится их вязкость — они могут течь быстрее и легче. Но не все знают, что вязкость моторного масла измеряют не статично, а динамично — то есть в зависимости от температуры, давления и ещё ряда факторов.

Принято измерять 3 основных показателя вязкости моторного масла:

  • кинематическую вязкость — изменение вязкости при физическом (механическом) воздействии на масло: например, при образовании крутящейся воронки из масла;
  • динамическую вязкость — изменение вязкости при повышении давления на моторное масло;
  • индекс вязкости — изменение вязкости масла в зависимости от температуры.

Все эти три показателя оцениваются не только в контексте вязкости масла, но и для измерения изменений его смазочных свойств и химических свойств его присадок.

Как расшифровать маркировку масла?

Итак, на этикетке написано не так много, но эта информация наиболее важна для нас. Нам следует отбросить маркетинговые составляющие маркировки и надписей, хотя, производитель масла очень важен. То, что Вы увидите сразу после названия марки и модели масла — это чаще всего маркетинговая составляющая. «Shell Helix

Ultra«, «Mobil 1 3000 Super«, «MOBIL Super 3000 X1 Formula FE«, «Best Oil Super Cleaning Smart» — всё, что здесь подчёркнуто, используется лишь для привлечения внимания и не несёт смысловой нагрузки.

Некоторую пользу уже начинает нести обозначение объёма канистры с маслом и разметка на торце этой канистры с метками объёма для удобства измерения при доливке.

Как расшифровать маркировку вязкости масла?

И вот мы подошли к самому главному. В мире используется несколько типов маркировок моторного масла на основе его вязкости, но нам будет интересна только одна — по системе SAE, использующая из вышеперечисленных динамических измерений вязкости именно индекс вязкости. 99% масел в нашей стране имеют эту маркировку.

Речь идёт о таких надписях-обозначениях на этикетке с маслом: 5W-40, 10W-20 или 0W-60. Что означают эти надписи? Всё довольно просто!

  1. Буква «W» — это обозначение того, что моторное масло является зимним («Winter»), то есть протестировано и пригодно для отрицательных температур.
  2. Число до «W» — это морозостойкость зимнего масла. Число это кратно пяти, и чем оно ниже, тем в более холодных условиях можно использовать масло.
  3. Число после дефиса — это, наоборот, жаростойкость масла. Обычно это число означает индекс вязкости при температуре 100° C (наиболее близкая к рабочей температуре масла в двигателе). Чем выше число, тем к более высоким температурам готово масло.

Число до дефиса влияет на холодный пуск двигателя, а число после — на работу прогретого мотора. Каким же температурам соответствуют эти обозначения?

Как расшифровать обозначение морозостойкости масла

:

  • 0W — масло подойдёт для условий работы температуры окружающей среды не ниже –35° C;
  • 5W — масло подойдёт для условий температуры окружающей среды не ниже –25 … –30° C;
  • 10W — масло подойдёт для условий температуры окружающей среды не ниже –20 … –25° C;
  • 15W — масло подойдёт для условий температуры окружающей среды не ниже –15 … –20° C;
  • 20W — масло подойдёт для условий температуры окружающей среды не ниже –10 … –15° C.

Самое лучшее масло для жителей Сибири — 0W, а жителям Краснодара или Сочи подойдёт и масло с индексом 20W.

Как расшифровать обозначение жаростойкости масла:

  • 30 — масло подойдёт для условий температуры окружающей среды не выше +20 … +25° C;
  • 40 — масло подойдёт для условий температуры окружающей среды не выше +35 … +40° C;
  • 50 — масло подойдёт для условий температуры окружающей среды не выше +45 … +50° C;
  • 60 — масло подойдёт для условий температуры окружающей среды выше +50° C.

Если мы купили моторное масло с вязкостью 5W-40, то мы можем его использовать в диапазоне температур от –25 до +40° C. Большинство современных автомобилей требуют для работы своих двигателей масла марок 5W-30, 5W-40, 10W-30 или 10W-40.

Чем ниже первое значение, тем более вязким будет моторное масло.

Так выглядит визуально вязкость масла различных индексов
Какое значение имеет вязкость масла в моём двигателе?

Вязкость масла — это ключевой момент, определяющий, насколько легко масло перекачивается через рабочие компоненты двигателя, как легко оно пройдёт через масляный фильтр, и как быстро оно будет стекать обратно в двигатель. Чем ниже вязкость, тем легче всё это будет происходить.

Но здесь нам приходится находить компромиссы. Для запуска холодного двигателя масло должно быть как можно менее вязкое — т.е. более жидкое. Но, чем ниже вязкость, тем меньшую нагрузку масло может поддерживать в подшипниках коленчатого вала. И чем выше вязкость, тем лучше масло будет отрабатывать колоссальные нагрузки внутри двигателя. Чем выше вязкость моторного масла, тем больше сопротивления оно оказывает на движущиеся компоненты, и следовательно, тем больше ведёт к потере КПД двигателя и мощности. Компромисс заключается в минимизации потери мощности, но максимальной поддержке нагрузки.

Что определяет вязкость масла?

Вязкость масла определяется, в основном, размером его молекул и молекул присадок в масле. Чем больше структура молекулы, тем больше вязкость масла. Размер и структура молекул нефтепродуктов всегда различаются, поэтому размер именно средней молекулы в минеральном масле диктует его вязкость. В то время как в синтетических маслах процесс производства позволяет иметь одинаковый размер молекул.

С возрастом масла структура молекул дополняется молекулами компонентов двигателя, топлива и, кроме того, меняется сама структура масла, поэтому вязкость масла с возрастом снижается. Вот почему так важно своевременно производить замену моторного масла.

Расшифровка значений маркировки трансмиссионного масла

Практически каждый автомобилист хорошо знает, для чего применяется трансмиссионное масло. Опытные водители подбирают его самостоятельно, другие обращаются к друзьям или едут на СТО, где точно определят нужную марку. Чтобы точно определить оптимальный вид масла, необходимо знать, как расшифровывается маркировка, что входит в состав, как устанавливается цена такого продукта.

Расшифровка по букве

Выбирая смазку, в первую очередь нужно посмотреть на ее маркировку. Если в надписи присутствует буква «W», например 75W90, значит, она относится к всесезонной группе. Цифры, стоящие перед буквой, обозначают текучесть в зимнее время, когда на улице стоит минусовая температура. После буквы «W» указывается величина вязкости, когда температура достигает 100° по Цельсию. Если после «W» цифры отсутствуют, значит, ТМ предназначено только для зимнего использования. Отсутствие буквы – показатель того, что состав рассчитан на работу в летний сезон.

Расшифровка по вязкости

Значение вязкости устанавливаются международным стандартом SAE и определяет густоту состава. Трансмиссионные масла делятся на несколько видов:

  • Для лета,
  • Для зимы,
  • Всесезонные.

Вязкость обозначает способность смазки задерживаться на поверхности детали, одновременно сохраняя показатель текучести. Вязкость играет очень важную роль, поэтому к этому показателю нужно относиться очень серьезно.

Какое масло предназначено для лета, какое заливают зимой

Многие владельцы автомобилей пользуются универсальными (всесезонными) трансмиссионными маслами. Они могут эксплуатироваться независимо от температуры.

В случае применения сезонного масла, сначала нужно подобрать марку, рекомендованную производителем автомобиля, только потом можно смотреть на температуру. В летние месяцы лучше использовать SAE в диапазоне 20-60 единиц. Оно идеально подходит к жарким летним дням. Для зимы наиболее подходящим считается SAE с маркировкой 0W — 25W.

Стандарты трансмиссионного масла

Сегодня существует несколько стандартов. Каждый из них предназначен для конкретного использования.

API Gl-4

Трансмиссионное масло данного типа предназначено для различных механизмов:

  • Коробка с гипоидными передачами.
  • КПП с коническими шестернями.
  • Ведущие мосты.

API Gl-5

В основном применяется в ведущих мостах с гипоидными передачами, работающими при большой температуре, когда возможны кратковременные механические воздействия.

Чтобы автомобиль хорошо работал, необходимо постоянно следить за состоянием его механизмов:

  • Двигателя,
  • Трансмиссии,
  • Ходовой части,
  • Ведущего моста.

Очень важно вовремя проводить полную замену трансмиссионного масла. При покупке необходимо учесть:

  • Силу нагрузки,
  • Скорость скольжения деталей.

Gl-5 отличается от Gl-4 количеством специальных присадок, в составе которых находится много фосфора и серы. Благодаря им на деталях трансмиссии создается прочная масляная поверхность, которая защищает их от повышенного износа. Прочность такой поверхности намного выше, чем поверхности деталей из мягкого материала, с которым она вступает в контакт. Как результат, надежно защищается поверхность элементов из цветного сплава, а также их защитный слой.

Поэтому GL5 нельзя использовать в КПП, где синхронизаторы сделаны из меди. Они будут подвергаться высокому износу. Его лучше применять в передачах, где КПП испытывает неоднозначные нагрузки. В основном это касается гипоидных передач, отличающиеся минимальным смещением осей. Смазку можно использовать в КПП:

  • Грузовиков,
  • Автобусов,
  • Тягачей.

Чтобы спокойно ездить круглый год, идеальным считается трансмиссионное всесезонное масло 75W90. А в целом всегда рекомендуется подбирать состав не по стоимости, а в зависимости от технологических показателей и рекомендации производителя.

Вязкость моторного масла | АВТОЧАС

Главный критерий выбора моторного масла — его вязкость. Множество автомобилистов знакомы с данным термином, он встречается на этикетках ёмкостей с машинным маслом, однако значение изображающихся на них букв и цифр и предназначение данной технологической жидкости, имеющей определённую вязкость на определённых двигателях, известны не каждому. Рассмотрим секреты вязкости масел.

Значение вязкости автомобильного масла

Двигатель авто состоит из многих деталей, в ходе работы соприкасающихся между собой. В «сухих» двигателях их работа продолжается недолго, поскольку взаимное трение приводит к истачиванию и сравнительно быстрому выходу из строя. По этой причине в мотор заливается масло. Это техническая жидкость, покрывающая каждую трущуюся деталь специальной плёнкой и предохраняющая эти детали от износа вследствие истирания.

Каждая марка машинного масла имеет свою степень вязкости. Она характеризует состояние, когда масло остаётся в достаточной мере жидким, для выполнения своей основной функции — смазывание рабочих деталей мотора. Моторное масло подвергается влиянию как наружной, так и внутренней температуры, которые могут значительно колебаться (при эксплуатации в определённых условиях машинное масло внутри двигателя может нагреваться до +150), чего не происходит с другими жидкостями в автомобиле.

Закипание масла может повлечь ущерб для двигателя автомобиля. Для избежания этого специалисты по производству измеряют его вязкость, которая характеризует способность масла сохранять своё рабочее состояние в условиях критических температур.

Впервые вязкость машинного масла начали определять специалисты Американской ассоциации автомобильных инженеров (SAE). Данную аббревиатуру можно увидеть на упаковках машинного масла. После неё указываются цифры, которые разделяются буквой W (указывающей на способность моторного масла работать при низких температурах).

%rtb-4%

Если взять ряд цифр 10W-40, то 10W в нём является обозначением низкотемпературной вязкости — это уровень температуры, в условиях которой автомобильный двигатель после заправки его данным маслом заводится «на холодную» и масляный насос прокачивает техническую жидкость, не создавая риск сухого трения компонентов двигателя. В данном случае минимальная температура составляет -30 (от числа, указанного перед W, следует отнять 40), а при отъёме от числа 10 числа 35 получится -25. Именно -25 будет той критической температурой, в условиях которой возможно проворачивание стартером мотора для запуска двигателя. При данной температуре машинное масло сгущается, однако его вязкость остаётся достаточной для смазывания трущихся запчастей. Поэтому, чем выше число перед W, тем ниже отрицательная температура, при которой масло проходит сквозь насос, «поддерживая» стартер. В случае, когда перед W указан 0, масло прокачивается насосом при -40, тогда как стартер прокручивает мотор при температуре минимум -35 с учётом жизнеспособности АКБ и исправности стартера.

Число 40 после W в вышеприведённом случае указывает на высокотемпературную вязкость. Данная характеристика определяет минимальный и максимальный уровни вязкости машинного масла при условиях рабочих температур (+100…+150). Чем выше число после W, тем выше вязкость масла при данных рабочих температурах. Точную информацию относительно высокотемпературной вязкости масла, которая нужна для конкретного мотора, имеет только производитель данного авто. Потому рекомендуется соблюдение требований автомобильного производителя в отношении моторных масел, обычно указывающихся в инструкциях.

Вязкость масла определяется согласно номенклатуре SAE J300, подразумевающей подразделение всех масел по вязкости на 3 вида:

  • Зимние масла — SAE 0W, SAE 5W, SAE 10W, SAE 15W и SAE 20W.
  • Летние — SAE 20, SAE 30, SAE 40, SAE 50 и SAE 60.
  • Всесезонные — SAE 0W-30, SAE 0W-40, SAE 5W-30, SAE 5W-40, SAE 10W-30, SAE 10W-40, SAE 15W-40 и SAE 20W-40.

Всесезонные масла самые практичные, поскольку рабочие температуры их являются оптимально сбалансированными.

Для выбора масла с наиболее подходящей для конкретного мотора степенью вязкости следует придерживаться двух правил.

  1. Выбор масла с вязкостью под климатические условия (внешние температуры использования). Важно помнить, что средняя температура местности вашего проживания прямо определяет степень вязкости масла, обозначается цифрой стоящей перед W:
SAE 0W-30 от -30° до +20°C
SAE 0W-40 от -30° до +35°C
SAE 5W-30 от -25° до +20°C
SAE 5W-40 от -25° до +35°C
SAE 10W-30 от -20° до +30°C
SAE 10W-40 от -20° до +35°C
SAE 15W-40 от -15° до +45°C
SAE 20W-40 от -10° до +45°C

2. Выбор масла с учетом срока эксплуатации мотора. Чем машина старше, тем сильнее износ в ней трущихся пар — деталей, при работе двигателя соприкасающихся между собой с увеличением зазоров между ними. Чтобы избежать износа деталей, нужно обеспечить высокую вязкость масляной плёнки на поверхностях их. Таким образом, для мотора, который выработал свой ресурс наполовину, нужно приобрести масло, имеющее более высокую степень вязкости, для нового двигателя — масло с меньшей вязкостью.

Периодичность замены моторного масла

Достоинства и недостатки синтетических моторных масел

Индекс вязкости моторного масла: что это, расшифровка

Автомобилистов всего мира волнует вопрос, как разобраться в маркировке моторного масла. Поскольку у всех имеется строгий определенный результат вязкости. Чем руководствоваться в данном случае. Ответ на столь серьезный вопрос будет дан в тексте ниже.

В статье есть подробная расшифровка значений и разбор — на что влияет индекс показателя густоты масла. По своей профессии я автомеханик и отлично разбираюсь в вопросах касательно ремонта машин. Также я могу посоветовать вам качественную смазку с лучшими параметрами.

Что такое густота моторной смеси?

Связываемость моторной смеси автомобиля – это возможность маслянистой пленки оставаться на стенках основных элементов двигателя, при этом гарантируя тем самым последующее качественную обработку цилиндров и поршней. Этим становится возможно недопущение контактирования элементов движка и его рабочих поверхностей, при этом создавая фактически минимальный показатель трения деталей. Отсюда следует, что маслянистая пленка гарантирует внутренним элементам долгий срок работы и позволяет им не изнашиваться.

Однако при этом, значение густоты моторной смеси не является стабильным постоянным параметром. Другими словами показатель моторной жидкости меняется строго пропорционально уровню температуры мотора.

Стоит учитывать такие требования

  • Слишком слабый параметр дает движку больше стабильности в работе и влияет на его скорость, а также влияет на скорость многих двс, по причине трения с цилиндрами.
  • При очень высокой вязкости внутренним элементам двс будет затруднительно работать друг относительно друга. При этом густую смазку будет намного труднее перекачать внутри систем машины, что может приводить к слабой обработке маслом, а также к росту расходуемости горючего.
  • Узнать наиболее подходящую для своего авто вязкость вы можете в имеющимся на руках техническом описании двс и в его руководстве.

На что оказывает влияние показатель вязкости двигательной смеси

  • Индекс густоты смеси двс — это сам по себе слабо заменимый параметр, он гарантирует лучшую работу двигателя при любых условиях.
  • Кстати многие владельцы машин почти этим не интересуются, вот почему появляются сложности и разные поломки, по причине залива неподходящей смеси.
  • Индекс густоты (вязкости) смазки сильно зависит от производителя и сам по себе оказывает воздействие на возможность смеси быть на стенках двс.
  • Стоит учитывать при заливе, что чем ниже индекс густоты, тем более жидким со временем будет сама смазка, и отсюда можно сделать вывод, что при этом создается тончайшая пленка на деталях.
  • Также огромный шанс того, что по причине минимальной толщины данной пленки на поршнях и цилиндрах, возрастет скорость износа всех внутренних узлов.
  • В реальной жизни, слабый показатель густоты смазки может спровоцировать сложный запуск при самых слабых температурах, или может привести к быстрому износу.

Расшифровываем значение.

Опасности для мотора

  • Что произойдет, если после чрезмерного нагрева, в холодном климате, вязкость поменяет свои свойства и окажется слишком высокой — знает любой. Увеличение трения спровоцирует сильный рост уровня температуры мотора и так будет до тех пор, пока показатель густоты не сойдется на оптимальной для автомобиля ноте.
  • Намного хуже, если вы начнете использовать в машине низкопробную смесь, в таком случае мотору потребуется куда больше усилий для работы и машину вполне может заклинить на максимальных оборотах.

На основе материала в этой статье, вы можете быстро определить, что самым лучшим двигательной смазки, будет для летнего сезона 15w-50.

Вязкость смазки и ее определение

Число после индекса SAE обозначает показатель густоты смеси и ее значение должны быть в границах нормы, при этом чем данное число больше, тем больше показатель вязкости самой смеси.

В обозначениях зимних смазок должна стоять литера W – она обозначает зимние масла.

Слишком слабая вязкость масла дает мотору больше стабильности в работе и влияет на его скорость, а также влияет на скорость работы моторов в целом, по причине трения с цилиндрами.

Стандарт SAE.

Масла по этому стандарту принято квалифицировать на зимние, а также на летние и универсальные продукты. Данная квалификация обычно устанавливается в соответствующей литературе, в том числе в инструкции по использованию и идет в описании компании-производителя. В реальности, на прилавках магазинов, в большей части случаев, вы можете найти универсальные продукты.

  • Летние серии масел обычно имеют строгое обозначение типа SAE 20.
  • Зимние серии классифицируют как SAE 20W.
  • Показатель вязкости всесезонный смеси обычно идет таким типом *w-**, где * — это литеры (10W40).

Рассмотрим подробнее

Обозначение типа w — по сути это самая полезная буква на канистре. В данном случае обозначает собой зиму. При этом внутренние цифры на этикетке имеются не только по привычке слева, но и справа.

Цифры на канистре справа от значения «w» — границы различий в изменениях параметра вязкости смазки. Таким способом обычно указывается кинематическая вязкость в максимум разогретом двигателе. При этом значение имеет измерение в сантистоксах.

Стандарт API

Здесь кстати говоря квалификация слегка другая и обозначение имеет в себе две буквы алфавита:

Первая буква идет обычно S или более редко C. Чем ближе литера к концу списка, тем лучше качество.

Бензиновые двигатели

  • SC – выпуск до 1964 г.
  • SD – выпуск 1964 г.
  • SE – выпуск до 1972 г.
  • SF – выпуск до 1988 г.
  • SG – выпуск до 1994 г.
  • SH – выпуск до 1996 г.
  • SJ – выпуск до 2000 г.
  • SL – выпуск до 2003 г.
  • SM – выпуск после 2004 г.
  • CB – выпуск до 1961 г.
  • CC – выпуск до 1983 г.

И другие.

Если вы решили провести замену автомобильной моторной смеси на новую, тогда вам стоит идти по растущим значениям, при этом только пару пунктов.

Что выбрать: высокую либо низкую вязкость?

Что случится с вашим мотором, если после прогрева, в холодную погоду вязкость смазки окажется слишком высокой, понимает каждый. Увеличение показателя трения спровоцирует сильный рост температуры мотора до того момента, пока его показатель вязкости не будет оптимальным для работы.

Намного хуже будет в том случае, если вы зальете жидкость вязкостью куда ниже, чем мотору требуется для работы. То, что автомобиль может заклинить на максимальных оборотах.

Руководствуясь этим текстом, вы можете с легкостью определить, что самым лучшим индексом вязкости двигательной смазки, будет для летнего сезона 15w-50, а для зимней стужи 0w либо 5w.

Вязкость смазки и ее определение

Число стоящее после индекса SAE обозначает уровень вязкости масла, при этом чем данное число будет больше, тем выше показатель вязкости конкретной смазки.

В обозначениях зимних смазок должна стоять литера W – она обозначает зимние масла.

Слишком слабая вязкость масла дает мотору больше стабильности в работе и влияет на его скорость, а также влияет на скорость работы моторов в целом, по причине трения с цилиндрами.

За уровень и глубину помывки в моторе отвечают определенные добавки и химические реагенты, при этом способность автомобильной смазки не загрязнять мотор может определяться стабильностью и уровнем изготовления основной смазки.

Масла по существующему стандарту обычно делятся на зимние/летние смазки и универсальные. Данная квалификация устанавливается в регламенте промышленников, которые занимаются производством масла и найти ее можно в соответствующей литературе.

Летние серии масел обычно имеют строгое обозначение типа SAE 20, а зимние серии классифицируют как SAE 20W. Показатель вязкости всесезонный смеси идет таким типом *w-**, где * — это литеры (10W40).

Итоги

  • Слишком слабая вязкость масла дает мотору больше стабильности в работе и влияет на его скорость, а также влияет на скорость работы многих моторов, по причине трения с цилиндрами.
  • При очень высокой вязкости внутренним элементам двигателя хватит затруднительно работать друг относительно друга. При этом густую смазку будет намного труднее перекачать внутри систем автомобиля, что может приводить к слабой обработке маслом, а также к росту расходуемости горючего.
  • Узнать наиболее подходящую для своего автомобиля вязкость вы можете в имеющимся на руках техническом описании мотора и в его руководстве.
  • Индекс густоты моторной смеси — это слабо заменимый параметр, он гарантирует лучшую работу двигателя при любых условиях.
  • Индекс густоты (вязкости) моторной смазки сильно зависит от производителя и сам по себе оказывает воздействие на возможность смеси быть на стенках двигателя. Также есть огромный шанс того, что по причине минимальной толщины данной пленки на поршнях и цилиндрах, возрастет скорость износа всех внутренних узлов.
  • В реальной жизни, слабый показатель густоты смазки может спровоцировать сложный запуск мотора при самых слабых температурах, или может привести к быстрому износу мотора.
  • Увеличение показателя трения спровоцирует сильный рост температуры мотора до того момента, пока его показатель вязкости не будет оптимальным для работы.
  • Намного хуже в случае, если вы зальете жидкость вязкостью куда ниже, чем мотору требуется для работы. Например есть опасность того, что автомобиль может заклинить на максимальных оборотах.
  • Руководствуясь этим текстом, вы можете с легкостью определить, что самым лучшим индексом вязкости двигательной смазки, будет для летнего сезона 15w-50, а для зимней стужи 0w либо 5w.
  • Летние серии масел обычно имеют обозначение типа SAE 20.

Маркировка моторных масел.

Само производство смазочных материалов в большинстве случаев сводится к добавлению к базовому маслу (о нем ниже) пакета присадок, формирующих те или иные свойства и последуещее затаривание полученной смеси в канистры. Само получаемое масло может быть минеральным, полусинтетическим и синтетическим. Первый тип — это практически натуральное базовое масло, либо включающее в свой состав незначительное количество присадок; второй — имеет существенный объем присадок; третий — состоит только из синтетических компоненто и не имеет (или практически не имеет) в своем составе базового масла.

Базовое масло — это то масло, которое получают непосредственно из перегонки нефти. У нас в России с нефтью все в порядке, поэтому стоимость базовых масел довольно низка. Однако, в следствие того, что свойства и показатели как самой нефти (зависят от месторождений), так и качества ее переработки (примеси, однородность) могут колебаться в значительных пределах, то и получаемые на выходе базовые масла уже существенно различаются по качеству.

Пакет присадок — это композиция синтетических веществ, обеспечивающих защиту деталей двигателя от коррозии и износа, растворение и удержание загрязнений, уменьшение нагарообразования и вспенивания. По большей части именно от пакета присадок зависят эксплуатационные свойства масла, которые определяются классом, обозначаемым по различным классификациям (API, SAE, ACEA или ГОСТ). В данное время подавляющее большинство компонентов присадок производится всего лишь несколькими мировыми производителями, такими как Exxon, Shell, Pennzoil, Lubrizol, Neste и Chevron. Отсюда видно, что марок моторных масел — сотни, а производителей присадок — единицы. Это вовсе не значит, что все масла практически идентичны — качество смазочных материалов помимо выбора базового масла определяется еще и умением производителя подобрать такую композицию присадок, которая максимально учтет все предъявляемые требования.

 Уже из того, что для квалифицированного и обоснованного выбора базового масла, а также для разработки и приготовления пакета присадок, видна необходимость наличия на предприятии хорошей химической лаборатории, а также высокопрофессиональных научно-исследовательских кадров. Такое может позволить себе только довольно крупная компания, а на более мелких такой процесс происходит либо «на глаз», либо основываясь на рекомендациях сторонних профессионалов. Плюс ко всему необходима система контроля качества на всех этапах производства — а это также сфера деятельности химиков высокой квалификации. Поэтому высоким и стабильным качеством могут обладать только масла солидной фирмы-производителя, обладающей хорошим научным и техническим потенциалом.

Теперь перейдем непосредственно к характеристикам масел и сфере их применения. До недавнего времени в России был принят только ГОСТ, однако с появлением и распространением импортных смазочных материалов все чаще стали употребляться маркировки свойств и характеристик масел по API, SAE и ACEA.

Классификация по API

API — классификация, разработанная американским институтом нефти (American Petroleum Institute). Первая классификация по API была разработа еще в 1947 году и с тех пор многократно менялась и дополнялась. Маркировка довольно проста:

• первая буква говорит о типе двигателя или типе транспортного средства: S (Service) — легковые автомобили, микроавтобусы и джипы с 4-х тактным бензиновым двигателем, С (Commercial) — дизельные двигатели грузовых автомобилей, дорожной и строительной техники. Также дополнительно введена серия Т для маркировки масел, предназначенных для использования в двухтактных двигателях мопедов, мотоциклов, снегоходов, водных мотоциклов и т.п.

• вторая буква для серий S и C говорит о годах принятия спецификации, то есть каждая последующая буква говорит о более жестких требованиях к качеству масла и, следовательно, к году выпуска двигателя.

• если присутствует цифра 2, то это масло предназначено для двухтактных двигателей, 4 — для четырехтактных.

• двойная маркировка (например, SH/CG-4, SG/CF-4 и т.п.) означает, что данное масло может применяться как в бензиновых, так и в дизельных двигателях
Таблица, которая здесь приведена, более наглядно объясняет смысл классификации. В данной таблице во второй колонке — ориентировочные года выпуска (разработки) двигателя.

Маркировка

Год выпуска

Примечания

Бензиновые двигатели (серия S)

SA, SB, SC,SD и SE

до 1979

Только по рекомендации производителя. Устаревшие требования к качеству, в настоящее время не применяются.

SF

до 1988

Двигатели, работающие в тяжелых условиях на неэтилированном бензине, высше

Что такое индекс вязкости масла? Как определить?

Индекс вязкости масел

 

Индекс вязкости масла — это составная величина, иллюстрирующая изменение вязкости масла с изменением окружающей температуры. Попробуем разобраться, зачем нужно знать индекс вязкости обычному автовладельцу, отчего и зачем меняется вязкость моторного масла.


Вязкость моторного масла, во-первых, является показателем его смазывающих свойств, так как от вязкости зависит качество смазывания, распределение масла на поверхностях трения и, тем самым износ двигателя.


Во-вторых, от вязкости зависят потери энергии при работе двигателя. Чем выше вязкость, тем толще масляная пленка и надежнее смазывание, но тем больше потери мощности на преодоление жидкостного трения.


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


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


Сам индекс вязкости — это безразмерная величина, т.е. не измеряется в каких-либо единицах, это просто условное число. Чем выше индекс вязкости моторного масла, тем в более широком температурном диапазоне масло обеспечивает работоспособность двигателя.


Другими словами, чем выше индекс вязкости масла — тем жиже масло при низкой температуре, и тем меньше изменяются вязкостные характеристики трансмиссионного масла при высокой температуре. Чтобы обеспечить холодный пуск двигателя (проворачивание коленвала стартером и прокачивание масла по системе смазки) при низких температурах, вязкость трансмиссионного масла не должна быть очень большой. При высоких температурах, наоборот, масло не должно иметь очень малую вязкость, чтобы создавать прочную масляную пленку между трущимися деталями и необходимое давление в системе.


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

Увидеть показатель индекса вязкости масла можно в характеристиках трансмиссионного масла, который указывается самим производителем.

 

Типы трансмиссионных масел

 

На этикетке после аббревиатуры SAE мы видим несколько чисел, разделенных буквой W и тире, например 5W-30 (для всесезонного масла, которое, как правило и используют все автолюбители). Не вдаваясь в сложную терминологию, расшифровать эти надписи по типам трансмиссионных масел можно так:

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


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


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


Дополнительно заметим, масла, в зависимости от вязкостных свойств, используются при зимней и летней эксплуатации. Использование зимой летних сортов масел ведет к дополнительному расходу топлива до 8%; использование зимних масел летом — к повышенному износу двигателя, увеличению расхода масла на угар.


От значения вязкости зависит прокачиваемость по масляной системе, отвод тепла от трущихся поверхностей, их чистота. Это обеспечивает масло с меньшей вязкостью. Для уплотнения зазоров в изношенных двигателях при работе с повышенными давлениями требуются масла с более высокой вязкостью.

 

Качественными маслами являются те, которые имеют небольшую вязкость при отрицательных температурах и обеспечивают хорошую текучесть, минимальные пусковые износы, а при рабочих температурах имеют высокую вязкость (то есть вязкость остается стабильной независимо от температуры) и хорошие смазочные свойства.


 

Испытания на реологию бурового раствора — буровые работы

Вязкость, прочность геля и предел текучести

Введение

Реология относится к деформации и текучести всех форм материи. Определенные реологические измерения жидкостей, такие как вязкость, прочность геля и т. Д., Помогают определить, как эта жидкость будет течь в различных условиях. Эта информация важна при проектировании циркуляционных систем, необходимых для достижения определенных желаемых целей при буровых работах.

(A) ВЯЗКОСТЬ: Теория

Вязкость определяется как сопротивление жидкости течению и измеряется как отношение напряжения сдвига к скорости деформации сдвига.

Два типа характеристик жидкости:

  1. Ньютона (истинные жидкости), где отношение напряжения сдвига к скорости сдвига или вязкости является постоянным, например вода, легкие масла и др. и
  2. Неньютоновские (пластичные жидкости) с непостоянной вязкостью, например буровые растворы, коллоиды и др.

НАСТРОЙКА 300 ОБ / МИН

Рисунок 2.1: Кривые течения ньютоновской и неньютоновской жидкости

НАСТРОЙКА 300 ОБ / МИН

Рисунок 2.1: Кривые течения ньютоновской и неньютоновской жидкости

Испытательное оборудование

Реометр Baroid (модель 286) представляет собой коаксиальный цилиндрический ротационный вискозиметр, используемый для определения одно- или многоточечной вязкости. Он имеет фиксированные скорости 3 (лари), 100, 200, 300 и 600 об / мин, которые переключаются с помощью ручки об / мин.

Рисунок 2.2: Реометр переменной скорости

Кроме того, тот же переключатель, установленный в положение VAR, позволяет выбирать скорость от 3 до 625 об / мин путем ручной регулировки ручки регулировки.

ПРОЦЕДУРА ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ

  1. места недавно перемешивают образец в чашке, наклон назад верхний корпус реометра, найти чашку под рукавом (штырьки на нижней части стакана вписываться в отверстие в опорной плите), и опустить верхнюю часть корпуса в нормальное положение.
  2. Поверните ручку с накаткой между задними опорными стойками, чтобы поднять или опустить втулку ротора, пока она не погрузится в образец до линии разметки.
  3. Перемешивайте образец в течение примерно 5 секунд при 600 об / мин, затем выберите желаемую скорость вращения.
  4. Дождитесь стабилизации показаний шкалы (время зависит от характеристик образца).
  5. Запишите показания шкалы и число оборотов в минуту. РЕОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
  6. Пластическая вязкость (в сантипуазах вверх):

Вязкость пластика = j p = показание 600 об / мин — показание 300 об / мин

2.Кажущаяся вязкость (в сантипуаз-сП):

Кажущаяся вязкость = ja = 600 об / мин Показание

Предел текучести = Y. P. = 300 об / мин Показание — пластическая вязкость (B) ПРОЧНОСТЬ ГЕЛЯ: Теория

Реометр Baroid также используется для определения прочности геля в фунтах / 100 кв. Футов грязи. Прочность геля является функцией сил между частицами. Первоначальное 10-секундное измерение геля и 10-минутное измерение прочности геля дают представление о степени гелеобразования, которое произойдет после прекращения циркуляции и сохранения статического состояния бурового раствора.Чем больше буровой раствор загустевает в период простоя, тем большее давление насоса потребуется для возобновления циркуляции.

Большинство буровых растворов представляют собой коллоиды или эмульсии, которые ведут себя как пластичные или неньютоновские жидкости. Характеристики потока

Race Your Marbles, чтобы узнать вязкость жидкости

Области науки Химия
Сложность
Требуемое время Среднее (6-10 дней)
Предварительные требования Нет
Наличие материала Градуированный цилиндр необходимо заказывать в магазине научных товаров.
Стоимость Низкая (20–50 долларов)
Безопасность Вы должны тестировать только нетоксичные, негорючие и нелетучие жидкости. Рекомендуется наблюдение взрослых.

Аннотация

Как вам картофельное пюре? Тонкие и взбитые гладкие? Или толстый и измельченный на куски? Ваш рот проверяет не только вкус вашей еды, но и ее вязкость или то, как она течет по вашему языку, каждый раз, когда вы откусываете! В этом проекте научной выставки вы узнаете, что такое вязкость и как ее измерить в обычных жидкостях в вашем доме.

Объектив

Для определения вязкости обычных жидкостей путем измерения времени прохождения мрамора через жидкости.

Поделитесь своей историей с друзьями по науке!

Да, Я сделал этот проект! Пожалуйста, войдите в систему (или создайте бесплатную учетную запись), чтобы сообщить нам, как все прошло.

Кредиты

Кристин Стронг, приятели по науке

Под редакцией Питера Борецкого, Локхид Мартин и Бен Финио, доктора философии, Science Buddies

Этот проект следует большей части экспериментальной процедуры, изложенной в следующем источнике:

  • Гавайский космический грантовый колледж, Гавайский институт геофизики и планетологии, Гавайский университет.(1996). Страница учителя вязкости. Проверено 6 сентября 2008 г.,

цитировать эту страницу

Здесь представлена ​​общая информация о цитировании. Обязательно проверьте форматирование, включая использование заглавных букв, для метода, который вы используете, и обновите цитату по мере необходимости.

MLA Стиль

Сотрудники Science Buddies. «Гоняйте свои шарики, чтобы узнать вязкость жидкости». Друзья науки , 8 июля 2020, https: //www.sciencebuddies.org / science-fair-projects / project-ideas / Chem_p055 / chemistry / race-your-marbles-to-discover-fluid-visacity. Доступ 12 января 2021 г.

Стиль APA

Сотрудники Science Buddies. (2020, 8 июля). Гонка за шариками, чтобы узнать вязкость жидкости. Полученное из https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/Chem_p055/chemistry/race-your-marbles-to-discover-liquids-visacity

Дата последнего редактирования: 2020-07-08

Введение

Холодным зимним утром вы когда-нибудь пытались выжать мед из медового медведя на свой тост? Это довольно сложно, да? Мед — одна из тех жидкостей, которые очень чувствительны к температуре.При понижении температуры вязкость , или сопротивление текучести увеличивается, и вы можете сжимать и выдавливать все, что хотите, но меда выходит очень мало. Если вы поместите медового медведя в кастрюлю с теплой водой на несколько минут и попытаетесь снова, что произойдет? Одно небольшое сжатие, и мед льется на тосты. Вязкость, или сопротивление потоку, уменьшается с повышением температуры.

В качестве меры сопротивления жидкости потоку вязкость можно представить как трение внутри жидкости.Если, например, вы пытаетесь ехать на велосипеде с включенными ручными тормозами (форма трения), катить велосипед вперед будет сложно. Сопротивление движению высокое. Аналогично, в жидкостях с высокой вязкостью (жидкостях с высоким внутренним трением) сопротивление потоку является высоким.

Вязкость — очень важное качество жидкостей, которое ученые, инженеры и даже врачи часто пытаются измерить и изменить. Например, трудно транспортировать высоковязкую сырую нефть по морским трубопроводам, поэтому ученые и инженеры используют различные методы, чтобы попытаться снизить сопротивление нефти течению по трубопроводам.Точно так же и в медицине врачи стараются поддерживать вязкость крови в правильном диапазоне. Если кровь «слишком густая» или вязкая, у пациента могут образоваться тромбы. Однако, если кровь «слишком жидкая» или недостаточно вязкая, у пациента есть риск возникновения синяков или кровотечений. Вязкость крови, как и все в медицине, имеет золотую середину.

Вулканологи (люди, изучающие вулканы) тоже очень интересуются вязкостью. Вязкость расплавленной породы или магмы определяет, насколько легко вулкан извергнется, и какую форму примут потоки лавы и образовавшиеся горы.Очень тонкая и текучая магма легче извергается и образует пологие горные склоны, в то время как очень толстая магма извергается взрывом и образует толстый поток лавы и крутые горные склоны. Итак, если вы видите гору, образовавшуюся из вулкана, вы можете оценить вязкость образовавшей ее магмы, просто взглянув на угол ее наклона!

Обычные жидкости вокруг вашего дома (к счастью) не образуют горных склонов, поэтому для измерения их вязкости вам придется использовать другой метод. Один из старейших методов — это метод капли, когда стеклянный шарик или сфера из другого материала опускают в столб жидкости.Если жидкость очень вязкая (представьте холодный мед), мрамор долго не упадет на дно колонны. Чтобы окунуть мрамор в менее вязкую жидкость (например, воду), потребуется гораздо меньше времени.

Вязкость жидкости можно рассчитать по истекшему времени, если вам известна высота столба, а также плотности сферы и жидкости. Плотность — это мера того, насколько что-то «компактно». Это отношение массы к объему и мера того, сколько вещества упаковано в пространство.Представьте себе кубик хлеба толщиной в 2,5 см. Затем представьте себе кубик картофеля толщиной 2,5 см. Картофель плотнее хлеба (там же «всякой мелочи» больше). Вы можете рассчитать плотность объекта самостоятельно, используя шкалу для определения массы объекта, а затем разделив ее на объем объекта. В таблицах материалов вы также можете найти плотность многих распространенных веществ, таких как стекло, нержавеющая сталь, вода, морская вода, масла и т. Д.

Зная время, необходимое для прохождения через столб жидкости, высоту столба, плотность сферы и плотность жидкости, вы можете рассчитать вязкость жидкости по уравнению вязкости:

Уравнение 1:

[Пожалуйста, включите JavaScript для просмотра уравнения]
  • μ (строчная греческая буква мю, произносится как «мью») — вязкость жидкости в ньютон-секундах на квадратный метр (Нс / м 2 ).
  • Δρ — разница плотностей между сферой и жидкостью, в килограммах на кубический метр (кг / м 3 ). Δ (заглавная греческая буква дельта) означает «изменение» или «различие», а р (строчная греческая буква ро, произносится как «ряд») означает плотность.
  • g — ускорение свободного падения 9,81 метра в секунду в квадрате (м / с 2 ).
  • a — радиус сферы в метрах (м).
  • v — средняя скорость, определяемая как расстояние, на которое падает сфера, деленное на время, необходимое для падения, в метрах в секунду (м / с).

Примечание: Уравнение 1 зависит от определенных предположений, в основном от того, что мяч достиг своей предельной скорости и что то, что называется числом Рейнольдса , очень мало. Вам не нужно разбираться в технических деталях этих предположений, чтобы провести этот эксперимент.Практический результат состоит в том, что уравнение 1 справедливо для «густых» жидкостей, таких как патока и мед, но оно дает неточные результаты для «жидких» жидкостей, таких как вода и молоко. Для получения дополнительных сведений об уравнении 1 см. Библиографию.

Итак, теперь пришло время покататься на шариках и посмотреть, являются ли обычные жидкости в вашем доме толстыми или тонкими!

Термины и понятия

  • Вязкость
  • Трение
  • Плотность
  • Конечная скорость
  • Число Рейнольдса
  • Обратная связь
  • Прямая связь

Вопросы

  • Что такое вязкость жидкости?
  • Как вязкость изменяется (в целом) с температурой?
  • Почему важно понимать вязкость?

Библиография

В этом источнике обсуждается, что такое вязкость, ее важность для понимания вулканологии и как измерять вязкость в лаборатории:

  • Гавайский космический грантовый колледж, Гавайский институт геофизики и планетологии, Гавайский университет.(1996). Страница учителя вязкости. Проверено 6 сентября 2008 г.,

Этот источник предоставляет дополнительную справочную информацию об Уравнении 1 и условиях, необходимых для его точности:

Лента новостей по этой теме

Примечание: Компьютеризированный алгоритм сопоставления предлагает указанные выше статьи. Это не так умно, как вы, и иногда может давать юмористические, нелепые или даже раздражающие результаты! Узнать больше о ленте новостей

Химический анализ, науки о жизни и диагностика

    Страница может быть временно недоступна или больше не существовать.Вот несколько вещей, которые вы можете попробовать:

  • Вернуться на главную страницу
  • Купить в нашем магазине
  • Попробуйте одну из ссылок ниже:
  • Продукты
    1. Атомная абсорбция
    2. Решения по автоматизации
    3. Капиллярный электрофорез и CE / MS
    4. Растворение
    5. Флуоресценция
    6. FTIR
    7. Газовая хроматография
    8. ИСП-МС
    9. ICP-OES
    10. Лабораторные принадлежности
    11. Жидкостная хроматография
    12. Масс-спектрометрия
    13. MP-AES
    14. Восстановленные инструменты премиум-класса
    15. Подготовка образца
    16. Программное обеспечение и информатика
    17. УФ-видимый и УФ-видимый-NIR
    18. Вакуумные технологии
    19. Диагностика рака (dako.com)
    20. Электронные измерения (keysight.com)
  • CrossLab
    1. Консультации по приложениям и рабочим процессам
    2. Образование
  • Решения
    1. Биологические и биосимиляры
    2. Энергетика и химия
    3. Экология
    4. Тестирование пищевых продуктов и сельское хозяйство
    5. Судебная медицина и токсикология
    6. Геохимия, горнодобывающая промышленность и металлы
    7. Внутренняя безопасность
    8. Исследования и испытания материалов
    9. Протеомика
    10. Анализ полупроводников
    11. Фармацевтические препараты малых молекул
    12. Специальные химикаты
    13. Вакуумные решения

% PDF-1.4 % 43060 0 объект > endobj xref 43060 120 0000000016 00000 н. 0000002760 00000 н. 0000003138 00000 п. 0000003386 00000 н. 0000003458 00000 н. 0000003526 00000 н. 0000003591 00000 н. 0000003667 00000 н. 0000003741 00000 н. 0000003802 00000 н. 0000003865 00000 н. 0000003925 00000 н. 0000004036 00000 н. 0000004146 00000 п. 0000004220 00000 н. 0000004287 00000 н. 0000004357 00000 п. 0000004435 00000 н. 0000004528 00000 н. 0000004621 00000 н. 0000004689 00000 н. 0000004768 00000 н. 0000004838 00000 н. 0000004948 00000 н. 0000005042 00000 н. 0000005145 00000 н. 0000005301 00000 п. 0000005475 00000 н. 0000015495 00000 п. 0000015799 00000 п. 0000015872 00000 п. 0000015986 00000 п. 0000016130 00000 п. 0000016202 00000 п. 0000016413 00000 п. 0000016520 00000 п. 0000016635 00000 п. 0000016708 00000 п. 0000016847 00000 п. 0000016920 00000 н. 0000017053 00000 п. 0000017126 00000 п. 0000017266 00000 п. 0000017339 00000 п. 0000017485 00000 п. 0000017627 00000 п. 0000017700 00000 п. 0000017862 00000 п. 0000017935 00000 п. 0000018065 00000 п. 0000018138 00000 п. 0000018295 00000 п. 0000018368 00000 п. 0000018536 00000 п. 0000018608 00000 п. 0000018766 00000 п. 0000018838 00000 п. 0000018910 00000 п. 0000019047 00000 п. 0000019119 00000 п. 0000019191 00000 п. 0000019263 00000 п. 0000019465 00000 п. 0000019607 00000 п. 0000019733 00000 п. 0000019805 00000 п. 0000019877 00000 п. 0000019949 00000 п. 0000020075 00000 п. 0000020194 00000 п. 0000020331 00000 п. 0000020471 00000 п. 0000020543 00000 п. 0000020615 00000 п. 0000020757 00000 п. 0000020827 00000 н. 0000020955 00000 п. 0000021024 00000 п. 0000021096 00000 п. 0000021235 00000 п. 0000021307 00000 п. 0000021429 00000 п. 0000021501 00000 п. 0000021626 00000 п. 0000021698 00000 н. 0000021842 00000 п. 0000021914 00000 п. 0000022060 00000 п. 0000022132 00000 п. 0000022259 00000 п. 0000022391 00000 п. 0000022463 00000 п. 0000022535 00000 п. 0000022673 00000 п. 0000022745 00000 п. 0000022879 00000 п. 0000022951 00000 п. 0000023076 00000 п. 0000023148 ​​00000 п. 0000023283 00000 п. 0000023355 00000 п. 0000023503 00000 п. 0000023575 00000 п. 0000023723 00000 п. 0000023795 00000 п. 0000023940 00000 п. 0000024012 00000 п. 0000024153 00000 п. 0000024225 00000 п. 0000024297 00000 п. 0000024366 00000 п. 0000024411 00000 п. 0000024559 00000 п. 0000024582 00000 п. 0000024607 00000 п. 0000027819 00000 п. 0000027846 00000 н. 0000314105 00000 н. 0000005517 00000 н. 0000015470 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 43061 0 объект > >> / LastModified (D: 20030417093436) / MarkInfo> >> endobj 43062 0 объект [ 43063 0 справа 43064 0 справа 43065 0 справа 43066 0 справа 43067 0 справа 43068 0 справа 43069 0 справа 43070 0 справа 43071 0 справа 43072 0 справа 43073 0 справа 43074 0 справа 43075 0 справа 43076 0 справа 43077 0 справа 43078 0 справа 43079 0 справа 43080 0 справа 43081 0 справа 43082 0 справа 43083 0 справа 43084 0 р ] endobj 43063 0 объект > / Ж 1261 0 Р >> endobj 43064 0 объект > / F 1262 0 R >> endobj 43065 0 объект > / Ж 1263 0 П >> endobj 43066 0 объект > / Ж 1264 0 Р >> endobj 43067 0 объект > / F 1265 0 R >> endobj 43068 0 объект > / Ж 1275 0 Р >> endobj 43069 0 объект ) >> / Ж 1281 0 Р >> endobj 43070 0 объект > / F 1286 0 R >> endobj 43071 0 объект > / F 1296 0 R >> endobj 43072 0 объект > / Ж 1297 0 Р >> endobj 43073 0 объект > / F 1322 0 R >> endobj 43074 0 объект > / F 1323 0 R >> endobj 43075 0 объект > / Ж 1324 0 П >> endobj 43076 0 объект > / F 1325 0 R >> endobj 43077 0 объект > / F 1326 0 R >> endobj 43078 0 объект > / F 1327 0 R >> endobj 43079 0 объект > / F 1328 0 R >> endobj 43080 0 объект > / Ж 1329 0 П >> endobj 43081 0 объект > / Ж 1344 0 П >> endobj 43082 0 объект > / F 1349 0 R >> endobj 43083 0 объект > / Ж 1364 0 П >> endobj 43084 0 объект > / Ж 1369 0 Р >> endobj 43085 0 объект > / Кодировка> >> / DA (/ Helv 0 Tf 0 г) >> endobj 43086 0 объект > endobj 43087 0 объект > endobj 43178 0 объект > поток HT Pi ~ 98P и ByPʕ xp-5šZx » 32A% 09] w ({vn

Frontiers | Определение эффективной вязкости неньютоновских жидкостей, протекающих через пористую среду

1.Введение

Поток через пористую среду широко используется во многих природных и промышленных системах. Примеры включают поток через биологические ткани, кровеносные сосуды и кости [1–3] или через почвы, отложения и горные породы, с давним интересом к гидрологии [4, 5], нефти [6] и химической инженерии [7–9] . При малых числах Рейнольдса (ReÀ1) объемное течение ньютоновской жидкости, протекающей через пористую среду, описывается законом Дарси

, где q — средний расход на единицу площади, также называемый скоростью Дарси, а μ — динамическая вязкость.Переменная κ — проницаемость, а Δ p / L — перепад давления на расстоянии L . Константа пропорциональности K = κ / μ называется гидравлической проводимостью и может быть получена из уравнения Стокса, предполагающего линейную зависимость между вязкими силами и скоростью потока [10].

В то время как закон Дарси является хорошим описанием объемного поведения жидкости с постоянной вязкостью μ, многие соответствующие жидкости, например, в пищевой [11–13] и нефтяной [14, 15] промышленности, демонстрируют гораздо более сложный конститутивный закон .Для большинства этих так называемых неньютоновских жидкостей вязкость может быть описана нелинейной функцией тензора скорости деформации напряжения-деформации E или, более конкретно, его первого главного инварианта γ˙ = 12E: E [16]. Из-за неоднородности скоростей потока в межузельном поровом пространстве скорости сдвига значительно меняются внутри пористой среды. Для неньютоновских течений связь определяющих уравнений с полем потока приводит к пространственному переменному вязкому сопротивлению. Следовательно, связь между скоростью Дарси и падением давления больше не может быть описана линейной функцией, как в случае ньютоновских жидкостей.Чтобы получить объемное уравнение для потока, которое является линейным по перепаду давления, необходимо использовать эффективную вязкость μ eff , которая сама зависит от переменных потока, чтобы учесть нелинейные эффекты, т.е.

q = κμeffΔpL. (2)

Здесь мы предположили, что проницаемость κ является характеристической константой, отражающей сложность только порового пространства. Было предложено несколько эмпирических и полуэмпирических моделей для оценки μ eff [17–23]. Большинство этих моделей начинаются с представления капиллярным пучком различных путей потока через пористую среду и оценивают эффективную скорость сдвига γ˙eff путем сравнения скорости потока жидкости по степенному закону с потоком ньютоновского потока Пуазейля [24] ( см. также SI).Хотя аналитические решения могут быть получены для определения γ˙eff для степенных реологий, в предыдущих исследованиях предлагались различные эмпирические поправочные коэффициенты [19, 20] для связи скорости Дарси с эффективной скоростью сдвига. Затем эффективная скорость сдвига γ˙eff вводится в основной закон исследуемой жидкости μ (γ˙) для получения эффективной вязкости μ eff . Этот подход требует эмпирического фактора для связи q с γ˙eff, который может изменяться на несколько порядков [25, 26], в зависимости от свойств жидкости, извилистости и проницаемости.Это говорит о том, что приведенные выше предположения сомнительны. Кроме того, большинство этих моделей предсказывают линейную зависимость между эффективной скоростью сдвига и скоростью Дарси.

В этой рукописи мы показываем, что для жидкости Карро [27] локальная вязкость может быть получена непосредственно из основного закона жидкости и профиля скорости в среднем размере пор, используя круглый капилляр для имитации потока в масштабе пор. В отличие от обычно используемых моделей пучков капилляров, наш подход не требует знания извилистости или проницаемости.Капилляр используется только для расчета полностью развитого среднего профиля потока. Наконец, мы вычисляем среднее вязкое сопротивление путем пространственного усреднения локальной вязкости 〈μ〉. Сравнение наших результатов с экспериментами с проточной ячейкой и существующими моделями показывает, что 〈μ〉 является хорошей оценкой для μ eff .

2. Методология

2.1. Характеристика жидкости

Чтобы смоделировать поток неньютоновской жидкости, нам сначала нужно охарактеризовать ее конститутивное поведение.Для большинства неньютоновских жидкостей определяющая связь между тензором девиаторных напряжений T и приложенными скоростями деформации E может быть описана не зависящей от времени скалярной функцией μ = μ (γ˙), такой что T = 2μ (γ˙ ) E. Здесь μ — обобщенная вязкость, которая зависит только от первого главного инварианта γ˙ = 12E: E тензора скорости деформации напряжения-деформации E [16]. В случае простого сдвигового течения γ˙ сводится к скорости сдвига. Было предложено множество функциональных форм для μ (γ˙), из которых наиболее распространенными являются степенная модель (рис. 1A), модель Карро (рис. 1B), модель Кросса или модель Гершеля-Балкли [18, 28 ].

Рисунок 1 . Эскиз двух реологий разжижения при сдвиге: (A) Модель с чистым степенным законом с двумя параметрами K и n , (B) Модель Карро с пятью параметрами μ 0 , μ , λ, n и α.

Степенная модель описывается

μ (γ˙) = Kγ˙n-1, (3)

, где K — вязкость при скорости сдвига γ˙ = 1 с −1 и n — степенной показатель, определяющий крутизну затухания истончения сдвига для n <1 (см. Рисунок 1 ).Из-за своей простоты модель степенного закона является наиболее часто используемой реологией для получения аналитических выражений. Однако у модели неограниченного степенного закона есть два недостатка: во-первых, модель не учитывает линейную зависимость сдвига-деформации для очень низких и очень высоких скоростей сдвига, которые преобладают в большинстве природных систем, и, во-вторых, кривая вязкости становится сингулярной в предел исчезающего сдвига. Следовательно, для реальных приложений были предложены конститутивные модели, которые «смешивают» степенной режим между ньютоновским поведением при низких и высоких скоростях сдвига - такие как модель Карро.Основной закон жидкости Карро параметризован

μ (γ˙) = (μ∞ + (μ0-μ∞) (1+ (λγ˙) α) n-1α), (4)

, где n — показатель степени, μ 0 и μ — пределы вязкости при нулевом и бесконечном сдвиге, а λ — величина, обратная критической скорости сдвига, которая описывает начало сдвига. режим прореживания. Параметр α описывает, насколько плавно ньютоновский режим переходит в степенной.

2.2. Текущие модели

Наиболее часто применяемые модели для оценки μ eff могут быть получены путем приравнивания расхода потока Пуазейля [29] к расходу жидкости со степенным законом [30]

QPoiseuille = Qpower-law.(5)

Для круглого капилляра радиусом R получается

π8μΔpLR4 = πn3n + 1 (12K) 1n (ΔpL) 1nR3n + 1n, (6)

, где мы использовали

Qpower-law = πn3n + 1 (12K) 1n (ΔpL) 1nR3n + 1n, (7)

, которое также известно как уравнение Рабиновича [30] для описания расхода степенной жидкости в капилляре. Решая уравнение (6) относительно μ, степенная вязкость μ степенной закон может быть определена как

μpower-law = 18 (2K) -1n3n + 1n (ΔpL) n-1nRn-1n. (8)

Уравнение (8) можно упростить до

μ-степенной закон = K3n + 14n (Δp2KL) n-1nRn-1n.(9)

Эта вязкость по степенному закону соответствует вязкости ньютоновской жидкости, которая дала бы такое же падение давления Δ p / L вдоль капилляра.

Для степенного определяющего отношения μ = Kγ˙n-1 Уравнение (9) можно инвертировать для получения эффективной скорости сдвига γ˙eff

γ˙eff = (3n + 14n) 1n-1 (ΔpR2KL) 1n. (10)

Используя уравнение Рабиновича, мы можем выразить член (ΔpKL) 1n как

(ΔpKL) 1n = 21n3n + 1nR-n + 1nqcap, (11)

, где q cap — средняя капиллярная скорость, определяемая как закон Qpower / (πR2).Кроме того, средняя капиллярная скорость q cap может быть определена как скорость Дарси, деленная на пористость, qcap = qΦ. Следуя Савинсу [31], радиус R eq можно выразить как

, где ζ — извилистость, R eq — радиус капилляра в модели капиллярного пучка (см. Подробный вывод в дополнительной информации). Подставляя R eq в уравнение (10), получаем

γ˙eff = 1ζ (3n + 14n) nn-14q8κΦ.(13)

Эмпирическим путем было обнаружено Cannella et al. [19], что множитель 1 / ζ не соответствует реалистичным данным и заменил член 1 / ζ константой C , т.е.

γ˙eff = C (3n + 14n) nn-14q8κΦ. (14)

Хирасаки и Поуп [20] предложили использовать C = 1/25 / 12≈0,69, используя извилистость ζ упакованных сфер, которая, как широко сообщается, составляет 25/12 [32, 33]. Игнорируя извилистость ζ, Cannella et al. [19] обнаружили, что коэффициент ° C = 6 подходит для описания множества потоков в различных условиях.Кроме того, Cannella et al. учтены ненасыщенные и многофазные потоки путем корректировки проницаемости κ до κ r, w κ и пористости Φ до S w Φ. Здесь κ r, w — относительная проницаемость, а S w — насыщение. Следовательно, эффективная скорость сдвига согласно Cannella et al. [19, 26] дается

γ˙eff = 6 [3n + 14n] nn-1 [48qκr, wκSwΦ]. (15)

Cannella et al. затем использовали эту эффективную скорость сдвига вместе с определяющим законом μ (γ˙) для расчета эффективной вязкости.На этом последнем этапе в основном использовалась модель Карро из-за ее способности соответствовать широкому спектру различных реологий.

В других разработанных моделях используются более сложные реологические описания жидкости. Тем не менее, они обычно требуют корректировки аналитического решения с учетом эмпирических факторов для достижения разумного согласия с экспериментальными данными [17].

2.3. Метод средней вязкости

Здесь мы представляем новый подход к оценке μ eff путем решения непосредственно для профиля вязкости полностью развитого потока Карро внутри одиночного капилляра радиусом R , который имитирует среднюю пору со средней скоростью потока qΦ.Этот подход предполагает, что один конститутивный закон может быть использован как для пор, так и для шкалы Дарси. Это предположение подтверждается наблюдением, что даже в масштабе пор распределение вязкости охватывает весь диапазон вязкостей, заданный уравнением модели Карро. Следовательно, одного степенного закона недостаточно для описания переходного поведения на низких и высоких пределах сдвига. Начало степенного режима происходит при характерной комбинации скорости Дарси и размера пор.Следовательно, важно определить, при какой скорости Дарси начало нелинейностей жидкости начинает иметь значение для данного размера пор.

Модель Карро позволяет получить профиль средней вязкости в поре без привлечения эффективной скорости сдвига и промежуточной степенной реологии. Обратите внимание, что модель Карро включает критическую скорость сдвига 1 / λ, которая определяет начало степенного режима, см. Рис. 1. Чтобы смоделировать поток жидкости Карро, мы выполняем следующие шаги:

( i ) Мы оцениваем характерный размер пор, чтобы установить средний диаметр поры, для которой мы исследуем профиль потока.Этот характерный размер пор может быть легко получен из распределения пор или зерен по размерам. ( ii ) Затем мы вычисляем профиль скорости как функцию расхода. ( iii ) Профиль скорости, полученный на предыдущем этапе, может впоследствии использоваться для определения локальных скоростей сдвига γ˙ (r) = du (r) / dr. ( iv ) Комбинируя сдвиг и реологию Карро (уравнение 4), мы получаем распределение локальной вязкости μ (γ˙ (r)) в поперечном сечении капилляра. ( v ) Наконец, мы используем локальную вязкость, чтобы оценить эффективную вязкость μ eff путем усреднения профиля вязкости по поперечному сечению капилляра.

Чтобы применить эту концепцию среднего профиля в поре, мы используем капилляр с круглым поперечным сечением и предполагаем полностью развитый профиль потока. Установившееся уравнение Навье-Стокса при малых числах Рейнольдса в круглом капилляре можно записать как

1rddr (μ (dudr) rdudr) = dpdx, (16)

, где градиент давления вдоль капилляра постоянный dpdx = const. Интегрируя по r , получаем

μ (дудр) дудр = r2dpdx + K1. (17)

Исходя из симметрии профиля потока, скорость максимальна вдоль центральной линии капилляра при r = 0.По определению максимума скорость сдвига γ˙ = dudr исчезает, dudr | r = 0 = 0, что приводит к K 1 = 0. Таким образом, уравнение (17) упрощается до

μ (γ˙) γ˙ = r2dpd

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ Как определить данные вязкости с помощью вискозиметра с щелевой головкой

Данные о вязкости расплава при различных скоростях сдвига полезны в большинстве операций экструзии. Такие данные представляют собой ценный инструмент контроля качества. Данные о вязкости требуются при проектировании шнека и фильеры, а также при компьютерном моделировании процесса экструзии.Правильный выбор шнека экструдера или экструзионной головки требует знания вязкости как функции скорости сдвига. Кроме того, нестабильности, такие как разрушение расплава, можно количественно оценить и спрогнозировать, если данные о вязкости получены с помощью капиллярного реометра или вискозиметра с щелевой головкой.

В этой статье описывается, как вискозиметр с щелевой головкой, подключенный к лабораторному экструдеру, может быть использован для получения точных данных о вязкости расплава при различных скоростях сдвига и температурах. Вискозиметр с щелевой фильерой представляет собой недорогой метод определения реологических данных, особенно по сравнению с капиллярным реометром.

Щелевой штамп имеет прямоугольный канал с шириной W , намного превышающей высоту H ( W >> H ). Щелевую головку можно подключить непосредственно к лабораторному экструдеру. В качестве альтернативы можно установить шестеренчатый насос между экструдером и щелевой головкой. На рисунке 1 показан схематический чертеж щелевой фильеры, использованной в этом исследовании.

Скорость сдвига на стенке щелевой фильеры зависит от скорости потока.Кажущуюся скорость сдвига можно определить из следующего выражения:

(кажущаяся скорость сдвига стенки) = (расход) × (6 / H 2 Вт )

Фактическая скорость сдвига для жидкости со степенным законом со степенным индексом n составляет:

(фактическая скорость сдвига стенки) = (кажущаяся скорость сдвига стенки) × (0,667 + 0,333 / n)

Напряжение сдвига в стене можно определить по градиенту давления измеренного профиля давления:

(напряжение сдвига) = 0.5H × (градиент давления)

С помощью напряжения сдвига и скорости сдвига мы можем определить вязкость сдвига:

(вязкость сдвига) = (напряжение сдвига) ÷ (скорость сдвига)

Чтобы получить данные о вязкости в диапазоне скоростей сдвига, экструдер должен работать с различными скоростями шнека. Каждая скорость шнека соответствует определенной скорости потока и, следовательно, определенной скорости сдвига. Чтобы определить скорость потока, необходимо измерить производительность экструдера для каждой скорости шнека.Когда используется шестеренчатый насос, скорость шестеренчатого насоса может использоваться для определения расхода и скорости сдвига.

СБОР ДАННЫХ И РАСЧЕТ ВЯЗКОСТИ

Сбор данных упрощается, когда доступна система сбора данных (DAS). В этом исследовании данные были получены на 1 дюйм. одношнековый экструдер в лаборатории Graham Engineering Corp. (GEC) в Йорке, штат Пенсильвания. Экструзия с щелевой фильерой была частью семинара-практикума, проведенного Rauwendaal Extrusion Engineering в сотрудничестве с GEC.Программное обеспечение для сбора данных было частью системы управления Navigator XC300, используемой GEC.

Данные DAS были экспортированы в Excel в формате CSV (значения, разделенные запятыми). В таблице 1 приведены данные о скорости вращения шнека, расходе и давлении для лаборатории 1 с температурами экструдера и матрицы при 400 F. В Excel данные можно обрабатывать различными способами. Это позволяет автоматически определять градиент давления, напряжение сдвига, скорость сдвига и вязкость сдвига.

Полимером был HDPE 273-83 0,5 MI производства Казаньоргсинтез, Казань, Татарстан, республика Российская Федерация.Экструдер работал с шестью скоростями вращения шнека: 5, 10, 20, 40, 60 и 78 об / мин. Максимальная скорость шнека на этом экструдере составляла 80 об / мин. Эти скорости вращения шнека соответствуют диапазону скоростей сдвига от примерно 10 секунд -1 до 150 секунд -1 . Экструдер работал при двух температурах: 400 F (204,4 ° C) и 440 F (226,7 ° C).

На данный момент у нас достаточно информации, чтобы определить вязкость расплава как функцию скорости сдвига. На рис. 2 показана зависимость вязкости от скорости сдвига при двух температурах с использованием логарифмического графика.На графике логарифма данные хорошо вписываются в прямую линию. Это означает, что вязкость может быть выражена как функция скорости сдвига с помощью степенного уравнения.

На рисунке 2 показаны уравнения кривой мощности. Из этих уравнений мы можем определить индекс консистенции и степенной индекс для двух температур. Параметры степенного закона приведены в таблице 3.

Мы видим небольшое изменение (около 5%) в значении степенного индекса с 400 F до 440 F. Индекс согласованности значительно (примерно на 30%) падает с 400 F до 440 F.

Теперь у нас есть данные о зависимости вязкости от скорости сдвига при двух температурах. На этом этапе полезно проанализировать некоторые рабочие характеристики экструдера. Этому будет уделено основное внимание во второй части этой серии.

ОБ АВТОРЕ : Доктор Крис Раувендал — известный писатель, лектор, исследователь, предприниматель и консультант в области экструзии. Он имеет множество патентов и написал более 200 статей и семь книг, связанных с экструзией, смешиванием, литьем под давлением и статистическим контролем процессов.Член Общества инженеров по пластмассам (SPE), он является разработчиком технологий смешивания CRD, VIP и ASM, в которых используется сильный удлиненный поток для улучшения смешивания при экструзии и формовании.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.