Divas viskozitātes mērīšanas un ziņošanas metodes, kinemātiskā un absolūtā (saukta arī par dinamisko), bieži izraisa neskaidrības to prātos, kuri tās regulāri neizmanto. Šajā slejā es izskaidrošu to atšķirības un sniegšu dažus padomus, kā tos lietot smērvielām.
absolūtā viskozitāte
Absolūtā viskozitāte ir definēta kā šķidruma izturība pret bīdi vai šķidruma spēja pretoties deformācijai, kad tiek pielikts spēks. Vienkāršāk sakot, jo biezāks šķidrums, jo vairāk enerģijas nepieciešams, lai tas plūst. Stingri sakot, kinemātiskā viskozitāte ir definēta kā absolūtās viskozitātes attiecība pret blīvumu.
Blīvums ir īpašība, kas iegūta no masas, un, tā kā masa un svars praktiskos nolūkos ir tieši proporcionāli jebkur uz Zemes virsmas, kinemātisko viskozitāti bieži interpretē kā šķidruma pretestību plūsmai gravitācijas ietekmē.
Man patīk domāt par kinemātisko viskozitāti kā īpašu absolūtās viskozitātes gadījumu. Gravitācijas radītie bīdes spēki patiesībā ir ļoti mazi, salīdzinot ar bīdes spēkiem, ko rada mašīnas sastāvdaļu mehāniskā mijiedarbība.
Ilustrēsim šo atšķirību ar piemēru. Pieņemsim, ka uz jūsu rakstāmgalda ir burka ar medu un burka ar ūdeni. Burkas ir piestiprinātas pie galda, lai tās nevarētu kustēties. Ja katrā burkā ievietojat karoti un sākat maisīt, jūs ieviešat bīdes šķidrumu.
Ņemiet vērā, ka šos spēkus neizraisa gravitācija, tāpēc tas, ko jūs darāt, ir absolūtās viskozitātes pārbaude. Acīmredzot šķidrums ar lielāku izturību pret maisīšanu ir medus, tāpēc varam secināt, ka medus absolūtā viskozitāte ir lielāka par ūdens absolūto viskozitāti. Tagad paņemiet šīs burkas, noņemiet tās no galda un nolejiet malā.
Viss šķidrums izplūdīs no tvertnes, šajā gadījumā plūsmu izraisošo spēku ievada gravitācija. Tāpēc mēs tikko veicām kinemātiskās viskozitātes testu, un tas arī parādīja, ka medum ir lielāka kinemātiskā viskozitāte nekā ūdenim, jo tam ir lielāka pretestība iztecēšanai no burkas.
Šķidruma viskozitāte neatkarīgi no tā, vai tā ir kinemātiska vai absolūta, mainās atkarībā no izmērītās temperatūras. Tāpēc ir jāziņo par temperatūru, pie kuras mēra viskozitāti.
kinemātiskā viskozitāte
Kā stingra kustības stāvokļa definīcija, ja ir zināms šķidruma blīvums, absolūto viskozitāti un kinemātisko viskozitāti var tieši pārveidot. Šīs attiecības var izteikt šādi:
Absolūtā viskozitāte=kinemātiskā viskozitāte x blīvums
Lai pareizi lietotu šo formulu, ir jāizmanto atbilstošas SI vienības.
Līdz šim esam parādījuši, ka gan absolūtās, gan kinemātiskās viskozitātes testi pierāda, ka medus ir viskozāks par ūdeni. Apskatīsim citu piemēru.
Izmantojot divas identiskas burkas, kas piestiprinātas pie galda, piepildiet vienu ar medu, bet otru ar majonēzi. Tagad veiciet absolūtās viskozitātes pārbaudi, maisot šķidrumu. Pārbaude parādīs, ka medus ir viskozāks šķidrums.
Apgrieziet burku un veiciet kinemātisko viskozitātes testu, kas parādīs, ka majonēze tagad ir viskozāks šķidrums (medus beigsies ātrāk nekā majonēze). Pirmkārt, kāds ir dažādu rezultātu izskaidrojums un, otrkārt, kādas ir to sekas, vismaz attiecībā uz mašīnu smērvielām?
atšķirība
Lai izskaidrotu dažādos rezultātus, mums ir jāsaprot šķidruma Ņūtona īpašības. Ja saista šķidruma viskozitāti ar bīdes lielumu, daži šķidrumi uzrāda viskozitāti, kas nav atkarīga no pielietotā bīdes spēka lieluma.
Tos sauc par Ņūtona šķidrumiem, kuru labs piemērs ir medus. Dažu šķidrumu viskozitātes sadalījums mainās atkarībā no piedzīvotās bīdes apjoma. Tos sauc par šķidrumiem, kas nav Ņūtona šķidrumi, piemēram, majonēze.
Neņūtona šķidrumiem ir augsta viskozitāte, ja bīdes ātrums ir zems (kinemātiskās viskozitātes tests). Tāpat kā absolūtās viskozitātes testā, neņūtona šķidrumu viskozitāte samazinās, ja šķidrums tiek bīdīts spēcīgāk.
kāpēc tas ir svarīgi
Tātad, ko tas nozīmē smērvielām?
1. Lielākajai daļai smērvielu (sk. izņēmumus zemāk) ir gandrīz Ņūtona īpašības. Tātad, vai mēs izmērām kinemātisko viskozitāti vai absolūto viskozitāti un mainām to, nav daudz atšķirību.
2. Eļļas, kurām ir vairāk neņūtona īpašību, ir:
Uzlabotas smērvielas (eļļas ar viskozitātes indeksu uzlabojošām piedevām)
Degradēta eļļa
Eļļas emulsijas, tostarp mērens cieto vielu un/vai šķidrumu piesārņojums un gaisa aizraušanās, kas visi var radīt emulsijas.
3. Ņemot vērā, ka mehāniski ieviestie bīdes spēki, nevis gravitācija, ietekmē eļļošanas šķidruma plūsmu mašīnā, var apgalvot, ka absolūtās viskozitātes pārbaude ir labāka viskozitātes noteikšanas metode. Tomēr ir arī godīgi pieņemt, ka jebkurš faktors, kas ietekmē absolūtās viskozitātes izmaiņas, var ietekmēt arī kinemātiskās viskozitātes izmaiņas.
Kamēr mēs izmērām un mainām vienu mērījumu metodi (ar atbilstošu reproducējamību), mums vajadzētu būt iespējai iegūt labus datu modeļus. Lai gan mēs veicam kinemātiskus viskozitātes mērījumus un intuitīvi zinām, ka tie ir nepareizi, ciktāl tas attiecas uz iekārtu, tie joprojām ir populāri. Tāpēc pieturieties pie vienas metodes. Joks: labāk visu laiku kļūdīties, nekā reizēm kļūdīties.
4. Kinemātiskā viskozitāte ir izplatīta metode viskozitātes mērīšanai un ziņošanai izmantoto smērvielu analīzēs, vismaz ciktāl tas attiecas uz lielāko daļu komerciālo laboratoriju. Kā minēts iepriekšējā rindkopā, tā var nebūt labākā pieeja, taču tā ir kļuvusi par dominējošo pieeju vēstures un lietošanas vienkāršības dēļ.
5. Lielākā daļa komerciālo laboratoriju kinemātiskās viskozitātes mērīšanai izmantos automatizētu viskozimetru. Lielākā daļa lauka laboratorijas instrumentu mērīs absolūto viskozitāti, bet ziņo par to kā kinemātisko viskozitāti, izmantojot šķidruma blīvuma pieņēmumus un veicot atbilstošus aprēķinus.
Parasti tā nav problēma tendenču rezultātu iegūšanā, taču ir svarīgi nodrošināt, lai viskozitātes mērījumi vienmēr tiktu veikti vienā un tajā pašā temperatūrā. Tā var būt istabas temperatūra, taču pirms testēšanas vienmēr pārliecinieties, vai eļļai ir bijis laiks sasniegt istabas temperatūru klimata kontrolētā vidē.
Un nemēģiniet pārāk cieši salīdzināt savus komerciālās naftas laboratorijas rezultātus ar lauka laboratorijas rezultātiem; tie būs atšķirīgi, bet tas ir tāpēc, ka tie mēra dažādas lietas. Kaut kādai korelācijai vajadzētu būt, taču tās nebūs gluži līdzvērtīgas.
Viskozitāte bieži tiek uzskatīta par vissvarīgāko smērvielas īpašību. Tāpēc ir svarīgi arī prast to izmērīt un saprast. Es ceru, ka tas nodrošinās skaidrāku izpratni par tēmu.
