Что такое кинематическая вязкость: Кинематическая вязкость | это… Что такое Кинематическая вязкость?

Кинематическая вязкость | это… Что такое Кинематическая вязкость?

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

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

Прибор для измерения вязкости называется вискозиметром.

Содержание 1 Вязкость газов 1.1 Вторая вязкость 2 Вязкость жидкостей 2. 1 Ньютоновские и неньютоновские жидкости 3 Вязкость аморфных материалов 4 Сила вязкого трения 5 Примечания 6 См. также 7 Ссылки 8 Литература

Вязкость газов

В кинетической теории газов коэффициент внутреннего трения вычисляется по формуле

,

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

Вторая вязкость

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

Вязкость жидкостей

Внутреннее трение жидкостей, как и газов, возникает при движении жидкости вследствие переноса импульса в направлении, перпендикулярном к направлению движения. Общий закон внутреннего трения — закон Ньютона: Коэффициент вязкости η может быть получен на основе соображений о движениях молекул.

Очевидно, что η будет тем меньше, чем меньше время t «оседлости» молекул. Эти соображения приводят к выражению для коэффициента вязкости, называемому уравнением Френкеля-Андраде: η = Ce^{w / kT}

Иная формула, представляющая коэффициент вязкости, была предложена Бачинским. Как показано, коэффициент вязкости определяется межмолекулярными силами, зависящими от среднего расстояния между молекулами; последнее определяется молярным объёмом вещества

V_M. Многочисленные эксперименты показали, что между молярным объёмом и коэффициентом вязкости существует соотношение где с и b — константы. Это эмпирическое соотношение называется формулой Бачинского.

Ньютоновские и неньютоновские жидкости

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

Вязкость аморфных материалов

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

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

Вязкое течение в аморфных материалах характеризуется отклонением от закона Аррениуса: энергия активации вязкости Q изменяется от большой величины Q_H при низких температурах (в стеклообразном состоянии) на малую величину Q_L

при высоких температурах (в жидкообразном состоянии). В зависимости от этого изменения аморфные материалы классифицируются либо как сильные, когда , или ломкие, когда . Ломкость аморфных материалов численно характеризуется параметром ломкости Доримуса : сильные материалы имеют R_D < 2, в то время как ломкие материалы имеют .

Вязкость аморфных материалов весьма точно аппроксимируется двуэкспоненциальным уравнением:

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

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

Вязкость

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

с высокой энергией активации Q_H = H_d + H_m, где H_d — энтальпия разрыва соединительных связей, то есть создания конфигуронов, а H_m — энтальпия их движения.

Это связано с тем, что при T < T_g аморфные материалы находятся в стеклообразном состоянии и имеют подавляющее большинство соединительных связей неразрушенными.

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

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

Сила вязкого трения

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

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

Примечания

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

См. также

• Уравнения Навье-Стокса

Ссылки

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

Литература

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

Кинематическая вязкость и динамическая вязкость. В чём разница?

Совместная акция с 1 октября по 18 декабря 2022 года.

Уважаемые потребители! Запросы о наличии товаров у нас на складе в Санкт-Петербурге и текущих актуальных ценах присылайте по электронной почте, звоните, присылайте по форме отправки заявок на странице «цены».

Давайте сначала разберёмся, что такое вязкость.

Вязкость – это важный параметр моторного масла. Именно вязкость масла определяет насколько быстро масло сможет прокачаться по масляным каналам к деталям двигателя и обеспечить их надлежащую смазку. Обозначают классы вязкости буквами и цифрами (соответствие SAE-сообщество автомобильных инженеров), например, 5W-40.

Так что же такое динамическая и кинематическая вязкость применительно к моторному маслу и в чём их различие?

Динамическая вязкость – характеризует силу сопротивления при перемещении одного слоя жидкости относительного другого. Применительно к моторному маслу динамическая вязкость говорит о способности масла создавать пленку необходимой толщины между трущимися деталями двигателя (например, поршень-цилиндр) и определяется при температуре 150оС, а также отвечает за его низкотемпературные свойства.

Кинематическая вязкость – показатель, который характеризует текучесть моторного масла. От значения кинематической вязкости зависит создание давления в масляной системе двигателя.

А теперь давайте разберёмся на конкретном примере и посмотрим на маркировку класса вязкости для всесезонного моторного масла, например, 5W-40.

Латинская буква «W» говорит нам о поведении масла при низких температурах окружающего воздуха, за что в большей степени отвечает динамическая вязкость. Чем ниже значение перед буквой «W», тем менее вязким является масло, тем меньше необходима нагрузка для проворачивания коленчатого вала двигателя и тем быстрее масло сможет прокачаться по масляным каналам к трущимся деталям двигателя.

Вторая цифра нам говорит о поведении масла при высоких температурах работы двигателя. В нашем случае цифра 40. При этом данная цифра не означает собой температуру, как полагают некоторые автолюбители, при которой можно использовать масло.

За поведение масла при высоких температурах отвечают как кинематическая, так и динамическая вязкость. Кинематическая вязкость – определяет прокачиваемость по масляным каналам при нормальных и высоких температурах, динамическая – толщину масляной пленки между трущимися деталями двигателя.

Чем ниже значение цифры после W, тем менее густым будет масло. Вот и получается, что с одной стороны масло быстро сможет прокачаться по масляным каналам, с другой – масляная пленка будет недостаточной толщины, что приведёт к повышенному износу. И наоборот, при высоком значении масло будет слишком вязким и не сможет прокачаться по масляным каналам, что приведёт к масляному голоданию и повышенному износу.

Поэтому очень важно — следовать рекомендациям автопроизводителей и выбирать масло соответствующего класса вязкости.

Покупая качественное моторное масло, вы можете быть уверенными, что его вязкость соответствует заявленным стандартам и спецификациям. Рекомендуем использовать проверенные временем смазочные материалы от компании «Роснефть».

Источник: ВК сообщество «Magnum», 24 августа 2022 года.

Материалы для автомобилистов

Можно ли масла для грузового транспорта заливать в легковые автомобили?
Что такое щелочное число в масле
Сульфатная зольность масла. О чём говорит этот показатель?
Внезапно увеличился расход моторного масла: одна из причин — износ ЦПГ
Почему для автомобилей с механической и автоматической коробкой передач используются разные масла?
Хитрости при замене моторного масла, о которых мало кто знает
Можно ли перейти на российское моторное масло на иномарках
Что означает «ПАО» и чем это масло отличается от других?
Классификация моторных масел по АСЕА
Пять способов победить «масложор» двигателя без капитального ремонта
Пламенный мотор: Какое масло лучше заливать в двигатель
Чем вредна постоянная доливка моторного масла
Как легче завестись в мороз: дело еще и в масле!
Когда масло в моторе автомобиля нужно менять чаще, чем рекомендовано
Три причины перевести автомобиль на отечественное моторное масло
Мифы о моторных маслах
Как можно нечаянно «убить» мотор автомобиля: семь ошибок
По каким признакам определяют, что пора менять масло в машине?
Каталог смазочных материалов «Роснефть» для легкового транспорта
Рекомендации по выбору масла для легкового транспорта

Объяснение кинематической вязкости | Смазка машин

Что такое Кинематическая вязкость?

Кинематическая вязкость — это мера внутреннего сопротивления жидкости течению под действием гравитационных сил. Он определяется путем измерения времени в секундах, необходимого для того, чтобы фиксированный объем жидкости протекал на известное расстояние под действием силы тяжести через капилляр в калиброванном вискозиметре при точно контролируемой температуре.

Это значение преобразуется в стандартные единицы, такие как сантистоксы (сСт) или квадратные миллиметры в секунду. Отчет о вязкости действителен только в том случае, если также указана температура, при которой проводилось испытание, например, 23 сСт при 40°C.

Из всех тестов, используемых для анализа отработанного масла, ни один из них не обеспечивает лучшей воспроизводимости или постоянства теста, чем вязкость. Точно так же нет свойства, более важного для эффективной смазки компонентов, чем вязкость базового масла. Однако вязкость — это нечто большее, чем кажется на первый взгляд. Вязкость может быть измерена и зарегистрирована как динамическая (абсолютная) вязкость или как кинематическая вязкость. Их легко спутать, но они существенно отличаются.

Большинство используемых лабораторий по анализу масла измеряют и сообщают о кинематической вязкости. Напротив, большинство местных вискозиметров измеряют динамическую вязкость, но запрограммированы на оценку и отчет о кинематической вязкости, поэтому сообщаемые измерения вязкости отражают кинематические числа, сообщаемые большинством лабораторий и поставщиков смазочных масел.

Учитывая важность анализа вязкости в сочетании с растущей популярностью приборов для анализа нефти на месте, используемых для проверки и дополнения анализа масла в лаборатории за пределами площадки, очень важно, чтобы аналитики нефти понимали разницу между измерениями динамической и кинематической вязкости.

Вообще говоря, вязкость — это сопротивление жидкости течению (напряжение сдвига) при данной температуре. Иногда вязкость ошибочно называют толщиной (или весом). Вязкость не является мерой измерения, поэтому называть высоковязкую нефть густой, а менее вязкую — тонкой, вводит в заблуждение.

Точно так же бессмысленно сообщать о вязкости для целей отслеживания тенденций без ссылки на температуру. Температура должна быть определена для интерпретации показаний вязкости. Обычно вязкость указывается при 40°C и/или 100°C или при обеих температурах, если требуется индекс вязкости.

Уравнение кинематической вязкости

Для выражения вязкости используется несколько инженерных единиц, но наиболее распространенными на сегодняшний день являются сантистокс (сСт) для кинематической вязкости и сантипуаз (сП) для динамической (абсолютной) вязкости. Кинематическая вязкость в сСт при 40°C является основой для системы оценки кинематической вязкости ISO 3448, что делает ее международным стандартом. Другие распространенные системы кинематической вязкости, такие как универсальные секунды Сейболта (SUS) и система оценок SAE, могут быть связаны с измерением вязкости в сСт при температуре 40°C или 100°C.

Измерение кинематической вязкости

Кинематическая вязкость измеряется путем определения времени, необходимого маслу для прохождения через отверстие капилляра под действием силы тяжести (рис. 1). Отверстие трубки кинематического вискозиметра создает постоянное сопротивление потоку. Доступны капилляры разного размера для поддержки жидкостей различной вязкости.

Время, необходимое для прохождения жидкости через капиллярную трубку, можно преобразовать в кинематическую вязкость с помощью простой калибровочной константы, предусмотренной для каждой трубки. Доминирующей процедурой измерения кинематической вязкости является ASTM D445, которую часто модифицируют в лаборатории по анализу отработанного масла, чтобы сэкономить время и сделать тестовые измерения более эффективными.

Рисунок 1. Капиллярный вискозиметр с U-образной трубкой

Измерение динамической вязкости (абсолютная вязкость)

Динамическая вязкость измеряется как сопротивление потоку, когда внешняя и контролируемая сила (насос, сжатый воздух и т. д.) проталкивает масло через капилляр (ASTM D4624), или тело проталкивается через жидкость под действием внешней и контролируемой силы, такой как шпиндель с приводом от двигателя. В любом случае измеряется сопротивление течению (или сдвигу) в зависимости от приложенной силы, что отражает внутреннее сопротивление образца приложенной силе или его динамическую вязкость.

Существует несколько типов и вариантов исполнения абсолютных вискозиметров. Вращательный метод Брукфилда, показанный на рисунке 2, является наиболее распространенным. Измерение абсолютной вязкости использовалось для исследовательских целей, контроля качества и анализа смазки в области смазки машин.

Рис. 2. Ротационный вискозиметр ASTM D2983

Процедуры тестирования динамической вязкости в лаборатории традиционным методом Брукфилда определены ASTM D2983, D6080 и другими. Однако динамическая вязкость становится все более распространенной при анализе отработанного масла, потому что большинство вискозиметров, продаваемых сегодня на рынке, измеряют динамическую вязкость, а не кинематическую вязкость. Поставщиками динамических вискозиметров на месте являются компании Anton Paar, Kittiwake и Spectro Scientific.

Вообще говоря, кинематическая вязкость (сСт) связана с абсолютной вязкостью (сП) как функция удельного веса жидкости (SG) в соответствии с уравнениями на рисунке 3.

Рисунок 3. Уравнения вязкости

Какими бы простыми и элегантными ни выглядели эти уравнения, они справедливы только для так называемых ньютоновских жидкостей. Кроме того, удельный вес жидкости должен оставаться постоянным в течение периода тренда. Ни одно из этих условий нельзя считать постоянным при анализе отработанного масла, поэтому аналитик должен знать об условиях, при которых могут возникать отклонения.

Кинематическая вязкость: ньютоновские и неньютоновские жидкости

Ньютоновская жидкость — это жидкость, которая сохраняет постоянную вязкость при всех скоростях сдвига (напряжение сдвига линейно зависит от скорости сдвига). Эти жидкости называются ньютоновскими, потому что они следуют оригинальной формуле, установленной сэром Исааком Ньютоном в его законе гидромеханики. Однако некоторые жидкости ведут себя иначе. Обычно их называют неньютоновскими жидкостями. К ньютоновским жидкостям относятся газы, вода, масло, бензин и спирт.

Группа неньютоновских жидкостей, называемая тиксотропной, представляет особый интерес для анализа отработанного масла, поскольку вязкость тиксотропной жидкости уменьшается по мере увеличения скорости сдвига. Вязкость тиксотропной жидкости увеличивается по мере уменьшения скорости сдвига. Для тиксотропных жидкостей время схватывания может увеличить кажущуюся вязкость, как и в случае консистентной смазки. Примеры неньютоновских жидкостей включают:

• Жидкости, загущающие при сдвиге: вязкость увеличивается по мере увеличения скорости сдвига. Например, кукурузный крахмал, если его поместить в воду и перемешать, со временем становится гуще.
• Жидкости, разжижающие при сдвиге: вязкость уменьшается по мере увеличения скорости сдвига. Краска для стен — хороший тому пример. Когда вы размешиваете краску, она становится более жидкой.
• Тиксотропные жидкости: становятся менее вязкими при перемешивании. Типичными примерами этого являются томатный кетчуп и йогурт. После взбалтывания они становятся более жидкими. Когда их оставляют в покое, они возвращаются в гелеобразное состояние.
• Реопектические жидкости: становятся более вязкими при взбалтывании. Типичным примером этого являются чернила для принтера.

Кинематическая вязкость: ньютоновские и неньютоновские жидкости
Ньютоновские жидкости	Неньютоновские жидкости
Газы	Жидкости, загущающие при сдвиге (более высокая скорость сдвига, более высокая вязкость)
Вода	Жидкости, разжижающие сдвиг (более высокая скорость сдвига, более низкая вязкость)
Масло	Тиксотропные жидкости (становятся менее вязкими при перемешивании)
Бензин	Реопектические жидкости (становятся более вязкими при взбалтывании)
Алкоголь

Кинематическая вязкость: практический пример

Представьте, что перед вами две баночки – одна с майонезом, другая с медом. Прикрепив обе банки к поверхности стола с помощью липучки, представьте, что вы погружаете одинаковые ножи для масла в каждую из жидкостей под одним и тем же углом и на одинаковую глубину. Представьте, что вы перемешиваете две жидкости, вращая ножи с одинаковой скоростью вращения и сохраняя одинаковый угол атаки.

Какую из двух жидкостей было труднее размешать? Ваш ответ должен быть медом, который намного сложнее размешать, чем майонез. Теперь представьте, что банки отсоединяются от липучки на столе и переворачиваются на бок. Что быстрее вытечет из банки, мёд или майонез? Ваш ответ должен быть медом; майонез вообще не потечет, если перевернуть банку на бок.

Какая жидкость более вязкая, мед или майонез? Если вы сказали майонез, вы правы… по крайней мере частично. Точно так же, если вы сказали «мед», вы частично правы. Причина кажущейся аномалии в том, что при вращении ножа в обоих веществах скорость сдвига различается, а поворот каждой банки на бок просто измеряет статическое сопротивление потоку.

Поскольку мед является ньютоновской жидкостью, а майонез неньютоновской, вязкость майонеза падает по мере увеличения скорости сдвига или при вращении ножа. Перемешивание подвергает майонез высокому напряжению сдвига, заставляя его поддаваться силовому воздействию. И наоборот, если просто поставить банку на бок, майонез подвергается низкому напряжению сдвига, что приводит к незначительному изменению вязкости или его отсутствию, поэтому он имеет тенденцию оставаться в банке.

Традиционно нельзя измерить вязкость неньютоновской жидкости. Скорее, необходимо измерить кажущуюся вязкость, при которой учитывается скорость сдвига, при которой производилось измерение вязкости. (См. рис. 4). Подобно тому, как измерения вязкости не имеют смысла, если не сообщается температура испытания, измерения кажущейся вязкости не имеют смысла, если не сообщается температура испытания и скорость сдвига.

Например, вязкость смазки никогда не указывается, а указывается кажущаяся вязкость смазки в сантипуазах (сП). (Примечание: вязкость может быть указана для базового масла, используемого для изготовления смазки, но не для готового продукта.)

Вообще говоря, жидкость является неньютоновской, если она состоит из одного вещества, взвешенного (но не растворенного химически) в основной жидкости. Для этого существуют две основные категории: эмульсии и коллоидные суспензии. Эмульсия – это стабильное физическое сосуществование двух несмешивающихся жидкостей. Майонез — это обычная неньютоновская жидкость, состоящая из яиц, эмульгированных в масло, жидкость-хозяин. Поскольку майонез не является ньютоновским, его вязкость уменьшается при приложении силы, что облегчает его намазывание.

Коллоидная суспензия состоит из твердых частиц, устойчиво взвешенных в основной жидкости. Многие краски представляют собой коллоидные суспензии. Если бы краска была ньютоновской, она либо легко растекалась бы, но растекалась при низкой вязкости, либо растекалась бы с большим трудом и оставляла следы от кисти, но не растекалась бы, если вязкость высокая.

Поскольку краска неньютоновская, ее вязкость уменьшается под действием силы кисти, но возвращается, когда кисть убирается. В результате краска относительно легко ложится, но не оставляет следов кисти и не стекает.

Динамическая и кинематическая вязкость: в чем разница

Динамическая вязкость определяет толщину пленки масла. Кинематическая вязкость — это просто удобная попытка оценить степень толщины пленки, которую может обеспечить масло, но она имеет меньшее значение, если масло неньютоновское.

Многие составы смазочных материалов и условия дают неньютоновскую жидкость, в том числе:

• Присадки, улучшающие индекс вязкости (VI) — Всесезонные моторные масла на минеральной основе (за исключением базовых масел с естественным высоким индексом вязкости) содержат упругую присадку, которая уплотняется при низких температурах и расширяется при высоких температурах в ответ на увеличение растворяющей способности жидкости. Поскольку эта молекула присадки отличается от молекул основного масла, она ведет себя неньютоновским образом.

• Загрязнение водой — Нефть и свободная вода не смешиваются, по крайней мере химически. Но при определенных обстоятельствах они будут объединяться, образуя эмульсию, очень похожую на майонез, о котором говорилось ранее. Это может подтвердить любой, кто видел масло, похожее на кофе со сливками. Хотя это может показаться нелогичным, загрязнение водой при эмульгировании масла фактически увеличивает кинематическую вязкость.

• Побочные продукты термического и окислительного разложения — Многие побочные продукты термического и окислительного разложения нерастворимы, но переносятся маслом в стабильной суспензии. Эти приостановки создают неньютоновское поведение.

• Сажа — Обычно встречающаяся в дизельных двигателях сажа представляет собой частицу, образующую коллоидную суспензию в масле. Диспергирующая присадка к маслу, предназначенная для предотвращения агломерации и роста частиц сажи, способствует образованию коллоидной суспензии.

Если бы кто-то измерил абсолютную вязкость одной из этих часто встречающихся эмульсий или коллоидов, описанных выше, с помощью абсолютного вискозиметра с переменной скоростью сдвига (например, ASTM D4741), результат измерения уменьшился бы по мере увеличения скорости сдвига, вплоть до точки стабилизации. .

Если бы эту стабилизированную абсолютную вязкость разделить на удельный вес жидкости для оценки кинематической вязкости, расчетное значение отличалось бы от измеренной кинематической вязкости. Опять же, уравнения на Рисунке 3 применимы только к ньютоновским жидкостям, а не к неньютоновским жидкостям, описанным выше, поэтому и возникает это несоответствие.

Эффекты кинематической вязкости и удельного веса

Посмотрите еще раз на уравнения на рисунке 3. Абсолютная и кинематическая вязкости ньютоновской жидкости связаны как функция удельного веса жидкости. Рассмотрим устройство на рис. 1: колба, содержащая пробу масла, которая высвобождается при устранении вакуума, а затем создает напор, который гонит масло по капиллярной трубке.

Можно ли предположить, что все жидкости будут создавать одинаковый напор? Нет, давление является функцией удельного веса жидкости или веса по отношению к весу идентичного объема воды. Большинство смазочных масел на углеводородной основе имеют удельный вес от 0,85 до 0,9.0. Однако со временем это может измениться по мере того, как масло ухудшается или загрязняется (например, гликолем, водой и металлами износа), что приводит к разнице между измерениями абсолютной и кинематической вязкости.

Рассмотрим данные, представленные в Таблице 2. Каждый из сценариев с новой нефтью идентичен, и в обоих случаях абсолютная вязкость увеличивается на 10 процентов, что обычно является критическим пределом для изменения вязкости. В сценарии A незначительное изменение удельного веса приводит к небольшой разнице между измеренной абсолютной вязкостью и кинематической вязкостью.

Этот дифференциал может немного задержать подачу сигнала о замене масла, но не вызовет большой ошибки. Однако в сценарии B разница намного больше. Здесь удельный вес значительно увеличивается, что приводит к измеренному увеличению кинематической вязкости на 1,5 процента по сравнению с увеличением на 10 процентов, измеренным абсолютным вискозиметром.

Это существенное отличие, которое может привести к тому, что аналитик определит ситуацию как не подлежащую отчету. Допущенная ошибка заключается в том, что в обоих сценариях предполагается, что жидкости остаются ньютоновскими.

Из-за множества возможностей формирования неньютоновских жидкостей истинным параметром, представляющим интерес для аналитиков масел и специалистов по смазочным материалам, должна быть абсолютная вязкость. Это то, что определяет толщину пленки жидкости и степень защиты поверхностей компонентов. В интересах экономии, простоты и того факта, что новые процедуры испытаний смазочных материалов обычно заимствованы для анализа отработанного масла, кинематическая вязкость масла является измеряемым параметром, используемым для отслеживания тенденций и принятия решений по управлению смазкой. Однако в некоторых случаях это может привести к ненужным ошибкам в определении вязкости масла.

Задача может быть сведена к простой математике. Как показывают уравнения на Рисунке 3, абсолютная и кинематическая вязкости связаны как функция удельного веса масла. Если и вязкость, и удельный вес являются динамическими, но измеряется только один из них, возникнет ошибка, и кинематическая вязкость не даст точной оценки изменения абсолютной вязкости жидкости, интересующего параметра. Величина ошибки зависит от величины изменения неизмеряемого параметра, удельного веса.

Важные выводы относительно кинематической вязкости

Из этого обсуждения измерения вязкости можно сделать следующие выводы:

• Предполагая, что лаборатория измеряет вязкость кинематическими методами, добавление измерения удельного веса к обычной программе лабораторного анализа масла поможет исключить это как переменную при оценке абсолютной вязкости по измеренной кинематической вязкости.

• При использовании локального вискозиметра не ждите полного соответствия между лабораторным кинематическим вискозиметром и местным прибором. Большинство этих устройств измеряют абсолютную вязкость (сП) и применяют алгоритм для оценки кинематической вязкости (сСт), часто сохраняя удельный вес постоянным. Рассмотрите возможность изменения результатов локального вискозиметра в сП.

  Это измеряемый параметр, который помогает отличить локальную тенденцию от тенденции данных, полученных в лаборатории с помощью кинематического вискозиметра. Не пытайтесь добиться идеального совпадения результатов измерений вязкости на месте и в лаборатории. Это бесполезно и приносит мало пользы. В лучшем случае ищите слабую корреляцию. Всегда проверяйте новое масло тем же вискозиметром, который вы используете для текущего масла.

• Учтите, что неньютоновские жидкости не обеспечивают такую ​​же защитную пленку для данной кинематической вязкости, как ньютоновские жидкости с такой же кинематической вязкостью. Поскольку вязкость неньютоновской жидкости зависит от скорости сдвига, прочность пленки ослабевает при рабочей нагрузке и скорости. Это одна из причин того, что эмульгированная вода увеличивает скорость износа таких компонентов, как подшипники качения, где прочность пленки жидкости имеет решающее значение (конечно, вода также вызывает другие механизмы износа, такие как паровая кавитация, ржавчина и водородное охрупчивание и образование пузырей).

Вязкость является важным свойством жидкости, и мониторинг вязкости необходим для анализа масла. Методы измерения динамической и кинематической вязкости могут давать очень разные результаты при тестировании отработанных масел. Убедитесь, что вы понимаете все тонкости измерения вязкости и поведения вязкой жидкости, чтобы можно было принимать точные решения по смазке.

Об авторе

Что такое кинематическая вязкость?

Последнее обновление: 11 августа 2019 г.

Что означает кинематическая вязкость?

Кинематическая вязкость жидкости представляет собой отношение вязкости жидкости к плотности жидкости. Математически выражается как:

ν = мк / ρ

, где ν — кинематическая вязкость, μ — это динамия .

Удалив фактор плотности, вязкость жидкости можно понять с точки зрения сил трения между молекулами жидкости, а не гравитационных эффектов. Кинематическая вязкость зависит от температуры.

В промышленности кинематическая вязкость играет важную роль при транспортировке жидкости и смазке. Последнее соотношение касается защиты от коррозии при выборе смазки по ее защитным качествам.

Реклама

Corrosionpedia объясняет кинематическую вязкость

Вязкость является результатом межмолекулярных сил между молекулами в жидкости. Сильно поляризованные взаимодействия, такие как водородные связи в воде или взаимодействия между большими неполярными поверхностями в вязких маслах, создают более сильные межмолекулярные силы. Чем сильнее межмолекулярная сила, тем сильнее будут слипаться молекулы при столкновении, проявляя фрикционное взаимодействие. Это межмолекулярное трение делает жидкость устойчивой к изменению формы и объясняет густые и медленные свойства высоковязких жидкостей.

Кинематическая вязкость — это не то же самое, что динамическая вязкость, хотя математически они связаны плотностью жидкости. Понимание этого различия играет роль в промышленных условиях, поскольку данные записи обычно представляются как кинематическая вязкость, но измерения на месте часто измеряются как динамическая вязкость. Необходимо соблюдать осторожность при интерпретации значений и температуры, при которой значения были измерены. Вязкость измеряют вискозиметрами. Кинематические вискозиметры определяют кинематическую вязкость, измеряя время, за которое жидкость проходит через часть капилляра.

Вязкость масел и смазочных материалов часто измеряют в промышленных условиях. Эти пленки используются для защиты оборудования от механического износа, а также могут иметь дополнительные преимущества, такие как создание барьера для коррозии.