Za određivanje kinematičke viskoznosti, viskozimetar se bira tako da vrijeme protoka naftnog proizvoda bude najmanje 200 s. Zatim se dobro opere i osuši. Uzorak ispitivanog proizvoda se filtrira kroz papirni filter. Viskozni proizvodi se zagrijavaju na 50-100°C prije filtriranja. Ako u proizvodu ima vode, osuši se natrijum sulfatom ili krupnom kuhinjskom soli, nakon čega slijedi filtriranje. Potrebna temperatura se postavlja u termostatskom uređaju. Preciznost održavanja odabrane temperature je od velike važnosti, stoga se termostatski termometar mora postaviti tako da njegov rezervoar bude približno na nivou sredine kapilare viskozimetra uz istovremeno uranjanje cijele skale. Inače, uvodi se korekcija za izbočeni stub žive pomoću formule:
^T = Bh(T1 – T2)
- B – koeficijent termičke ekspanzije radnog fluida termometra:
- za živin termometar – 0,00016
- za alkohol – 0,001
- h – visina izbočenog stuba radnog fluida termometra, izražena u podjelama skale termometra
- T1 – podešena temperatura u termostatu, °C
- T2 – temperatura ambijentalnog vazduha blizu sredine izbočenog stuba, °C.
Određivanje vremena isteka se ponavlja nekoliko puta. U skladu sa GOST 33-82, broj mjerenja se postavlja ovisno o vremenu isteka: pet mjerenja - sa vremenom isteka od 200 do 300 s; četiri - od 300 do 600 s i tri - s vremenom isteka od preko 600 s. Prilikom očitavanja potrebno je osigurati da temperatura bude konstantna i da nema mjehurića zraka.
Da biste izračunali viskoznost, odredite srednju aritmetičku vrijednost vremena protoka. U ovom slučaju se uzimaju u obzir samo ona očitavanja koja se ne razlikuju više od ± 0,3% za tačna mjerenja i ± 0,5% za tehnička mjerenja od aritmetičke sredine.
Koristite zgodan pretvarač za pretvaranje kinematičke viskoznosti u dinamičku viskoznost na mreži. Budući da omjer kinematičke i dinamičke viskoznosti ovisi o gustini, to se također mora navesti prilikom izračunavanja u kalkulatorima u nastavku.
Gustinu i viskozitet treba specificirati na istoj temperaturi.
Ako postavite gustinu na temperaturu različitu od temperature viskoziteta, to će povući neku grešku, čiji će stepen zavisiti od uticaja temperature na promenu gustine za datu supstancu.
Kalkulator za pretvaranje kinematičke viskoznosti u dinamičku viskoznost
Konverter vam omogućava da konvertujete viskozitet sa dimenzijama u centistokes [cSt] u centipoise [cP]. Imajte na umu da su numeričke vrijednosti količina sa dimenzijama [mm2/s] i [cSt] za kinematičku viskoznost i [cP] i [mPa*s] za dinamičke - jednake su jedna drugoj i ne zahtijevaju dodatni prijevod. Za ostale dimenzije koristite tabele u nastavku.
Viskoznost tečnosti
Dynamic viskozitet, ili koeficijent dinamičke viskoznosti ƞ (Newtonian), određuje se formulom:
η = r / (dv/dr),
gdje je r sila viskoznog otpora (po jedinici površine) između dva susjedna sloja tekućine, usmjerena duž njihove površine, a dv/dr je gradijent njihove relativne brzine, uzet u smjeru okomitom na smjer kretanja. Dimenzija dinamičkog viskoziteta je ML -1 T -1, njegova jedinica u CGS sistemu je pois (pz) = 1g/cm*sec=1din*sec/cm2 =100 centipoise (cps)
Kinematic viskozitet određuje se omjerom dinamičke viskoznosti ƞ prema gustoći tekućine p. Dimenzija kinematičke viskoznosti je L 2 T -1, njena jedinica u CGS sistemu je stoks (st) = 1 cm 2 /sec = 100 centistoksa (cst).
Fluidnost φ je recipročna vrijednost dinamičke viskoznosti. Ovo posljednje za tekućine opada sa padom temperature približno prema zakonu φ = A + B / T, gdje su A i B karakteristične konstante, a T označava apsolutnu temperaturu. Vrijednosti A i B za veliki broj tekućina dao je Barrer.
Tabela viskoziteta vode
Podaci Binghama i Jacksona, verificirani prema nacionalnom standardu u SAD-u i Velikoj Britaniji 1. jula 1953. godine, ƞ na 20 0 C = 1,0019 centipoise.
|
Temperatura, 0 C |
Temperatura, 0 C |
||
Tabela viskoziteta različitih tečnosti Ƞ, spz
|
Tečnost |
|||||||||
|
bromobenzen |
|||||||||
|
Mravlja kiselina |
|||||||||
|
Sumporna kiselina |
|||||||||
|
Sirćetna kiselina |
|||||||||
|
ricinusovo ulje |
|||||||||
|
Provansalsko ulje |
|||||||||
|
Ugljen disulfid |
|||||||||
|
Metil alkohol |
|||||||||
|
Etanol |
|||||||||
|
Ugljični dioksid (tečnost) |
|||||||||
|
Tetrahlorid ugljenika |
|||||||||
|
Hloroform |
|||||||||
|
Etil acetat |
|||||||||
|
Etil format |
|||||||||
|
Etil eter |
Relativni viskozitet nekih vodenih rastvora (tabela)
Pretpostavlja se da je koncentracija otopina normalna, koja sadrži jedan gram ekvivalenta otopljene tvari u 1 litri. Viskoznost date su u odnosu na viskozitet vode na istoj temperaturi.
|
Supstanca |
Temperatura, °C |
Relativni viskozitet |
Supstanca |
Temperatura, °C |
Relativni viskozitet |
|
Kalcijum hlorid |
|||||
|
Amonijum hlorid |
Sumporna kiselina |
||||
|
Kalijum jodid |
Hlorovodonična kiselina |
||||
|
Kalijum hlorid |
Kausticna soda |
Tabela viskoziteta vodenih rastvora glicerina
|
Specifična težina 25°/25°S |
Masinski procenat glicerina |
|||
Viskoznost tečnosti pri visokim pritiscima prema Bridgmanu
Tabela relativne viskoznosti vode pri visokim pritiscima
|
Pritisak kgf/cm 3 |
||||
Tabela relativne viskoznosti različitih tečnosti pri visokim pritiscima
Ƞ=1 na 30°C i pritisku 1 kgf/cm 2
|
Tečnost |
Temperatura, °C |
Pritisak kgf/cm 2 |
|||
|
Ugljen disulfid |
|||||
|
Metil alkohol |
|||||
|
Etanol |
|||||
|
Etil eter |
|||||
Viskoznost čvrstih materija (VS)
Tabela viskoziteta gasova i para
Dynamic viskozitet gasa obično se izražava u mikropoazama (mpoise). Prema kinetičkoj teoriji, viskoznost gasova treba da bude nezavisna od pritiska i da varira proporcionalno kvadratnom korenu apsolutne temperature. Prvi zaključak se pokazao općenito tačnim, s izuzetkom vrlo niskih i vrlo visokih pritisaka; drugi zaključak zahtijeva neke korekcije. Za promjenu ƞ ovisno o apsolutnoj temperaturi T, najčešće se koristi formula:
|
Plin ili para |
Sutherlandova konstanta, C |
||||||||
|
Dušikov oksid |
|||||||||
|
Kiseonik |
|||||||||
|
vodena para |
|||||||||
|
Sumpor dioksid |
|||||||||
|
Etanol |
|||||||||
|
Ugljen-dioksid |
|||||||||
|
Ugljen monoksid |
|||||||||
|
Hloroform |
|||||||||
Tabela viskoziteta nekih gasova pri visokim pritiscima (μpz)
|
Temperatura, 0 C |
Pritisak u atmosferi |
|||||
|
Ugljen-dioksid |
||||||
Viskoznost je najvažnija fizička konstanta koja karakteriše svojstva performansi kotlovskih i dizel goriva, naftnih ulja i niza drugih naftnih derivata. Vrijednost viskoziteta se koristi za procjenu mogućnosti atomizacije i pumpanja nafte i naftnih derivata.
Postoje dinamička, kinematička, uslovna i efektivna (strukturna) viskoznost.
Dinamički (apsolutni) viskozitet [μ ], ili unutrašnje trenje, je svojstvo stvarnih fluida da se odupru tangencijalnim silama smicanja. Očigledno, ovo svojstvo se manifestuje kada se tečnost kreće. Dinamički viskozitet u SI sistemu mjeri se u [N·s/m2]. To je otpor koji tečnost pokazuje tokom relativnog kretanja svoja dva sloja površine 1 m2, koji se nalaze na udaljenosti od 1 m jedan od drugog i kreću se pod uticajem vanjske sile od 1 N brzinom od 1 gospođa. S obzirom da je 1 N/m 2 = 1 Pa, dinamička viskoznost se često izražava u [Pa s] ili [mPa s]. U CGS sistemu (CGS) dimenzija dinamičke viskoznosti je [din s/m 2 ]. Ova jedinica se zove poise (1 P = 0,1 Pa s).
Faktori konverzije za izračunavanje dinamičkih [ μ ] viskozitet.
| Jedinice | Micropoise (μP) | centipoaz (cP) | Stanje ([g/cm s]) | Pa s ([kg/m s]) | kg/(m h) | kg s/m 2 |
| Micropoise (μP) | 1 | 10 -4 | 10 -6 | 10 7 | 3,6·10 -4 | 1,02·10 -8 |
| centipoaz (cP) | 10 4 | 1 | 10 -2 | 10 -3 | 3,6 | 1,02·10 -4 |
| Stanje ([g/cm s]) | 10 6 | 10 2 | 1 | 10 3 | 3,6 10 2 | 1,02·10 -2 |
| Pa s ([kg/m s]) | 10 7 | 10 3 | 10 | 1 3 | 3,6 10 3 | 1,02·10 -1 |
| kg/(m h) | 2,78 10 3 | 2,78·10 -1 | 2,78·10 -3 | 2,78·10 -4 | 1 | 2,84·10 -3 |
| kg s/m 2 | 9,81 10 7 | 9,81 10 3 | 9,81 10 2 | 9,81 10 1 | 3,53 10 4 | 1 |
Kinematički viskozitet [ν ] je količina jednaka omjeru dinamičke viskoznosti tekućine [ μ ] na svoju gustinu [ ρ ] na istoj temperaturi: ν = μ/ρ. Jedinica kinematičke viskoznosti je [m 2 /s] - kinematička viskoznost takve tečnosti, čija je dinamička viskoznost 1 N s / m 2, a gustina 1 kg / m 3 (N = kg m / s 2 ). U CGS sistemu kinematička viskoznost se izražava u [cm 2 /s]. Ova jedinica se zove Stokes (1 Stokes = 10 -4 m 2 /s; 1 cSt = 1 mm 2 /s).
Faktori konverzije za izračunavanje kinematičkih [ ν ] viskozitet.
| Jedinice | mm 2 /s (cSt) | cm 2 /s (St) | m 2 /s | m 2 /h |
| mm 2 /s (cSt) | 1 | 10 -2 | 10 -6 | 3,6·10 -3 |
| cm 2 /s (St) | 10 2 | 1 | 10 -4 | 0,36 |
| m 2 /s | 10 6 | 10 4 | 1 | 3,6 10 3 |
| m 2 /h | 2,78 10 2 | 2,78 | 2,78 10 4 | 1 |
Često se karakterišu ulja i naftni proizvodi uslovni viskozitet, što se uzima kao omjer vremena protoka 200 ml naftnog derivata kroz kalibrirani otvor standardnog viskozimetra na određenoj temperaturi [ t] do trenutka kada je isteklo 200 ml destilovane vode na temperaturi od 20°C. Uslovni viskozitet na temperaturi [ t] je označeno znakom VU, a izraženo je brojem konvencionalnih stepeni.
Uslovna viskoznost se mjeri u stepenima VU (°VU) (ako se ispitivanje provodi u standardnom viskozimetru prema GOST 6258-85), Saybolt sekundama i Redwood sekundama (ako se ispitivanje provodi na viskozimetrima Saybolt i Redwood).
Možete konvertovati viskozitet iz jednog sistema u drugi koristeći nomogram.
U naftnim dispergovanim sistemima pod određenim uslovima, za razliku od njutnovskih tečnosti, viskoznost je promenljiva vrednost koja zavisi od gradijenta brzine smicanja. U ovim slučajevima, ulja i naftni derivati se odlikuju efektivnim ili strukturnim viskozitetom:
Za ugljovodonike, viskoznost značajno zavisi od njihovog hemijskog sastava: povećava se sa povećanjem molekulske mase i tačke ključanja. Prisustvo bočnih grana u molekulima alkana i naftena i povećanje broja ciklusa takođe povećavaju viskoznost. Za različite grupe ugljovodonika, viskoznost raste u nizu alkani - areni - ciklani.
Za određivanje viskoznosti koriste se posebni standardni instrumenti - viskozimetri, koji se razlikuju po principu rada.
Kinematička viskoznost se određuje za relativno niske viskoznosti lakih naftnih derivata i ulja pomoću kapilarnih viskozimetara, čije se djelovanje zasniva na fluidnosti tečnosti kroz kapilaru u skladu sa GOST 33-2000 i GOST 1929-87 (viskozimetar tipa VPZh, Pinkevič, itd.).
Za viskozne naftne proizvode, relativni viskozitet se meri u viskozimetrima kao što su VU, Engler, itd. Tečnost teče iz ovih viskozimetara kroz kalibrirani otvor u skladu sa GOST 6258-85.
Postoji empirijski odnos između vrijednosti uslovnog °VV i kinematičkog viskoziteta:
Viskoznost najviskoznijih, strukturiranih naftnih derivata određuje se na rotacionom viskozimetru prema GOST 1929-87. Metoda se zasniva na mjerenju sile potrebne za rotaciju unutrašnjeg cilindra u odnosu na vanjski kada se prostor između njih napuni ispitnom tekućinom na temperaturi t.
Pored standardnih metoda za određivanje viskoznosti, ponekad se u istraživačkim radovima koriste i nestandardne metode koje se zasnivaju na mjerenju viskoziteta po vremenu pada kalibracijske kuglice između oznaka ili po vremenu prigušenja vibracija čvrstog tijela u ispitivanju. tečnost (Heppler, Gurvič viskozimetri, itd.).
U svim opisanim standardnim metodama, viskoznost se određuje na strogo konstantnoj temperaturi, jer se njenom promjenom viskoznost značajno mijenja.
Ovisnost viskoziteta o temperaturi
Ovisnost viskoznosti naftnih derivata od temperature vrlo je važna karakteristika kako u tehnologiji prerade nafte (pumpavanje, izmjena topline, taloženje itd.), tako i u korištenju komercijalnih naftnih derivata (odvodnjavanje, pumpanje, filtriranje, podmazivanje trljajućih površina , itd.).
Kako temperatura pada, njihov viskozitet raste. Na slici su prikazane krivulje promjene viskoziteta ovisno o temperaturi za različita ulja za podmazivanje.
Zajedničko za sve uzorke ulja je prisustvo temperaturnih područja u kojima dolazi do naglog povećanja viskoznosti.
Postoji mnogo različitih formula za izračunavanje viskoziteta ovisno o temperaturi, ali najčešće korištena je Waltherova empirijska formula:
Uzimajući dvaput logaritam ovog izraza, dobijamo:
Koristeći ovu jednačinu, E. G. Semenido je sastavio nomogram na osi apscise na kojem je, radi lakšeg korištenja, ucrtana temperatura, a viskozitet na osi ordinata.
Koristeći nomogram, možete pronaći viskozitet naftnog proizvoda na bilo kojoj temperaturi ako je poznat njegov viskozitet na dvije druge temperature. U ovom slučaju, vrijednost poznatih viskoziteta je povezana pravom linijom i nastavlja se sve dok se ne siječe s temperaturnom linijom. Tačka presjeka s njim odgovara željenoj viskoznosti. Nomogram je pogodan za određivanje viskoznosti svih vrsta tečnih naftnih derivata.
Za naftna ulja za podmazivanje veoma je važno u toku rada da viskozitet što manje zavisi od temperature, jer se time osiguravaju dobra maziva svojstva ulja u širokom temperaturnom opsegu, odnosno u skladu sa Waltherovom formulom, to znači da za ulja za podmazivanje, što je niži koeficijent B, to je kvalitetnije ulje. Ovo svojstvo ulja se zove indeks viskoznosti, što je funkcija hemijskog sastava ulja. Za različite ugljikovodike, viskoznost se različito mijenja s temperaturom. Najstrmija zavisnost (velika vrijednost B) je za aromatične ugljovodonike, a najmanja za alkane. Naftenski ugljovodonici su u ovom pogledu bliski alkanima.
Postoje različite metode za određivanje indeksa viskoznosti (VI).
U Rusiji se IV određuje pomoću dvije vrijednosti kinematičke viskoznosti na 50 i 100°C (ili na 40 i 100°C - prema posebnoj tabeli Državnog komiteta za standarde).
Prilikom certificiranja ulja, IV se izračunava prema GOST 25371-97, koji predviđa određivanje ove vrijednosti prema viskozitetu na 40 i 100°C. Prema ovoj metodi, prema GOST-u (za ulja sa VI manjim od 100), indeks viskoznosti određuje se formulom:
Za sva ulja sa ν 100 ν, ν 1 I ν 3) određuju se prema tabeli GOST 25371-97 na osnovu ν 40 I ν 100 ovog ulja. Ako je ulje viskoznije ( ν 100> 70 mm 2 /s), tada se vrijednosti uključene u formulu određuju pomoću posebnih formula navedenih u standardu.
Mnogo je lakše odrediti indeks viskoznosti pomoću nomograma.
Još pogodniji nomogram za pronalaženje indeksa viskoznosti razvio je G.V. Određivanje IV se svodi na povezivanje poznatih vrijednosti viskoziteta na dvije temperature pravim linijama. Tačka preseka ovih linija odgovara željenom indeksu viskoznosti.
Indeks viskoznosti je općeprihvaćena vrijednost uključena u standarde ulja u svim zemljama svijeta. Nedostatak indeksa viskoznosti je što karakterizira ponašanje ulja samo u temperaturnom rasponu od 37,8 do 98,8 °C.
Mnogi istraživači su primijetili da gustoća i viskoznost ulja za podmazivanje u određenoj mjeri odražavaju njihov sastav ugljikovodika. Predložen je odgovarajući indikator koji povezuje gustinu i viskoznost ulja i nazvan je konstanta viskoziteta i mase (VMC). Konstanta viskoznosti-mase može se izračunati pomoću formule Yu.
U zavisnosti od hemijskog sastava VMC ulja može biti od 0,75 do 0,90, a što je veći VMC ulja, to je niži njegov indeks viskoznosti.
Pri niskim temperaturama ulja za podmazivanje dobijaju strukturu koju karakteriše granica tečenja, plastičnost, tiksotropija ili anomalija viskoziteta karakteristična za dispergovane sisteme. Rezultati određivanja viskoznosti takvih ulja zavise od njihovog prethodnog mehaničkog miješanja, kao i od brzine protoka ili oba faktora istovremeno. Strukturirana ulja, kao i drugi strukturirani naftni sistemi, ne poštuju zakon Njutnovskog protoka fluida, prema kojem bi promjena viskoziteta trebala ovisiti samo o temperaturi.
Ulje sa netaknutom strukturom ima znatno veći viskozitet nego nakon njegovog uništenja. Ako smanjite viskoznost takvog ulja uništavanjem strukture, tada će se u mirnom stanju ova struktura vratiti i viskozitet će se vratiti na svoju izvornu vrijednost. Sposobnost sistema da spontano obnovi svoju strukturu naziva se tiksotropija. Sa povećanjem brzine protoka, tačnije gradijenta brzine (presjek krivulje 1), struktura se uništava, pa se viskoznost tvari smanjuje i dostiže određeni minimum. Ovaj minimalni viskozitet ostaje na istom nivou uz naknadno povećanje gradijenta brzine (odjeljak 2) sve dok se ne pojavi turbulentno strujanje, nakon čega se viskozitet ponovo povećava (dio 3).
Zavisnost viskoziteta od pritiska
Viskoznost tečnosti, uključujući i naftne derivate, zavisi od spoljašnjeg pritiska. Promjena viskoznosti ulja s povećanjem pritiska je od velike praktične važnosti, jer u nekim jedinicama trenja mogu nastati visoki pritisci.
Ovisnost viskoznosti o tlaku za neka ulja ilustrirana je krivuljama, viskoznost ulja se parabolično mijenja s povećanjem tlaka. Pod pritiskom R može se izraziti formulom:
U naftnim uljima, viskoznost parafinskih ugljikovodika se najmanje mijenja s povećanjem tlaka, a naftenski i aromatični ugljovodonici se nešto više mijenjaju. Viskoznost visokoviskoznih naftnih derivata raste sa povećanjem pritiska više od viskoziteta naftnih derivata niskog viskoziteta. Što je temperatura viša, to se manje mijenja viskozitet s povećanjem pritiska.
Pri pritiscima od 500 - 1000 MPa, viskoznost ulja raste toliko da gube svojstva tekućine i pretvaraju se u plastičnu masu.
Za određivanje viskoznosti naftnih derivata pri visokom pritisku, D.E. Mapston je predložio formulu:
Na osnovu ove jednadžbe, D.E. Mapston je razvio nomogram, koristeći se poznatim vrijednostima, na primjer ν 0 I R, povezani su pravom linijom i očitavanje se dobija na trećoj skali.
Viskoznost smeša
Prilikom mešanja ulja često je potrebno odrediti viskozitet mješavine. Kao što su eksperimenti pokazali, aditivnost svojstava se manifestuje samo u mješavinama dvije komponente koje su vrlo bliske po viskoznosti. Kada postoji velika razlika u viskoznostima naftnih derivata koji se miješaju, viskoznost je obično manja od one izračunate po pravilu miješanja. Viskoznost mješavine ulja može se približno izračunati zamjenom viskoziteta komponenti njihovim recipročnim vrijednostima - pokretljivost (fluidnost) ψ cm:
Za određivanje viskoznosti smjese možete koristiti i različite nomograme. Najviše se koriste ASTM nomogram i Molina-Gurvich viskozigram. ASTM nomogram je baziran na Waltherovoj formuli. Molina-Gurevich nomogram je sastavljen na osnovu eksperimentalno utvrđenih viskoziteta mješavine ulja A i B, od kojih A ima viskozitet °VU 20 = 1,5, a B ima viskozitet °VU 20 = 60. Oba ulja su miješane u različitim omjerima od 0 do 100% (vol.), a viskoznost smjesa je eksperimentalno utvrđena. Nomogram prikazuje vrijednosti viskoziteta u el. jedinice i u mm 2 /s.
Viskoznost gasova i uljnih para
Viskoznost ugljikovodičnih plinova i naftnih para podliježe drugačijim zakonima nego za tekućine. Sa povećanjem temperature, viskoznost gasova raste. Ovaj obrazac na zadovoljavajući način opisuje Sutherlandova formula:
Viskozitet određuje unutrašnji otpor fluida na silu koja se primenjuje da izazove protok fluida. Postoje dvije vrste viskoziteta - apsolutna i kinematička. Prvi se najčešće koristi u kozmetici, medicini i kulinarstvu, a drugi se češće koristi u automobilskoj industriji.
Apsolutni viskozitet i kinematička viskoznost
Apsolutni viskozitet fluid, koji se naziva i dinamički, mjeri otpor sili koja uzrokuje da teče. Mjeri se bez obzira na svojstva tvari. Kinematički viskozitet, naprotiv, zavisi od gustine supstance. Za određivanje kinematičke viskoznosti, apsolutni viskozitet se dijeli sa gustinom tečnosti.
Kinematička viskoznost zavisi od temperature tečnosti, stoga je pored same viskoznosti potrebno naznačiti na kojoj temperaturi tečnost dobija takvu viskoznost. Viskoznost motornog ulja se obično mjeri na temperaturama od 40°C (104°F) i 100°C (212°F). Prilikom zamjene ulja u automobilima, automehaničari često koriste prednost svojstva ulja da postaju manje viskozna kako temperatura raste. Na primjer, da bi se uklonila maksimalna količina ulja iz motora, on se prethodno zagrije, zbog čega ulje lakše i brže istječe.
Njutnovske i nenjutnove tečnosti
Viskoznost varira različito u zavisnosti od vrste tečnosti. Postoje dvije vrste - njutnovske i nenjutnove tekućine. Njutnovske tečnosti su one čija se viskoznost menja bez obzira na silu koja ga deformiše. Sve ostale tečnosti nisu Njutnove. Zanimljive su jer se deformiraju različitim brzinama u zavisnosti od posmičnog naprezanja, odnosno deformacija se događa većom ili, obrnuto, manjom brzinom ovisno o tvari i sili koja pritiska tekućinu. Viskoznost također ovisi o ovoj deformaciji.
Kečap je klasičan primjer nenjutnovske tekućine. Dok je u boci, gotovo ga je nemoguće izbaciti malom silom. Ako, naprotiv, primijenimo veliku silu, na primjer, počnemo snažno tresti bocu, onda će kečap lako iscuriti iz nje. Dakle, veliki napon čini kečap tečnim, dok mali napon gotovo da ne utiče na njegovu tečnost. Ovo svojstvo je svojstveno samo nenjutnovskim tečnostima.
Drugi nenjutnovski fluidi, naprotiv, postaju viskozniji sa povećanjem napona. Primjer takve tečnosti je mješavina škroba i vode. Osoba može mirno trčati kroz bazen napunjen njime, ali će početi tonuti ako se zaustavi. To se događa jer je u prvom slučaju sila koja djeluje na tekućinu mnogo veća nego u drugom. Postoje nenjutnovske tekućine sa drugim svojstvima - na primjer, kod njih se viskoznost mijenja ne samo u zavisnosti od ukupne količine naprezanja, već i od vremena tokom kojeg se sila primjenjuje na fluid. Na primjer, ako je ukupni stres uzrokovan većom silom i primjenjuje se na tijelo u kratkom vremenskom periodu, umjesto da se raspoređuje na duži period sa manjom silom, tada tečnost, kao što je med, postaje manje viskozna. Odnosno, ako snažno miješate med, on će postati manje viskozan u odnosu na miješanje s manjom silom, ali duže vrijeme.
Viskozitet i podmazivanje u tehnologiji
Viskoznost je važno svojstvo tečnosti koje se koristi u svakodnevnom životu. Nauka koja proučava protok tekućina naziva se reologija i bavi se nizom tema vezanih za ovaj fenomen, uključujući i viskozitet, budući da viskoznost direktno utiče na protok različitih supstanci. Reologija obično proučava i njutnove i nenjutnove tečnosti.
Indikatori viskoznosti motornog ulja
Proizvodnja mašinskog ulja odvija se uz striktno poštovanje pravila i receptura, tako da je viskozitet ovog ulja upravo ono što je potrebno u datoj situaciji. Prije prodaje, proizvođači kontroliraju kvalitetu ulja, a mehaničari u auto-kućama provjeravaju njegovu viskoznost prije nego što ga ulije u motor. U oba slučaja mjerenja se vrše različito. Prilikom proizvodnje ulja obično se mjeri njegova kinematička viskoznost, dok mehanika, naprotiv, mjeri apsolutnu viskoznost, a zatim je pretvara u kinematičku viskoznost. U ovom slučaju koriste se različiti mjerni uređaji. Važno je znati razliku između ovih mjerenja i ne brkati kinematičku viskoznost sa apsolutnom, jer ona nisu ista.
Da bi dobili preciznija mjerenja, proizvođači motornog ulja radije koriste kinematičku viskoznost. Kinematički viskozimetri su također mnogo jeftiniji od mjerača apsolutne viskoznosti.
Za automobile je veoma važno da viskozitet motornog ulja zadovoljava standard. Kako bi autodijelovi što duže trajali potrebno je što više smanjiti trenje. Da biste to učinili, premazani su debelim slojem motornog ulja. Ulje mora biti dovoljno viskozno da ostane na površinama koje trljaju što je duže moguće. S druge strane, mora biti dovoljno fluidan da prođe kroz uljne prolaze bez primjetnog smanjenja protoka, čak i po hladnom vremenu. Odnosno, čak i na niskim temperaturama ulje ne bi trebalo ostati vrlo viskozno. Osim toga, ako je ulje previše viskozno, tada će trenje između pokretnih dijelova biti veliko, što će dovesti do povećane potrošnje goriva.
Motorno ulje je mješavina različitih ulja i aditiva, kao što su aditivi protiv pjenjenja i deterdženta. Stoga, poznavanje viskoznosti samog ulja nije dovoljno. Također je potrebno znati konačan viskozitet proizvoda, te ga po potrebi promijeniti ako ne zadovoljava prihvaćene standarde.
Promjena ulja
Korištenjem se smanjuje postotak aditiva u motornom ulju, a samo ulje postaje prljavo. Kada je kontaminacija previsoka i aditivi koji su joj dodati pregoreli, ulje postaje neupotrebljivo i mora se redovno mijenjati. Ako se to ne učini, prljavština može začepiti prolaze za ulje. Viskozitet ulja će se promijeniti i neće zadovoljiti standarde, uzrokujući razne probleme kao što su začepljeni prolazi za ulje. Neke radionice i proizvođači ulja savjetuju promjenu ulja na svakih 5 000 kilometara (3 000 milja), ali proizvođači automobila i neki automehaničari kažu da je zamjena ulja na svakih 8 000 do 24 000 kilometara (5 000 do 15 000 milja ako je auto ispravan) dovoljna stanje. Zamjena na svakih 5 000 kilometara pogodna je za starije motore, a sada su savjeti o tako čestim promjenama ulja reklamni trik koji tjera automobilske entuzijaste da kupuju više ulja i koriste usluge servisnih centara češće nego što je to stvarno potrebno.
Kako se dizajn motora poboljšava, tako se povećava i udaljenost koju vozilo može preći bez zamjene ulja. Stoga, da biste odlučili kada ćete napuniti svoj automobil novim uljem, slijedite informacije u uputama za uporabu ili web stranici proizvođača automobila. Neka vozila imaju i ugrađene senzore koji prate stanje ulja - oni su takođe zgodni za upotrebu.
Kako odabrati pravo motorno ulje
Kako ne biste pogriješili s izborom viskoznosti, pri odabiru ulja morate voditi računa za koje vremenske prilike i za koje uvjete je namijenjeno. Neka ulja su dizajnirana da rade u hladnim ili toplim uslovima, a neka su dobra u svim vremenskim uslovima. Ulja se također dijele na sintetička, mineralna i miješana. Potonji se sastoje od mješavine mineralnih i sintetičkih komponenti. Najskuplja ulja su sintetička, a najjeftinija mineralna, jer je njihova proizvodnja jeftinija. Sintetička ulja postaju sve popularnija zbog činjenice da duže traju i da njihov viskozitet ostaje nepromijenjen u širokom temperaturnom rasponu. Prilikom kupovine sintetičkog motornog ulja važno je provjeriti da li će vaš filter trajati koliko i ulje.
Promjena viskoznosti motornog ulja zbog promjena temperature se kod različitih ulja događa različito, a ta ovisnost se izražava indeksom viskoznosti, koji je obično naznačen na ambalaži. Indeks jednak nuli je za ulja čija viskoznost najviše ovisi o temperaturi. Što manje viskoznost varira s temperaturom, to bolje, zbog čega vozači preferiraju ulja s visokim indeksom viskoznosti, posebno u hladnim klimama gdje je temperaturna razlika između vrućeg motora i hladnog zraka vrlo velika. U ovom trenutku, indeks viskoznosti sintetičkih ulja je veći od indeksa mineralnih ulja. Pomešana ulja su u sredini.
Da bi viskoznost ulja duže ostala nepromijenjena, odnosno da bi se povećao indeks viskoznosti, u ulje se često dodaju različiti aditivi. Često ovi aditivi pregore prije preporučenog perioda zamjene ulja, što znači da ulje postaje manje upotrebljivo. Vozači koji koriste ulja sa takvim aditivima primorani su ili redovno provjeravati da li je koncentracija ovih aditiva u ulju dovoljna, ili često mijenjaju ulje, ili se zadovoljavaju uljem smanjenog kvaliteta. Odnosno, ulje s visokim indeksom viskoznosti nije samo skupo, već zahtijeva i stalno praćenje.
Ulje za ostala vozila i mehanizme
Zahtjevi za viskoznost ulja za druga vozila često su isti kao i za automobilska ulja, ali se ponekad razlikuju. Na primjer, zahtjevi za ulje koje se koristi za lanac bicikla su različiti. Vlasnici bicikala obično moraju birati između neviskoznog ulja koje se lako nanosi na lanac, kao što je aerosol u spreju, i viskoznog ulja koje se dobro i dugo drži za lanac. Viskozno ulje efikasno smanjuje trenje i ne ispire lanac tokom kiše, ali se brzo zaprlja jer prašina, suha trava i druga prljavština uđu u otvoreni lanac. S rijetkim uljem nema takvih problema, ali ga se mora često nanositi, a nepažljivi ili neiskusni biciklisti to ponekad ne znaju i oštete lanac i zupčanike.
Merenje viskoziteta
Za mjerenje viskoznosti koriste se uređaji koji se nazivaju reometri ili viskozimetri. Prvi se koriste za tečnosti čija se viskoznost menja u zavisnosti od uslova okoline, dok drugi rade sa bilo kojom tečnošću. Neki reometri se sastoje od cilindra koji se rotira unutar drugog cilindra. Oni mjere silu kojom tekućina u vanjskom cilindru rotira unutrašnji cilindar. U drugim reometrima tečnost se sipa na ploču, u nju se stavlja cilindar i meri se sila kojom tečnost deluje na cilindar. Postoje i druge vrste reometara, ali princip njihovog rada je sličan - oni mjere silu kojom tekućina djeluje na pokretni element ovog uređaja.
Viskozimetri mjere otpor fluida koji se kreće unutar mjernog uređaja. Da bi se to učinilo, tekućina se gura kroz tanku cijev (kapilara) i mjeri se otpor tečnosti kretanju kroz cijev. Ovaj otpor se može pronaći mjerenjem vremena koje je potrebno tekućini da se pomakne na određenu udaljenost u cijevi. Vrijeme se pretvara u viskozitet korištenjem proračuna ili tabela koje su navedene u dokumentaciji za svaki uređaj.
