برای تعیین ویسکوزیته سینماتیک، ویسکومتر به گونه ای انتخاب می شود که زمان جریان محصول روغن حداقل 200 ثانیه باشد. سپس کاملا شسته و خشک می شود. نمونه ای از محصول مورد آزمایش از طریق کاغذ صافی فیلتر می شود. محصولات ویسکوز قبل از فیلتراسیون تا دمای 50 تا 100 درجه سانتیگراد گرم می شوند. در صورت وجود آب در محصول، آن را با سولفات سدیم یا نمک خوراکی کریستالی درشت خشک می کنند و سپس فیلتر می کنند. دمای مورد نیاز در دستگاه ترموستاتیک تنظیم می شود. دقت حفظ دمای انتخاب شده از اهمیت بالایی برخوردار است، بنابراین دماسنج ترموستات باید طوری نصب شود که مخزن آن تقریباً در سطح وسط مویرگ ویسکومتر با غوطه وری همزمان کل مقیاس باشد. در غیر این صورت، اصلاحی برای ستون بیرون زده جیوه طبق فرمول ارائه می شود:
^T = Bh (T1 - T2)
- B ضریب انبساط حرارتی سیال عامل دماسنج است:
- برای یک دماسنج جیوه ای - 0.00016
- برای الکل - 0.001
- h ارتفاع ستون بیرون زده سیال کار دماسنج است که در تقسیمات مقیاس دماسنج بیان می شود.
- T1 - دمای تنظیم شده در ترموستات، درجه سانتیگراد
- T2 دمای هوای محیط نزدیک به وسط ستون بیرون زده، درجه سانتیگراد است.
تعیین زمان انقضا چندین بار تکرار می شود. مطابق با GOST 33-82، تعداد اندازه گیری ها بسته به زمان انقضا تنظیم می شود: پنج اندازه گیری - با زمان انقضا 200 تا 300 ثانیه. چهار از 300 تا 600 ثانیه و سه تا برای زمان انقضا بیش از 600 ثانیه. هنگام خواندن، لازم است که ثبات دما و عدم وجود حباب های هوا را کنترل کنید.
برای محاسبه ویسکوزیته، میانگین حسابی زمان جریان تعیین می شود. در این مورد، فقط آن دسته از قرائت هایی در نظر گرفته می شود که بیش از 0.3 ±٪ برای اندازه گیری های دقیق و ± 0.5٪ برای اندازه گیری های فنی با میانگین حسابی تفاوت ندارند.
از یک مبدل مناسب برای تبدیل ویسکوزیته سینماتیکی به پویا به صورت آنلاین استفاده کنید. از آنجایی که نسبت ویسکوزیته سینماتیکی و دینامیکی به چگالی بستگی دارد، هنگام محاسبه در ماشین حساب های زیر نیز باید نشان داده شود.
چگالی و ویسکوزیته باید در یک دما گزارش شود.
اگر چگالی را در دمایی متفاوت از دمای ویسکوزیته تنظیم کنید، مقداری خطا وجود خواهد داشت که درجه آن به تأثیر دما بر تغییر چگالی برای یک ماده معین بستگی دارد.
ماشین حساب تبدیل ویسکوزیته سینماتیک به دینامیک
مبدل به شما امکان می دهد ویسکوزیته را با ابعاد تبدیل کنید در سنتستوک [cSt] تا سانتیپواز [cP]. لطفاً توجه داشته باشید که مقادیر عددی مقادیر با ابعاد [mm2/s] و [cSt]برای ویسکوزیته سینماتیکی و [cP] و [mPa*s]برای پویا، آنها با یکدیگر برابر هستند و نیازی به ترجمه اضافی ندارند. برای ابعاد دیگر از جداول زیر استفاده کنید.
ویسکوزیته مایعات
پویا ویسکوزیته، یا ضریب ویسکوزیته دینامیکی ƞ (نیوتنی)، با فرمول تعیین می شود:
η = r / (dv/dr)،
جایی که r نیروی کشش چسبناک (در واحد سطح) بین دو لایه سیال مجاور است که در امتداد سطح آنها هدایت می شود و dv/dr گرادیان سرعت نسبی آنها است که در جهتی عمود بر جهت حرکت گرفته می شود. واحد ویسکوزیته دینامیکی ML -1 T -1 است، واحد آن در سیستم CGS پویز (pz) \u003d 1g / cm * s \u003d 1dyn * s / cm 2 \u003d 100 سانتی پویز (cps) است.
حرکتی ویسکوزیتهبا نسبت ویسکوزیته دینامیکی ƞ به چگالی سیال p تعیین می شود. ابعاد ویسکوزیته سینماتیکی L 2 T -1 است، واحد آن در سیستم CGS استوک (st) \u003d 1 سانتی متر 2 / ثانیه \u003d 100 سانتی استوک (cst) است.
سیالیت φ متقابل ویسکوزیته دینامیکی است. دومی برای مایعات با کاهش دما تقریباً طبق قانون φ \u003d A + B / T کاهش می یابد ، جایی که A و B ثابت های مشخصه هستند و T نشان دهنده دمای مطلق است. مقادیر A و B برای تعداد زیادی مایعات توسط Barrer ارائه شده است.
جدول ویسکوزیته آب
داده های بینگهام و جکسون، با استاندارد ملی در ایالات متحده آمریکا و بریتانیا در 1 ژوئیه 1953، ƞ در 20 0 С=1.0019 سانتی پویز تطبیق داده شد.
|
دما، 0 درجه سانتیگراد |
دما، 0 درجه سانتیگراد |
||
ویسکوزیته جدول مایعات مختلف Ƞ، cps
|
مایع |
|||||||||
|
بروموبنزن |
|||||||||
|
اسید فرمیک |
|||||||||
|
اسید سولفوریک |
|||||||||
|
استیک اسید |
|||||||||
|
روغن کرچک |
|||||||||
|
روغن پروانس |
|||||||||
|
دی سولفید کربن |
|||||||||
|
متیل الکل |
|||||||||
|
اتانول |
|||||||||
|
اسید کربنیک (مایع) |
|||||||||
|
تتراکلرید کربن |
|||||||||
|
کلروفرم |
|||||||||
|
اتیل استات |
|||||||||
|
اتیل فرمت |
|||||||||
|
اتیل اتر |
ویسکوزیته نسبی برخی از محلول های آبی (جدول)
غلظت محلول ها نرمال فرض می شود که در هر 1 لیتر یک گرم معادل یک املاح دارد. ویسکوزیتهدر رابطه با ویسکوزیته آب در همان دما داده می شود.
|
ماده |
دما، درجه سانتیگراد |
ویسکوزیته نسبی |
ماده |
دما، درجه سانتیگراد |
ویسکوزیته نسبی |
|
کلرید کلسیم |
|||||
|
کلرید آمونیوم |
اسید سولفوریک |
||||
|
یدید پتاسیم |
اسید هیدروکلریک |
||||
|
کلرید پتاسیم |
هیدروکسید سدیم |
ویسکوزیته جدول محلول های آبی گلیسیرین
|
وزن مخصوص 25°/25°C |
درصد وزن گلیسیرین |
|||
ویسکوزیته مایعات در فشارهای بالا از نظر بریگمن
جدول ویسکوزیته نسبی آب در فشارهای بالا
|
فشار kgf/cm 3 |
||||
جدول ویسکوزیته نسبی مایعات مختلف در فشارهای بالا
Ƞ=1 در 30 درجه سانتیگراد و فشار 1 kgf/cm2
|
مایع |
دما، درجه سانتیگراد |
فشار kgf/cm2 |
|||
|
دی سولفید کربن |
|||||
|
متیل الکل |
|||||
|
اتانول |
|||||
|
اتیل اتر |
|||||
ویسکوزیته جامدات (PV)
جدول ویسکوزیته برای گازها و بخارات
پویا ویسکوزیته گازهامعمولاً در micropoises (mpuses) بیان می شود. بر اساس تئوری جنبشی، ویسکوزیته گازها نباید به فشار و تغییر متناسب با جذر دمای مطلق بستگی داشته باشد. نتیجه گیری اول به استثنای فشارهای بسیار کم و بسیار زیاد به طور کلی صحیح است. نتیجه دوم مستلزم برخی اصلاحات است. برای تغییر ƞ بسته به دمای مطلق T، اغلب از فرمول استفاده می شود:
|
گاز یا بخار |
ثابت ساترلند، C |
||||||||
|
اکسید نیتروژن |
|||||||||
|
اکسیژن |
|||||||||
|
بخار آب |
|||||||||
|
دی اکسید گوگرد |
|||||||||
|
اتانول |
|||||||||
|
دی اکسید کربن |
|||||||||
|
مونوکسید کربن |
|||||||||
|
کلروفرم |
|||||||||
ویسکوزیته جدولی برخی از گازها در فشارهای بالا (mcpz)
|
دما، 0 درجه سانتیگراد |
فشار در اتمسفرها |
|||||
|
دی اکسید کربن |
||||||
ویسکوزیته مهمترین ثابت فیزیکی است که خواص عملیاتی دیگ و سوخت دیزل، روغن های نفتی و تعدادی دیگر از فرآورده های نفتی را مشخص می کند. مقدار ویسکوزیته برای قضاوت در مورد امکان اتمیزه شدن و قابلیت پمپاژ نفت و فرآورده های نفتی استفاده می شود.
ویسکوزیته دینامیکی، سینماتیکی، شرطی و موثر (ساختاری) وجود دارد.
ویسکوزیته دینامیک (مطلق). [μ ] یا اصطکاک داخلی، خاصیت سیالات واقعی برای مقاومت در برابر نیروهای برشی است. بدیهی است که این خاصیت با حرکت سیال خود را نشان می دهد. ویسکوزیته دینامیکی در سیستم SI با [N·s/m2] اندازه گیری می شود. این مقاومتی است که یک مایع در طی حرکت نسبی دو لایه خود با سطح 1 متر مربع، که در فاصله 1 متری از یکدیگر قرار دارند و تحت تأثیر نیروی خارجی 1 نیوتن با سرعت حرکت می کنند، اعمال می کند. 1 متر بر ثانیه با توجه به اینکه 1 N/m 2 = 1 Pa، ویسکوزیته دینامیکی اغلب در [Pas] یا [mPas] بیان می شود. در سیستم CGS (CGS)، بعد ویسکوزیته دینامیکی [dyn·s/m2] است. این واحد پویز نامیده می شود (1 P = 0.1 Pa s).
ضرایب تبدیل برای محاسبه دینامیک [ μ ] ویسکوزیته
| واحدها | میکروپویز (μP) | سانتیپویز (cP) | پویز ([g/cm s]) | Pa s ([kg/m s]) | کیلوگرم/(متر ساعت) | کیلوگرم بر متر مربع |
| میکروپویز (μP) | 1 | 10 -4 | 10 -6 | 10 7 | 3.6 10 -4 | 1.02 10 -8 |
| سانتیپویز (cP) | 10 4 | 1 | 10 -2 | 10 -3 | 3,6 | 1.02 10 -4 |
| پویز ([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 |
| کیلوگرم/(متر ساعت) | 2.78 10 3 | 2.78 10 -1 | 2.78 10 -3 | 2.78 10 -4 | 1 | 2.84 10 -3 |
| کیلوگرم بر متر مربع | 9.81 10 7 | 9.81 10 3 | 9.81 10 2 | 9.81 10 1 | 3.53 10 4 | 1 |
اصطحکاک جنبشی [ν ] مقدار برابر با نسبت ویسکوزیته دینامیکی سیال [ μ ] به تراکم آن [ ρ ] در همان دما: ν = μ/ρ. واحد ویسکوزیته سینماتیکی [m 2 / s] است - ویسکوزیته سینماتیکی چنین مایعی، ویسکوزیته دینامیکی آن 1 N s / m 2 و چگالی آن 1 کیلوگرم بر متر مکعب است (N \u003d کیلوگرم متر بر ثانیه 2). در سیستم CGS، ویسکوزیته سینماتیکی بر حسب [cm2/s] بیان می‌شود. این واحد استوک نامیده می شود (1 St = 10 -4 m 2 / s؛ 1 cSt = 1 mm 2 / s).
ضرایب تبدیل برای محاسبه سینماتیک [ ν ] ویسکوزیته
| واحدها | mm 2 /s (cSt) | سانتی متر 2 / ثانیه (خیابان) | m 2 /s | متر 2 در ساعت |
| mm 2 /s (cSt) | 1 | 10 -2 | 10 -6 | 3.6 10 -3 |
| سانتی متر 2 / ثانیه (خیابان) | 10 2 | 1 | 10 -4 | 0,36 |
| m 2 /s | 10 6 | 10 4 | 1 | 3.6 10 3 |
| متر 2 در ساعت | 2.78 10 2 | 2,78 | 2.78 10 4 | 1 |
روغن ها و فرآورده های نفتی اغلب مشخص می شوند ویسکوزیته مشروطکه به عنوان نسبت زمان خروج از سوراخ مدرج یک ویسکومتر استاندارد 200 میلی لیتر روغن در دمای معین در نظر گرفته می شود. تی] تا زمان انقضای 200 میلی لیتر آب مقطر در دمای 20 درجه سانتیگراد. ویسکوزیته اسمی در دمای [ تی] با علامت WU نشان داده می شود و با تعداد درجات متعارف نشان داده می شود.
ویسکوزیته نسبی بر حسب درجه VU (درجه VU) (اگر آزمایش در ویسکومتر استاندارد مطابق با GOST 6258-85 انجام شود)، ثانیه Saybolt و ثانیه Redwood (اگر آزمایش بر روی ویسکومتر Saybolt و Redwood انجام شود) اندازه گیری می شود.
شما می توانید ویسکوزیته را از یک سیستم به سیستم دیگر با استفاده از یک نوموگرام انتقال دهید.
در سیستم های پراکنده نفتی، تحت شرایط خاص، بر خلاف سیالات نیوتنی، ویسکوزیته متغیری است که به گرادیان نرخ برش وابسته است. در این موارد، روغن ها و فرآورده های نفتی با ویسکوزیته موثر یا ساختاری مشخص می شوند:
برای هیدروکربن ها، ویسکوزیته اساساً به ترکیب شیمیایی آنها بستگی دارد: با افزایش وزن مولکولی و نقطه جوش افزایش می یابد. وجود شاخه های جانبی در مولکول های آلکان ها و نفتن ها و افزایش تعداد چرخه ها نیز باعث افزایش ویسکوزیته می شود. برای گروه های مختلف هیدروکربن ها، ویسکوزیته در سری آلکان ها - آرن ها - سیکلان ها افزایش می یابد.
برای تعیین ویسکوزیته، از ابزارهای استاندارد ویژه استفاده می شود - ویسکومتر، که در اصل عملکرد متفاوت است.
ویسکوزیته سینماتیکی برای فرآورده‌های نفتی سبک و روغن‌های نسبتاً کم ویسکوزیته با استفاده از ویسکومترهای مویرگی تعیین می‌شود که عملکرد آن بر اساس سیالیت مایع از طریق مویین مطابق با GOST 33-2000 و GOST 1929-87 (ویسکومتر نوع VPZh، Pinkevich) است. ، و غیره.).
برای فرآورده های نفتی ویسکوزیته، ویسکوزیته نسبی با ویسکومترهایی مانند VU، Engler و غیره اندازه گیری می شود. خروج مایع در این ویسکومترها از طریق یک سوراخ مدرج مطابق با GOST 6258-85 انجام می شود.
یک رابطه تجربی بین مقادیر °VU معمولی و ویسکوزیته سینماتیکی وجود دارد:
ویسکوزیته ویسکوزیته ترین و ساختار یافته ترین فرآورده های نفتی بر اساس ویسکومتر چرخشی مطابق با GOST 1929-87 تعیین می شود. این روش بر اساس اندازه گیری نیروی لازم برای چرخش سیلندر داخلی نسبت به سیلندر بیرونی هنگام پر کردن فضای بین آنها با مایع آزمایش در یک دما است. تی.
علاوه بر روش های استاندارد برای تعیین ویسکوزیته، گاهی اوقات از روش های غیر استاندارد در کارهای تحقیقاتی استفاده می شود که بر اساس اندازه گیری ویسکوزیته در زمان قرار گرفتن توپ کالیبراسیون بین علامت ها یا زمان فروپاشی ارتعاشات جسم جامد در مایع آزمایش است. (ویسکومترهای گپلر، گورویچ و غیره).
در تمام روش های استاندارد توصیف شده، ویسکوزیته در دمای کاملاً ثابت تعیین می شود، زیرا ویسکوزیته با تغییر آن به طور قابل توجهی تغییر می کند.
ویسکوزیته در مقابل دما
وابستگی ویسکوزیته فرآورده های نفتی به دما یک مشخصه بسیار مهم هم در فناوری پالایش نفت (پمپ زدن، تبادل حرارت، ته نشینی و غیره) و هم در استفاده از فرآورده های نفتی تجاری (زهکشی، پمپاژ، فیلتر کردن، روانکاری سطوح مالشی) است. ، و غیره.).
با کاهش دما، ویسکوزیته آنها افزایش می یابد. شکل منحنی های ویسکوزیته در مقابل دما را برای روغن های روان کننده مختلف نشان می دهد.
وجود مناطق دمایی که در آنها افزایش شدید ویسکوزیته رخ می دهد، مشترک در همه نمونه های روغن است.
فرمول های مختلفی برای محاسبه ویسکوزیته به عنوان تابعی از دما وجود دارد، اما رایج ترین فرمول مورد استفاده، فرمول تجربی والتر است:
با دو بار گرفتن لگاریتم این عبارت، به دست می آید:
طبق این معادله، E. G. Semenido یک نوموگرام بر روی محور آبسیسا تهیه کرد که برای سهولت استفاده، دما و ویسکوزیته بر روی محور ارتین رسم می شود.
با استفاده از یک نوموگرام، در صورتی که ویسکوزیته یک فرآورده نفتی در دو دمای دیگر مشخص باشد، می‌توانید ویسکوزیته آن را در هر دمای معینی پیدا کنید. در این حالت مقدار ویسکوزیته های شناخته شده توسط یک خط مستقیم به هم متصل می شود و تا زمانی که با خط دما قطع می شود ادامه می یابد. نقطه تقاطع با آن با ویسکوزیته مورد نظر مطابقت دارد. نوموگرام برای تعیین ویسکوزیته انواع فرآورده های نفتی مایع مناسب است.
برای روغن های روان کننده نفت، در حین کار بسیار مهم است که ویسکوزیته تا حد ممکن به دما وابسته باشد، زیرا این امر خواص روانکاری خوب روغن را در یک محدوده دمایی وسیع تضمین می کند، یعنی مطابق با فرمول والتر، این بدان معنی است که برای روغن های روان کننده، هر چه ضریب B کمتر باشد، کیفیت روغن بالاتر است. این خاصیت روغن ها نامیده می شود شاخص ویسکوزیتهکه تابعی از ترکیب شیمیایی روغن است. برای هیدروکربن های مختلف، ویسکوزیته با دما به روش های مختلف تغییر می کند. شدیدترین وابستگی (مقدار بزرگ B) برای هیدروکربن های معطر، و کوچکترین - برای آلکان ها. هیدروکربن های نفتنی از این نظر به آلکان ها نزدیک هستند.
روش های مختلفی برای تعیین شاخص ویسکوزیته (VI) وجود دارد.
در روسیه، VI با دو مقدار ویسکوزیته سینماتیک در 50 و 100 درجه سانتیگراد (یا در 40 و 100 درجه سانتیگراد - طبق جدول ویژه کمیته دولتی استانداردها) تعیین می شود.
هنگام تأیید روغن ها، IV طبق GOST 25371-97 محاسبه می شود که تعیین این مقدار را با ویسکوزیته در 40 و 100 درجه سانتیگراد فراهم می کند. طبق این روش، با توجه به GOST (برای روغن هایی با VI کمتر از 100)، شاخص ویسکوزیته با فرمول تعیین می شود:
برای همه روغن ها با v 100 ν, v 1و v 3) بر اساس جدول GOST 25371-97 بر اساس تعیین می شود v 40و v 100این روغن اگر روغن چسبناک تر باشد ( v 100> 70 mm 2 / s)، سپس مقادیر موجود در فرمول با فرمول های خاص ارائه شده در استاندارد تعیین می شود.
تعیین شاخص ویسکوزیته از نوموگرام ها بسیار ساده تر است.
یک نوموگرام حتی راحت تر برای یافتن شاخص ویسکوزیته توسط G. V. Vinogradov ایجاد شد. تعریف VI به اتصال مقادیر ویسکوزیته شناخته شده در دو دما با خطوط مستقیم کاهش می یابد. نقطه تلاقی این خطوط با شاخص ویسکوزیته مورد نظر مطابقت دارد.
شاخص ویسکوزیته یک مقدار پذیرفته شده است که در استانداردهای روغن در تمام کشورهای جهان گنجانده شده است. نقطه ضعف شاخص ویسکوزیته این است که رفتار روغن را فقط در محدوده دمایی 37.8 تا 98.8 درجه سانتیگراد مشخص می کند.
بسیاری از محققان متوجه شده اند که چگالی و ویسکوزیته روغن های روان کننده تا حدی منعکس کننده ترکیب هیدروکربنی آنها است. یک شاخص مربوطه پیشنهاد شد که چگالی و ویسکوزیته روغن ها را به هم مرتبط می کند و ثابت ویسکوزیته جرم (VMC) نامیده می شود. ثابت ویسکوزیته جرم را می توان با فرمول Yu.A. Pinkevich محاسبه کرد:
بسته به ترکیب شیمیایی روغن VMK می تواند از 0.75 تا 0.90 باشد و هر چه روغن VMK بالاتر باشد شاخص ویسکوزیته آن کمتر است.
در دماهای پایین، روغن های روان کننده ساختاری به دست می آورند که با استحکام تسلیم، پلاستیسیته، تیکسوتروپی یا ناهنجاری ویسکوزیته مشخص می شود که مشخصه سیستم های پراکنده است. نتایج تعیین ویسکوزیته چنین روغن هایی به اختلاط مکانیکی اولیه آنها و همچنین به سرعت جریان یا به هر دو عامل به طور همزمان بستگی دارد. روغن های ساختاریافته مانند سایر سیستم های نفتی ساختاریافته از قانون جریان سیال نیوتنی پیروی نمی کنند که طبق آن تغییر ویسکوزیته فقط به دما بستگی دارد.
یک روغن با ساختار شکست ناپذیر ویسکوزیته به طور قابل توجهی بالاتر از پس از تخریب آن است. اگر ویسکوزیته چنین روغنی با تخریب ساختار کاهش یابد، در حالت آرام این ساختار بازسازی می شود و ویسکوزیته به مقدار اولیه خود باز می گردد. توانایی یک سیستم برای بازگرداندن خود به خود ساختار خود نامیده می شود تیکسوتروپی. با افزایش سرعت جریان، به طور دقیق تر، گرادیان سرعت (قسمت منحنی 1) ساختار تخریب می شود و بنابراین ویسکوزیته ماده کاهش می یابد و به حداقل معینی می رسد. این حداقل ویسکوزیته حتی با افزایش بعدی در گرادیان سرعت (بخش 2) در همان سطح باقی می ماند تا زمانی که یک جریان آشفته ظاهر شود، پس از آن ویسکوزیته دوباره افزایش می یابد (بخش 3).
ویسکوزیته در مقابل فشار
ویسکوزیته مایعات از جمله فرآورده های نفتی به فشار خارجی بستگی دارد. تغییر ویسکوزیته روغن ها با افزایش فشار از اهمیت عملی بالایی برخوردار است، زیرا فشارهای بالا می تواند در برخی از واحدهای اصطکاک رخ دهد.
وابستگی ویسکوزیته به فشار برای برخی از روغن ها با منحنی ها نشان داده می شود، ویسکوزیته روغن ها با افزایش فشار در طول یک سهمی تغییر می کند. تحت فشار آرمی توان آن را با فرمول بیان کرد:
در روغن‌های نفتی، ویسکوزیته هیدروکربن‌های پارافینی با افزایش فشار کمتر از همه تغییر می‌کند و کمی نفتنیک و آروماتیک‌تر می‌شود. ویسکوزیته محصولات نفتی با ویسکوزیته بالا با افزایش فشار بیشتر از ویسکوزیته محصولات کم ویسکوزیته افزایش می یابد. هر چه دما بیشتر باشد، ویسکوزیته با افزایش فشار کمتر تغییر می کند.
در فشارهای 500 - 1000 مگاپاسکال، ویسکوزیته روغن ها به قدری افزایش می یابد که خاصیت مایع خود را از دست می دهند و به جرم پلاستیک تبدیل می شوند.
برای تعیین ویسکوزیته فرآورده های نفتی در فشار بالا، D.E. Mapston فرمول را پیشنهاد کرد:
بر اساس این معادله، D.E. Mapston یک نوموگرام ایجاد کرد که برای مثال از مقادیر شناخته شده استفاده می کرد. ν 0 و آر، توسط یک خط مستقیم به هم متصل می شوند و قرائت در مقیاس سوم به دست می آید.
ویسکوزیته مخلوط ها
هنگام ترکیب روغن ها، اغلب لازم است که ویسکوزیته مخلوط ها تعیین شود. همانطور که آزمایش ها نشان داده اند، افزودنی بودن خواص فقط در مخلوطی از دو جزء که از نظر ویسکوزیته بسیار مشابه هستند آشکار می شود. با تفاوت زیاد در ویسکوزیته محصولات نفتی مخلوط، به عنوان یک قاعده، ویسکوزیته کمتر از مقدار محاسبه شده طبق قانون اختلاط است. به طور تقریبی، ویسکوزیته مخلوط روغن ها را می توان محاسبه کرد اگر ویسکوزیته اجزا را با متقابل آنها جایگزین کنیم - تحرک (سیالیت) ψ cm:
برای تعیین ویسکوزیته مخلوط ها می توان از نوموگرام های مختلفی نیز استفاده کرد. نوموگرام ASTM و ویسکوزیگرام مولین-گورویچ بیشترین کاربرد را پیدا کرده اند. نوموگرام ASTM بر اساس فرمول Walther است. نوموگرام مولین-گورویچ بر اساس ویسکوزیته های تجربی مخلوطی از روغن های A و B، که A دارای ویسکوزیته 1.5 = VU 20 و B دارای ویسکوزیته 60 = VU 20 است، گردآوری شده است. روغن ها در نسبت های مختلف از 0 تا 100٪ (حجم) مخلوط شدند و ویسکوزیته مخلوط ها به صورت تجربی تعیین شد. نوموگرام مقادیر ویسکوزیته را بر حسب واحد نشان می دهد. واحدها و در mm 2 / s.
ویسکوزیته گازها و بخارات نفت
ویسکوزیته گازهای هیدروکربنی و بخارات نفت تابع قوانین دیگری غیر از مایعات است. با افزایش دما، ویسکوزیته گازها افزایش می یابد. این الگو به طور رضایت بخشی با فرمول ساترلند توصیف شده است:
ویسکوزیته مقاومت داخلی یک سیال را در برابر نیرویی که برای جریان دادن آن سیال به کار می رود اندازه گیری می کند. ویسکوزیته دو نوع است - مطلق و سینماتیک. اولی معمولا در لوازم آرایشی، پزشکی و آشپزی استفاده می شود و دومی بیشتر در صنعت خودرو استفاده می شود.
ویسکوزیته مطلق و ویسکوزیته سینماتیکی
ویسکوزیته مطلقسیال که دینامیک نیز نامیده می شود، مقاومت در برابر نیرویی که آن را به جریان می اندازد اندازه گیری می کند. بدون توجه به خواص ماده اندازه گیری می شود. اصطحکاک جنبشیبرعکس، به چگالی ماده بستگی دارد. برای تعیین ویسکوزیته سینماتیکی، ویسکوزیته مطلق بر چگالی آن سیال تقسیم می شود.
ویسکوزیته سینماتیکی به دمای مایع بستگی دارد، بنابراین، علاوه بر خود ویسکوزیته، باید مشخص شود که مایع در چه دمایی چنین ویسکوزیته ای را به دست می آورد. ویسکوزیته روغن موتور معمولاً در دمای 40 درجه سانتیگراد (104 درجه فارنهایت) و 100 درجه سانتیگراد (212 درجه فارنهایت) اندازه گیری می شود. در طول تعویض روغن در خودروها، مکانیک‌های خودرو اغلب از خاصیت روغن‌ها استفاده می‌کنند تا با افزایش دما، چسبناک‌تر شوند. به عنوان مثال، برای حذف حداکثر مقدار روغن از موتور، آن را از قبل گرم می کنند، در نتیجه روغن راحت تر و سریعتر خارج می شود.
سیالات نیوتنی و غیر نیوتنی
ویسکوزیته بسته به نوع مایع به طرق مختلف متفاوت است. دو نوع وجود دارد - سیالات نیوتنی و غیر نیوتنی. سیالات نیوتنی مایعاتی هستند که ویسکوزیته آنها بدون توجه به نیرویی که آن را تغییر شکل می دهد تغییر می کند. تمام مایعات دیگر غیر نیوتنی هستند. آنها از این جهت جالب هستند که بسته به تنش برشی با سرعت‌های متفاوتی تغییر شکل می‌دهند، یعنی تغییر شکل با سرعت بالاتر یا برعکس، بسته به ماده و نیرویی که به مایع وارد می‌شود، رخ می‌دهد. ویسکوزیته نیز به این تغییر شکل بستگی دارد.
سس کچاپ یک نمونه کلاسیک از مایعات غیر نیوتنی است. در حالی که در بطری است، بیرون آوردن آن با نیروی کمی تقریبا غیرممکن است. اگر برعکس، نیروی زیادی اعمال کنیم، مثلاً بطری را به شدت تکان دهیم، سس کچاپ به راحتی از آن خارج می شود. بنابراین، یک استرس زیاد سس کچاپ را مایع می کند و یک استرس کوچک تقریباً هیچ تأثیری بر روان بودن آن ندارد. این ویژگی منحصر به سیالات غیر نیوتنی است.
برعکس، سایر سیالات غیر نیوتنی با افزایش تنش، چسبناک تر می شوند. نمونه ای از این مایع مخلوطی از نشاسته و آب است. یک فرد می تواند با خیال راحت از میان استخری پر از آن بدود، اما اگر متوقف شود شروع به غرق شدن می کند. زیرا در حالت اول نیروی وارد بر سیال بسیار بیشتر از حالت دوم است. سیالات غیر نیوتنی با ویژگی های دیگر وجود دارد - به عنوان مثال، در آنها، ویسکوزیته نه تنها بسته به مقدار کل تنش، بلکه به زمانی که در طی آن نیرو بر مایع وارد می شود، متفاوت است. به عنوان مثال، اگر استرس کلی ناشی از یک نیروی بیشتر باشد و برای مدت کوتاهی روی بدن اثر بگذارد، به جای اینکه در مدت زمان طولانی‌تری با نیروی کمتر توزیع شود، در این صورت مایعی مانند عسل، چسبناک‌تر می‌شود. یعنی اگر عسل را به شدت هم بزنید، در مقایسه با هم زدن با نیروی کمتر، اما برای مدت طولانی تر، لزجش کمتر می شود.
ویسکوزیته و روانکاری در مهندسی
ویسکوزیته یکی از ویژگی های مهم مایعات است که در زندگی روزمره استفاده می شود. علمی که سیالیت مایعات را مطالعه می کند رئولوژی نامیده می شود و به تعدادی از موضوعات مرتبط با این پدیده از جمله ویسکوزیته اختصاص دارد، زیرا ویسکوزیته مستقیماً بر سیالیت مواد مختلف تأثیر می گذارد. رئولوژی به طور کلی سیالات نیوتنی و غیر نیوتنی را مطالعه می کند.
نشانگر ویسکوزیته روغن موتور
تولید روغن موتور با رعایت دقیق قوانین و دستور العمل ها صورت می گیرد، به طوری که ویسکوزیته این روغن دقیقاً همان چیزی است که در شرایط خاص مورد نیاز است. قبل از فروش، تولید کنندگان کیفیت روغن را کنترل می کنند و مکانیک ها در نمایندگی های خودرو قبل از ریختن آن در موتور، ویسکوزیته آن را بررسی می کنند. در هر دو مورد، اندازه گیری ها متفاوت انجام می شود. در تولید روغن معمولاً ویسکوزیته سینماتیکی آن اندازه گیری می شود و مکانیک برعکس ویسکوزیته مطلق را اندازه گیری می کند و سپس آن را به سینماتیک تبدیل می کند. در این مورد از دستگاه های اندازه گیری مختلف استفاده می شود. مهم است که تفاوت بین این اندازه‌گیری‌ها را بدانید و ویسکوزیته سینماتیکی را با ویسکوزیته مطلق اشتباه نگیرید، زیرا آنها یکسان نیستند.
برای اندازه گیری دقیق تر، سازندگان روغن موتور ترجیح می دهند از ویسکوزیته سینماتیک استفاده کنند. ویسکوزیته سنج های سینماتیکی نیز بسیار ارزان تر از ویسکوزیته متر مطلق هستند.
برای خودروها، درست بودن ویسکوزیته روغن در موتور بسیار مهم است. برای اینکه قطعات خودرو تا حد ممکن دوام بیاورند، اصطکاک باید تا حد امکان کاهش یابد. برای این کار آنها را با یک لایه ضخیم روغن موتور می پوشانند. روغن باید به اندازه ای چسبناک باشد که تا حد امکان روی سطوح مالشی باقی بماند. از طرف دیگر، باید به اندازه ای سیال باشد که حتی در هوای سرد، بدون کاهش محسوس در سرعت جریان، از مسیرهای روغن عبور کند. یعنی حتی در دماهای پایین، روغن باید خیلی چسبناک باقی بماند. علاوه بر این، اگر روغن بیش از حد چسبناک باشد، اصطکاک بین قطعات متحرک زیاد می شود که منجر به افزایش مصرف سوخت می شود.
روغن موتور مخلوطی از روغن ها و مواد افزودنی مختلف مانند مواد افزودنی ضد کف و مواد شوینده است. بنابراین، دانستن ویسکوزیته خود روغن کافی نیست. همچنین باید ویسکوزیته نهایی محصول را دانست و در صورت عدم رعایت استانداردهای پذیرفته شده، آن را تغییر داد.
تعویض روغن
با استفاده، درصد مواد افزودنی در روغن موتور کاهش می یابد و خود روغن کثیف می شود. هنگامی که آلودگی بیش از حد زیاد باشد و مواد افزودنی به آن بسوزد، روغن غیر قابل استفاده می شود، بنابراین باید مرتباً تعویض شود. اگر این کار انجام نشود، کثیفی می تواند کانال های روغن را مسدود کند. ویسکوزیته روغن تغییر می کند و استانداردها را برآورده نمی کند و باعث ایجاد مشکلات مختلفی مانند گرفتگی مسیرهای روغن می شود. برخی از تعمیرگاه ها و تولیدکنندگان روغن توصیه می کنند روغن را هر 5000 کیلومتر (3000 مایل) تعویض کنید، اما خودروسازان و برخی از مکانیک های خودرو می گویند که تعویض روغن هر 8000 تا 24000 کیلومتر (5000 تا 15000 مایل) در صورتی که خودرو در شرایط خوبی باشد کافی است. شرایط خوب تعویض هر 5000 کیلومتر برای موتورهای قدیمی مناسب است و در حال حاضر توصیه برای چنین تعویض مکرر روغن یک ترفند تبلیغاتی است که علاقه مندان به خودرو را مجبور می کند روغن بیشتری بخرند و بیشتر از آنچه واقعاً لازم است به مراکز خدمات مراجعه کنند.
با بهبود طراحی موتور، مسافتی که خودرو بدون تعویض روغن می تواند طی کند نیز افزایش می یابد. بنابراین، برای تصمیم گیری در مورد اینکه چه زمانی ارزش ریختن روغن جدید در خودرو را دارد، با اطلاعات موجود در دستورالعمل های عملیاتی یا وب سایت سازنده خودرو راهنمایی شوید. برخی از وسایل نقلیه همچنین دارای سنسورهایی هستند که وضعیت روغن را کنترل می کنند - استفاده از آنها نیز راحت است.
نحوه انتخاب روغن موتور مناسب
برای اینکه در انتخاب ویسکوزیته اشتباه نکنید، هنگام انتخاب روغن، باید در نظر بگیرید که چه نوع آب و هوا و برای چه شرایطی در نظر گرفته شده است. برخی از روغن ها برای کارکرد در شرایط سرد یا برعکس در شرایط گرم طراحی شده اند و برخی در هر آب و هوایی خوب هستند. روغن ها نیز به مصنوعی، معدنی و مخلوط تقسیم می شوند. دومی از مخلوطی از اجزای معدنی و مصنوعی تشکیل شده است. گران ترین روغن ها مصنوعی و ارزان ترین روغن های معدنی هستند، زیرا تولید آنها ارزان تر است. روغن‌های مصنوعی به دلیل ماندگاری طولانی‌تر و ثابت ماندن ویسکوزیته آنها در طیف وسیعی از دماها روز به روز محبوب‌تر می‌شوند. هنگام خرید روغن موتور مصنوعی، مهم است که بررسی کنید که آیا فیلتر شما به اندازه روغن عمر می کند یا خیر.
تغییر ویسکوزیته روغن موتور به دلیل تغییرات دما در روغن های مختلف به روش های مختلف رخ می دهد و این وابستگی با شاخص ویسکوزیته که معمولاً روی بسته بندی نشان داده می شود بیان می شود. شاخص برابر با صفر - برای روغن هایی که ویسکوزیته آنها بیشتر به دما بستگی دارد. هر چه ویسکوزیته کمتر تحت تأثیر دما قرار گیرد، بهتر است، به همین دلیل است که رانندگان روغن هایی با شاخص ویسکوزیته بالا را ترجیح می دهند، مخصوصاً در آب و هوای سرد که اختلاف دمای موتور گرم و هوای سرد بسیار زیاد است. در حال حاضر، شاخص ویسکوزیته روغن های مصنوعی بالاتر از روغن های معدنی است. روغن های مخلوط در وسط قرار دارند.
برای اینکه ویسکوزیته روغن برای مدت طولانی تری بدون تغییر باقی بماند، یعنی برای افزایش شاخص ویسکوزیته، اغلب مواد افزودنی مختلفی به روغن اضافه می کنند. اغلب این افزودنی ها قبل از تاریخ توصیه شده تعویض روغن می سوزند، به این معنی که روغن کمتر قابل استفاده می شود. رانندگانی که از روغن‌هایی با این مواد افزودنی استفاده می‌کنند مجبورند یا به طور منظم بررسی کنند که آیا غلظت این مواد افزودنی در روغن کافی است یا روغن را به طور مکرر تعویض کنند یا به روغن با کیفیت پایین‌تر قناعت کنند. یعنی روغن با شاخص ویسکوزیته بالا نه تنها گران است، بلکه نیاز به نظارت مداوم دارد.
روغن برای سایر وسایل نقلیه و مکانیزم ها
ویسکوزیته الزامات روغن برای سایر وسایل نقلیه اغلب مانند روغن خودرو است، اما گاهی اوقات آنها متفاوت هستند. به عنوان مثال، الزامات روغنی که برای زنجیر دوچرخه استفاده می شود، متفاوت است. صاحبان دوچرخه معمولاً باید بین روغن نازکی که به راحتی روی زنجیر مالیده می شود، مانند اسپری آئروسل یا روغن غلیظی که به خوبی چسبیده و روی زنجیر دوام می آورد، یکی را انتخاب کنند. روغن چسبناک به طور موثر اصطکاک را کاهش می دهد و هنگام بارندگی از زنجیره شسته نمی شود، اما به سرعت کثیف می شود، زیرا گرد و غبار، علف خشک و سایر کثیفی ها وارد زنجیره باز می شوند. روغن نازک این مشکلات را ندارد، اما باید به طور مکرر از آن استفاده کرد و دوچرخه سواران بی توجه یا بی تجربه گاهی اوقات این را نمی دانند و زنجیر و دنده را خراب می کنند.
اندازه گیری ویسکوزیته
برای اندازه گیری ویسکوزیته از دستگاه هایی به نام رئومتر یا ویسکومتر استفاده می شود. اولی برای مایعاتی استفاده می شود که ویسکوزیته آنها بسته به شرایط محیطی متفاوت است، در حالی که دومی با هر مایعی کار می کند. برخی از رئومترها استوانه ای هستند که در داخل استوانه دیگری می چرخند. آنها نیرویی را اندازه می گیرند که سیال در سیلندر بیرونی سیلندر داخلی را می چرخاند. در رئومترهای دیگر، مایع روی صفحه ریخته می شود، استوانه ای در آن قرار می گیرد و نیرویی که مایع بر روی استوانه وارد می کند اندازه گیری می شود. انواع دیگری از رئومترها وجود دارد، اما اصل عملکرد آنها مشابه است - آنها نیرویی را که مایع روی عنصر متحرک این دستگاه اعمال می کند، اندازه گیری می کند.
ویسکومترها مقاومت سیالی را که درون یک ابزار اندازه گیری حرکت می کند اندازه گیری می کنند. برای انجام این کار، مایع از طریق یک لوله نازک (مویرگی) رانده می شود و مقاومت مایع در برابر حرکت در لوله اندازه گیری می شود. این مقاومت را می توان با اندازه گیری زمان لازم برای حرکت مایع در یک فاصله معین در لوله پیدا کرد. زمان با استفاده از محاسبات یا جداول موجود در اسناد هر دستگاه به ویسکوزیته تبدیل می شود.
