Ang
Viscosity coefficient ay isang pangunahing parameter ng gumaganang fluid o gas. Sa pisikal na termino, ang lagkit ay maaaring tukuyin bilang panloob na friction na dulot ng paggalaw ng mga particle na bumubuo sa mass ng isang likido (gas) na medium, o, mas simple, ang paglaban sa paggalaw.
Ano ang lagkit
Ang pinakasimpleng empirical na eksperimento para sa pagtukoy ng lagkit: ang parehong dami ng tubig at langis ay ibinubuhos sa isang makinis na hilig na ibabaw sa parehong oras. Ang tubig ay umaagos nang mas mabilis kaysa sa langis. Mas fluid siya. Ang isang gumagalaw na langis ay pinipigilan na mabilis na maubos ng mas mataas na alitan sa pagitan ng mga molekula nito (panloob na paglaban - lagkit). Kaya, ang lagkit ng likido ay inversely proportional sa fluidity nito.
Viscosity ratio: formula
Sa isang pinasimpleng anyo, ang proseso ng paggalaw ng isang malapot na likido sa isang pipeline ay maaaring isaalang-alang sa anyo ng mga flat parallel layers A at B na may parehong surface area S, ang distansya sa pagitan ng kung saan ay h.
Ang dalawang layer na ito (A at B) ay gumagalaw sa magkaibang bilis (V at V+ΔV). Ang Layer A, na may pinakamataas na bilis (V+ΔV), ay kinabibilangan ng layer B, na gumagalaw sa mas mababang bilis (V). Kasabay nito, ang layer B ay may posibilidad na pabagalin ang bilis ng layer A. Ang pisikal na kahulugan ng viscosity coefficient ay ang friction ng mga molekula, na siyang paglaban ng mga layer ng daloy, ay bumubuo ng puwersa na inilarawan ni Isaac Newton ng sumusunod na formula:
F=µ × S × (ΔV/h)
Narito:
Ang
Sa mga unit ng SI, ganito ang hitsura ng formula:
µ=(F × h) / (S × ΔV)=[Pa × s] (Pascal × segundo)
Narito ang F ay ang puwersa ng grabidad (timbang) ng dami ng yunit ng gumaganang fluid.
Viscosity value
Sa karamihan ng mga kaso, ang dynamic na viscosity coefficient ay sinusukat sa centipoise (cP) alinsunod sa CGS system ng mga unit (centimeter, gram, second). Sa pagsasagawa, ang lagkit ay nauugnay sa ratio ng masa ng isang likido sa dami nito, iyon ay, sa density ng likido:
ρ=m / V
Narito:
- ρ – density ng likido;
- m – masa ng likido;
- V ay ang dami ng likido.
Ang
Ang relasyon sa pagitan ng dinamikong lagkit (Μ) at density (ρ) ay tinatawag na kinematic viscosity ν (ν – sa Greek –hubad):
ν=Μ / ρ=[m2/s]
Siya nga pala, ang mga pamamaraan para sa pagtukoy ng viscosity coefficient ay iba. Halimbawa, ang kinematic viscosity ay sinusukat pa rin alinsunod sa CGS system sa centistokes (cSt) at sa fractional units - stokes (St):
- 1St=10-4 m2/s=1 cm2/s;
- 1sSt=10-6 m2/s=1 mm2/s.
Pagtukoy sa lagkit ng tubig
Ang lagkit ng tubig ay natutukoy sa pamamagitan ng pagsukat sa oras na kinakailangan para sa fluid na dumaloy sa isang naka-calibrate na capillary tube. Ang aparatong ito ay na-calibrate gamit ang isang karaniwang likido na alam ang lagkit. Upang matukoy ang kinematic viscosity, na sinusukat sa mm2/s, ang oras ng daloy ng fluid, na sinusukat sa mga segundo, ay minu-multiply sa isang pare-pareho.
Ang yunit ng paghahambing ay ang lagkit ng distilled water, ang halaga nito ay halos pare-pareho kahit na nagbabago ang temperatura. Ang viscosity coefficient ay ang ratio ng oras sa mga segundo na kinakailangan ng isang nakapirming dami ng distilled water upang dumaloy palabas mula sa naka-calibrate na orifice sa fluid na sinusuri.
Viscometers
Ang lagkit ay sinusukat sa degrees Engler (°E), Saybolt Universal Seconds ("SUS") o degrees Redwood (°RJ) depende sa uri ng viscometer na ginamit. Ang tatlong uri ng viscometer ay naiiba lamang sa dami ng dumadaloy na likido.
Viscometer na sumusukat sa lagkit sa European unit degree na Engler (°E), kinakalkula200cm3 lumalabas na medium ng likido. Ang viscometer na sumusukat sa lagkit sa Saybolt Universal Seconds ("SUS" o "SSU" na ginagamit sa USA) ay naglalaman ng 60 cm3 ng test fluid. Sa England, kung saan ginagamit ang Redwood degrees (°RJ), sinusukat ng viscometer ang lagkit na 50 cm3 fluid. Halimbawa, kung ang 200 cm3 ng isang partikular na langis ay dumaloy nang sampung beses na mas mabagal kaysa sa parehong dami ng tubig, ang Engler viscosity ay 10°E.
Dahil ang temperatura ay isang pangunahing salik sa pagbabago ng viscosity coefficient, ang mga pagsukat ay karaniwang ginagawa muna sa isang pare-parehong temperatura na 20°C, at pagkatapos ay sa mas mataas na mga halaga. Ang resulta ay ipinahayag sa pamamagitan ng pagdaragdag ng naaangkop na temperatura, halimbawa: 10°E/50°C o 2.8°E/90°C. Ang lagkit ng isang likido sa 20°C ay mas mataas kaysa sa lagkit nito sa mas mataas na temperatura. Ang mga hydraulic oil ay may mga sumusunod na lagkit sa kani-kanilang temperatura:
190 cSt sa 20°C=45.4 cSt sa 50°C=11.3 cSt sa 100°C.
Isalin ang mga halaga
Ang pagtukoy ng koepisyent ng lagkit ay nangyayari sa iba't ibang mga system (American, English, GHS), at samakatuwid ay madalas na kinakailangan na maglipat ng data mula sa isang dimensional na system patungo sa isa pa. Para i-convert ang fluid viscosity values na ipinahayag sa degrees Engler sa centistokes (mm2/s), gamitin ang sumusunod na empirical formula:
ν(cSt)=7.6 × °E × (1-1/°E3)
Halimbawa:
- 2°E=7.6 × 2 × (1-1/23)=15.2 × (0.875)=13.3 cSt;
- 9°E=7,6 × 9 × (1-1/93)=68.4 × (0.9986)=68.3 cSt.
Upang mabilis na matukoy ang karaniwang lagkit ng hydraulic oil, ang formula ay maaaring gawing simple tulad ng sumusunod:
ν(cSt)=7.6 × °E(mm2/s)
Ang pagkakaroon ng kinematic viscosity ν sa mm2/s o cSt, maaari mo itong i-convert sa isang dynamic na viscosity coefficient Μ gamit ang sumusunod na relasyon:
M=ν × ρ
Halimbawa. Pagbubuod sa iba't ibang formula ng conversion para sa degrees Engler (°E), centistokes (cSt) at centipoise (cP), ipagpalagay na ang isang hydraulic oil na may density na ρ=910 kg/m3 ay mayroong isang kinematic viscosity na 12° E, na sa mga unit ng cSt ay:
ν=7.6 × 12 × (1-1/123)=91.2 × (0.99)=90.3 mm2/s.
Dahil 1cSt=10-6m2/s at 1cP=10-3N×s/m2, pagkatapos ang dynamic na lagkit ay magiging:
M=ν × ρ=90.3 × 10-6 910=0.082 N×s/m2=82 cP.
Gas viscosity factor
Ito ay tinutukoy ng komposisyon (kemikal, mekanikal) ng gas, ang epekto ng temperatura, presyon, at ginagamit sa mga kalkulasyon ng gas-dynamic na nauugnay sa paggalaw ng gas. Sa pagsasagawa, ang lagkit ng mga gas ay isinasaalang-alang kapag nagdidisenyo ng mga pagpapaunlad ng gas field, kung saan ang mga pagbabago sa koepisyent ay kinakalkula depende sa mga pagbabago sa komposisyon ng gas (lalo na mahalaga para sa mga field ng gas condensate), temperatura at presyon.
Kalkulahin ang lagkit ng hangin. Ang mga proseso ay magiging katulad ngang dalawang batis na tinalakay sa itaas. Ipagpalagay na ang dalawang gas stream na U1 at U2 ay gumagalaw nang magkatulad, ngunit sa magkaibang bilis. Convection (mutual penetration) ng mga molecule ay magaganap sa pagitan ng mga layer. Bilang resulta, bababa ang momentum ng mas mabilis na gumagalaw na daloy ng hangin, at ang una ay mas mabagal na gumagalaw.
Ang viscosity coefficient ng hangin, ayon sa batas ni Newton, ay ipinahayag ng sumusunod na formula:
F=-h × (dU/dZ) × S
Narito:
Ang
Viscosity index
Ang
Viscosity index (VI) ay isang parameter na nag-uugnay sa mga pagbabago sa lagkit at temperatura. Ang ugnayan ay isang istatistikal na relasyon, sa kasong ito ay dalawang dami, kung saan ang isang pagbabago sa temperatura ay kasama ng isang sistematikong pagbabago sa lagkit. Kung mas mataas ang index ng lagkit, mas maliit ang pagbabago sa pagitan ng dalawang halaga, iyon ay, ang lagkit ng gumaganang fluid ay mas matatag sa mga pagbabago sa temperatura.
Lagkit ng langis
Ang mga base ng modernong langis ay may viscosity index na mas mababa sa 95-100 units. Samakatuwid, sa mga hydraulic system ng mga makina at kagamitan, maaaring gumamit ng sapat na stable na working fluid, na naglilimita sa malawak na pagbabago sa lagkit sa ilalim ng mga kondisyon ng kritikal na temperatura.
Ang "Favorable" viscosity coefficient ay maaaring mapanatili sa pamamagitan ng pagpasok sa mga espesyal na additives ng langis (polymer) na nakuha sa panahon ng distillation ng langis. Pinapataas nila ang index ng lagkit ng mga langis para saaccount ng paglilimita sa pagbabago ng katangiang ito sa pinapayagang pagitan. Sa pagsasagawa, sa pagpapakilala ng kinakailangang halaga ng mga additives, ang mababang index ng lagkit ng base oil ay maaaring tumaas sa 100-105 na mga yunit. Gayunpaman, ang pinaghalong nakuha sa ganitong paraan ay lumalala ang mga katangian nito sa mataas na presyon at pagkarga ng init, at sa gayon ay binabawasan ang bisa ng additive.
Sa mga power circuit ng malalakas na hydraulic system, dapat gamitin ang mga working fluid na may viscosity index na 100 units. Ang mga gumaganang likido na may mga additives na nagpapataas ng viscosity index ay ginagamit sa mga hydraulic control circuit at iba pang mga system na tumatakbo sa mababang / katamtamang hanay ng presyon, sa isang limitadong hanay ng temperatura, na may maliliit na pagtagas at sa batch na operasyon. Sa pagtaas ng presyon, tumataas din ang lagkit, ngunit ang prosesong ito ay nangyayari sa mga presyon na higit sa 30.0 MPa (300 bar). Sa pagsasagawa, ang salik na ito ay madalas na napapabayaan.
Pagsukat at pag-index
Alinsunod sa mga internasyonal na pamantayan ng ISO, ang viscosity coefficient ng tubig (at iba pang liquid media) ay ipinahayag sa centistoke: cSt (mm2/s). Ang mga pagsukat ng lagkit ng mga langis ng proseso ay dapat isagawa sa mga temperaturang 0°C, 40°C at 100°C. Sa anumang kaso, sa code ng grade ng langis, ang lagkit ay dapat ipahiwatig ng isang figure sa temperatura na 40 ° C. Sa GOST, ang halaga ng lagkit ay ibinibigay sa 50°C. Ang mga marka na pinakakaraniwang ginagamit sa engineering hydraulics ay mula sa ISO VG 22 hanggang ISO VG 68.
Ang
Hydraulic oil VG 22, VG 32, VG 46, VG 68, VG 100 sa 40°C ay may mga halaga ng lagkit na tumutugma sa kanilang pagmamarka: 22, 32, 46, 68 at 100 cSt. Pinakamainamang kinematic viscosity ng working fluid sa mga hydraulic system ay mula 16 hanggang 36 cSt.
Ang American Society of Automotive Engineers (SAE) ay nagtatag ng mga hanay ng lagkit sa mga partikular na temperatura at nagtalaga sa kanila ng mga naaangkop na code. Ang bilang na sumusunod sa W ay ang absolute dynamic viscosity Μ sa 0°F (-17.7°C) at ang kinematic viscosity ν ay natukoy sa 212°F (100°C). Nalalapat ang indexation na ito sa mga all-season na langis na ginagamit sa industriya ng sasakyan (transmission, motor, atbp.).
Epekto ng lagkit sa hydraulics
Ang pagtukoy ng koepisyent ng lagkit ng isang likido ay hindi lamang ng pang-agham at pang-edukasyon na interes, ngunit nagdadala din ng mahalagang praktikal na halaga. Sa mga sistemang haydroliko, ang mga gumaganang likido ay hindi lamang naglilipat ng enerhiya mula sa bomba patungo sa mga haydroliko na motor, ngunit nagpapadulas din ng lahat ng bahagi ng mga bahagi at nag-aalis ng init na nabuo mula sa mga pares ng alitan. Ang lagkit ng working fluid na hindi angkop para sa operating mode ay maaaring seryosong makapinsala sa kahusayan ng lahat ng haydrolika.
Ang mataas na lagkit ng working fluid (langis na napakataas ng density) ay humahantong sa mga sumusunod na negatibong phenomena:
- Ang tumaas na resistensya sa daloy ng hydraulic fluid ay nagdudulot ng labis na pagbaba ng presyon sa hydraulic system.
- Deceleration ng control speed at mechanical movements ng actuator.
- Pagbuo ng cavitation sa pump.
- Zero o masyadong mababang air release mula sa hydraulic tank oil.
- Napapansinpagkawala ng kapangyarihan (pagbaba ng kahusayan) ng haydrolika dahil sa mataas na gastos sa enerhiya upang malampasan ang panloob na friction ng fluid.
- Tumaas na machine prime mover torque na dulot ng tumaas na pump load.
- Pagtaas sa temperatura ng hydraulic fluid dahil sa tumaas na friction.
Kaya, ang pisikal na kahulugan ng viscosity coefficient ay nakasalalay sa impluwensya nito (positibo o negatibo) sa mga bahagi at mekanismo ng mga sasakyan, makina at kagamitan.
Pagkawala ng hydraulic power
Ang mababang lagkit ng working fluid (oil of low density) ay humahantong sa mga sumusunod na negatibong phenomena:
- Pagbaba sa volumetric na kahusayan ng mga bomba bilang resulta ng pagtaas ng panloob na pagtagas.
- Pagtaas ng panloob na pagtagas sa mga hydraulic component ng buong hydraulic system - mga pump, valve, hydraulic distributor, hydraulic motor.
- Tumaas na pagkasira ng mga pumping unit at pag-jam ng mga pump dahil sa hindi sapat na lagkit ng working fluid na kinakailangan upang magbigay ng lubrication ng mga rubbing parts.
Compressibility
Anumang likidong nag-compress sa ilalim ng presyon. Sa pagsasaalang-alang sa mga langis at coolant na ginagamit sa mechanical engineering hydraulics, ito ay empirikal na itinatag na ang proseso ng compression ay inversely proportional sa masa ng likido bawat volume. Mas mataas ang compression ratio para sa mga mineral na langis, mas mababa para sa tubig, at mas mababa para sa mga synthetic na likido.
Sa simpleng low pressure hydraulic system, ang compressibility ng fluid ay may kaunting epekto sa pagbabawas ng paunang volume. Ngunit sa mga makapangyarihang makina na may mataas na haydrolikopresyon at malalaking haydroliko na mga silindro, ang prosesong ito ay nagpapakita mismo ng kapansin-pansin. Para sa mga hydraulic mineral na langis sa isang presyon ng 10.0 MPa (100 bar), ang volume ay bumababa ng 0.7%. Kasabay nito, bahagyang naaapektuhan ng kinematic viscosity at uri ng langis ang pagbabago sa volume ng compression.
Konklusyon
Pagpapasiya ng koepisyent ng lagkit ay nagbibigay-daan sa iyo upang mahulaan ang pagpapatakbo ng mga kagamitan at mekanismo sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon, na isinasaalang-alang ang mga pagbabago sa komposisyon ng isang likido o gas, presyon, temperatura. Gayundin, ang kontrol sa mga indicator na ito ay may kaugnayan sa sektor ng langis at gas, mga utility, at iba pang industriya.
