Что такое кинематическая вязкость

Что такое кинематическая вязкость

Кинематическая вязкость – это свойство жидкостей и газов, которое показывает, насколько легко может течь данное вещество. На практике это тесно связано с тем, насколько густое вещество. Абсолютная и кинематическая вязкость изменяются в зависимости от температуры.

Для получения кинематической вязкости абсолютная вязкость вещества делится на его плотность. Кинематическая вязкость представлена ​​греческой буквой ню , которая напоминает «v;» абсолютная вязкость представлена ​​как mu , которая напоминает “u;” а плотность представлена ​​как rho , что напоминает «р». Следовательно, уравнение имеет вид v = u / p.

Абсолютная вязкость, также называемая динамической вязкостью , измеряет сопротивление вещества течению. Это определяется экспериментально путем размещения жидкости или газа между двумя пластинами и приложения известного давления для перемещения верхней пластины – динамическая вязкость зависит от давления, количества времени, в течение которого она была применена, и расстояния, в котором пластина перемещалась в этом время. Динамическая или абсолютная вязкость основана на единицах Паскаль-секунд (Па * с) Международной системы единиц (СИ), что означает, что если в течение 1 секунды будет применено давление 1 Па, то плита будет перемещаться на то же расстояние, что и расстояние между двумя пластинами. сантипуаз(сП) также является общей единицей измерения динамической вязкости – 1 сП – вязкость воды при комнатной температуре. Имперские единицы, фунт-секунда на квадратный фут (фунт * с / фут ^ 2), используются очень редко.

Плотность измеряет массу вещества относительно его объема, что означает, что оно имеет единицы массы на объем. Единицы измерения: кг / м ^ 3 в единицах СИ или слизни / фут ^ 3 в имперских единицах. Плотность можно понять, сравнив ее с весом – кусок более плотного материала будет весить больше, чем кусок такого же размера из менее плотного материала.

Поскольку кинематическая вязкость – это динамическая вязкость, деленная на плотность, она имеет единицы квадратных метров в секунду (м ^ 2 / с) в системе СИ или квадратных футов в секунду (фут ^ 2 / с) в имперской системе. Что касается абсолютной вязкости, то имперские единицы почти никогда не используются. Сантистоксы (сСт) являются обычно используемыми единицами – один сСт – кинематическая вязкость воды при комнатной температуре. Один сСт равен 10 ^ -6 м ^ 2 / с.

Тепло влияет на свойства материала, поэтому оба типа вязкости изменяются при более высоких температурах. Когда жидкость нагревается, она течет легче и, следовательно, вязкость уменьшается. На кинематическую вязкость влияют несколько меньше, чем на абсолютную вязкость, поскольку тепло также уменьшает плотность, потому что молекулы смещаются дальше друг от друга при нагревании вещества. Вязкость газов увеличивается при более высоких температурах – при расширении газа он оказывает большее давление на пластину, затрудняя ее перемещение.

Еще по теме:

А Вы знаете, что такое электрические измерения? Что такое электрические измерения? Электрические измерения — это…

А Вы знаете, что такое электрический импеданс? Что такое электрический импеданс? Электрический импеданс, часто просто…

А Вы знаете, что такое менеджер электропроектов? Каковы различные типы рабочих мест менеджера электропроектов? Руководители…

А Вы знаете, что такое гнездо электрическое? Гнездо розетки электрической Электрическая розетка представляет собой устройство,…

Кинематическая и динамическая вязкость 2020

Кинематическая и динамическая вязкость

Каждый тип жидкости обладает разным количеством сопротивлений деформации. Мера этого сопротивления называется вязкостью. Вязкость выражает устойчивость жидкости к напряжению или напряжению сдвига.

В общем, вязкость — это тонкость или толщина текучей среды. Отличным примером этого является различие вязкости воды и меда. Вода считается «тонкой», поэтому вязкость ниже. С другой стороны, мед значительно «толстый» и представляет собой жидкость с более высокой вязкостью.

Вязкость также может рассматриваться как мера трения жидкостей, так как она также описывает внутреннее сопротивление потока жидкости. Существует два способа отчета или измерения вязкости жидкости. Его можно либо выражать как динамическую вязкость, либо кинематическую вязкость. Многие из них смешиваются между этими двумя типами выражения вязкости, а некоторые даже считают их одними и теми же. На самом деле это два существенно разных выражения.

Динамическая вязкость, которая также называется абсолютной вязкостью или просто вязкостью, представляет собой количественное выражение устойчивости жидкости к потоку (сдвигу). Физические динамисты, инженеры-химики и механики обычно рассматривают использование греческой буквы mu (Âμ) в качестве символа для обозначения динамической вязкости. Химики и физики, с другой стороны, обычно используют «n» в качестве символа.

Его единица СИ находится в pascal-second (Pa.s) или N.m ^ -2.s. Для cgs динамическая вязкость находится в единице, называемой «пуаз», которая взята из названия Жан Луи Мари Пуазейля. Однако наиболее распространенным выражением является сантипуаз (cP), который в основном используется в стандартах ASTM.

С другой стороны, кинематическая вязкость представляет собой отношение вязкой силы к инерционной силе. Инерционная сила характеризуется плотностью жидкости (р). Кинематическая вязкость символизируется греческой буквой nu (v).

Читайте также:  Обороты двигателя стиральной машины сколько их

Кинематическая вязкость математически определяется как:

Для единиц СИ оно выражается как m ^ 2 / s. Кинематическая вязкость также выражается в стоках (St) или сантистоках (ctsk или cSt) для единиц cgs. Он назван в честь Джорджа Габриэля Стоукса. Следует отметить, что вода (H2O) при 20 градусах Цельсия составляет около 1 сСт.

Кинематическую вязкость иногда называют диффузией импульса, поскольку она имеет ту же единицу по сравнению с коэффициентом диффузии массы и диффузии тепла. Поэтому он используется в безразмерных числах, что сравнивает коэффициент диффузии.

1. Динамическая вязкость — это количественное выражение устойчивости жидкости к потоку, а кинематическая вязкость — отношение вязкой силы жидкости к инерционной силе.

2. Динамическая вязкость символизируется либо «Âμ», либо «n», а кинематическая вязкость математически символизируется «v».

3. В системе единиц cgs динамическая вязкость находится в единице, называемой «пуаз», которая взята из названия Jean Louis Marie Poiseuille, тогда как кинематическая вязкость выражается в «стоках» (St) или сантистоках (ctsk или cSt) , которые названы в честь Джорджа Габриэля Стоукса.

4. Динамическую вязкость иногда называют абсолютной вязкостью или просто вязкостью, а кинематическую вязкость иногда называют диффузией импульса.

Вязкость масла: что означают цифры, таблица вязкости по температуре, кинематическая вязкость

Выбор моторного масла – серьезная задача для каждого автолюбителя. И главный параметр, по которому должен осуществляться подбор — это вязкость масла. Вязкость масла характеризует степень густоты моторной жидкости и ее способность сохранять свои свойства при температурных перепадах.

Попробуем разобраться, в каких единицах должна измеряться вязкость, какие функции она выполняет и почему она играет огромную роль в работе всей двигательной системы.

Для чего используется масло?

Работа двигателя внутреннего сгорания предполагает непрерывное взаимодействие его конструктивных элементов. Представим на секунду, что мотор работает «на сухую». Что с ним произойдет? Во-первых, сила трения повысит температуру внутри устройства. Во-вторых, произойдет деформация и износ деталей. И, наконец, все это приведет к полной остановке ДВС и невозможности его дальнейшего использования. Правильно подобранное моторное масло выполняет следующие функции:

  • защищает мотор от перегрева,
  • предотвращает быстрый износ механизмов,
  • препятствует образованию коррозии,
  • выводит нагар, сажу и продукты сгорания топлива за пределы двигательной системы,
  • способствует увеличению ресурса силового агрегата.

Таким образом, нормальное функционирование моторного отдела без смазывающей жидкости невозможно.

Индекс вязкости масла

Понятие вязкости масел подразумевает способность жидкости к тягучести. Определяется она с помощью индекса вязкости. Индекс вязкости масла – это величина, показывающая степень тягучести масляной жидкости при температурных изменениях. Смазки, имеющих высокую степень вязкости, обладают следующими свойствами:

  • при холодном запуске двигателя защитная пленка имеет сильную текучесть, что обеспечивает быстрое и равномерное распределение смазки по всей рабочей поверхности;
  • нагрев двигателя вызывает увеличение вязкости пленки. Такое свойство позволяет удерживать защитную пленку на поверхностях движущихся деталей.

Т.е. масла с высоким значением индекса вязкости легко адаптируются под температурные перегрузки, в то время как низкий индекс вязкости моторного масла свидетельствует о меньших способностях. Такие вещества имеют более жидкое состояние и образуют на деталях тонкую защитную пленку. В условиях отрицательных температур моторная жидкость с низким индексом вязкости затруднит пуск силового агрегата, а при высокотемпературных режимах не сможет предотвратить большую силу трения.

Кинематическая и динамическая вязкости

Степень тягучести моторного материала определяется двумя показателями — кинематической и динамической вязкостями.

Кинематическая вязкость масла — показатель, отображающий его текучесть при нормальных (+40 градусов Цельсия) и высоких (+100 градусов Цельсия) температурах. Методика измерения данной величины основывается на использовании капиллярного вискозиметра. При помощи прибора измеряется время, требуемое для истечения масляной жидкостипри заданных температурах. Измеряется кинематическая вязкость в мм 2 /с.

Динамическая вязкость масла также вычисляется опытным путем. Она показывает силу сопротивления масляной жидкости, возникающий во время движения двух слоев масла, удаленных друг от друга на расстоянии 1 сантиметра и движущихся со скоростью 1 см/с. Единицы измерения данной величины — Паскаль-секунды.

Определение вязкости масла должно проходить в разных температурных условиях, т.к. жидкость не стабильна и изменяет свои свойства при низких и высоких температурах.

Таблица вязкости моторных масел по температуре представлена ниже.

Расшифровка обозначения моторного масла

Как отмечалось ранее, вязкость — это основной параметр защитной жидкости, характеризующий ее способность обеспечивать работоспособность автомобиля в различных климатических условиях.

Масло, предназначенное для зимнего использования, маркируется цифрой и буквой W, например, 5W, 10W, 15W. Первый символ маркировки указывает на диапазон отрицательных рабочих температур. Буква W — от английского слова «Winter» — зима — информирует покупателя о возможности использования смазки в суровых низкотемпературных условиях. Она имеет большую текучесть, чем летний аналог, для того, чтобы обеспечить легкий запуск при низких температурах. Жидкая пленка мгновенно обволакивает холодные элементы и облегчает их прокрутку.

Читайте также:  Как выбрать пневматический гайковерт

Предел отрицательных температур, при которых масло сохраняет работоспособность следующий: для 0W — (-40) градусов Цельсия, для 5W — (-35) градусов, для 10W — (-25) градусов, для 15W — (-35) градусов.

Летняя жидкость имеет высокую вязкость, позволяющую пленке крепче «держаться» на рабочих элементах. В условиях слишком высоких температур такое масло равномерно растекается по рабочей поверхности деталей и защищает их от сильного износа. Обозначается такое масло цифрами, например, 20,30,40 и т.д. Данная цифра характеризует высокотемпературный предел, в котором жидкость сохраняет свои свойства.

Масло с вязкостью 30 нормально функционирует при температуре окружающей среды до +30 градусов по Цельсию, 40 — до +45 градусов, 50 — до +50 градусов.

Распознать универсальное масло просто: его маркировка включает две цифры и букву W между ними, например, 5w30. Его использование подразумевает любые климатические условиях, будь то суровая зима или жаркое лето. В обоих случаях, масло будет подстраиваться под изменения и сохранять работоспособность всей двигательной системы.

Кстати, климатический диапазон универсального масла определяется просто. Например, для 5W30 он варьируются в пределах от минус 35 до +30 градусов Цельсия.

Всесезонные масла удобны в использовании, поэтому на прилавках автомагазинов они встречаются чаще летних и зимних вариантов.

Для того чтобы иметь более полное представление о том, какая вязкость моторного масла уместна в вашем регионе, ниже представлена таблица, показывающая диапазон рабочих температур для каждого типа смазывающей жидкости.

Стандарт API

Разобравшись, что означают цифры в вязкости масла перейдем к следующему стандарту. Классификация моторного масла по вязкости затрагивает также стандарт API. В зависимости от типа двигателя, обозначение API начинается с буквы S или C. S подразумевает бензиновые моторы, С — дизельные. Вторая буква классификации указывает на класс качества моторного масла. И чем дальше эта буква находится от начала алфавита, тем лучше качество защитной жидкости.

Для бензиновых двигательных систем существую следующие обозначения:

  • SC –год выпуска до 1964 г.
  • SD –год выпуска с 1964 по 1968 гг.
  • SE –год выпуска с 1969 по 1972 гг.
  • SF –год выпуска с 1973 по 1988 гг.
  • SG –год выпуска с 1989 по 1994 гг.
  • SH –год выпуска с 1995 по 1996 гг.
  • SJ –год выпуска с 1997 по 2000 гг.
  • SL –год выпуска с 2001 по 2003 г.
  • SM –год выпуска после 2004 г.
  • SN –авто, оборудованные современной системой нейтрализации выхлопных газов.
  • CB –год выпуска до 1961 г.
  • CC –год выпускадо 1983 г.
  • CD –год выпускадо 1990 г.
  • CE –год выпускадо 1990 г., (турбированный мотор).
  • CF –год выпускас 1990 г., (турбированный мотор).
  • CG-4 –год выпускас 1994 г., (турбированный мотор).
  • CH-4 –год выпускас 1998 г.
  • CI-4 – современные авто (турбированный мотор).
  • CI-4 plus – значительно выше класс.

Что одному двигателю хорошо, то другому грозит ремонтом

Многие автовладельцы уверены, что выбирать стоит более вязкие масла, ведь они — залог долговечной работы двигателя. Это серьезное заблуждение. Да, специалисты заливают под капоты гоночных болидов масло с большой степенью тягучести для достижения максимального ресурса силового агрегата. Но обычные легковые машины оборудованы другой системой, которая попросту захлебнется при чрезмерной густоте защитной пленки.

Почему класс вязкости так важен в работе механизмов? Представьте на минуту мотор изнутри: между цилиндрами и поршнем есть зазор, величина которого должна допускать возможное расширение деталей от высокотемпературных перепадов. Но для максимального коэффициента полезного действия этот зазор должен иметь минимальное значение, предотвращая попадание в двигательную систему выхлопных газов, образующихся во время горения топливной смеси. Для того, чтобы корпус поршня не нагревался от соприкосновения с цилиндрами, и используется моторная смазка.

Уровень вязкости масла должен обеспечивать работоспособность каждого элемента двигательной системы. Производители силовых агрегатов должны добиться оптимального соотношения минимального зазора между трущимися деталями и масляной пленой, предотвращая преждевременный износ элементов и повышая рабочий ресурс двигателя. Согласитесь, доверять официальным представителям автомобильной марки безопаснее, зная, каким путем эти знания были получены, чем верить «опытным» автомобилистам, полагающимся на интуицию.

Что происходит в момент запуска двигателя?

Если ваш «железный друг» простоял всю ночь на морозе, то наутро показатель вязкости залитого в него масла будет в несколько раз выше расчетной рабочей величины. Соответственно, толщина защитной пленки будет превышать зазоры между элементами. В момент запуска холодного мотора происходит падение его мощности и повышение температуры внутри него. Таким образом, возникает прогрев мотора.

Вязкость моторного масла в рабочих температурах

После того, как двигатель прогрелся, активируется система охлаждения. Один цикл работы двигателя выглядит следующим образом:

  1. Нажим на педаль газа повышает обороты мотора и увеличивает нагрузку на него, в результате чего увеличивается сила трения деталей (т.к. слишком вяжущая жидкость еще не успела попасть в междетальные зазоры),
  2. температура масла повышается,
  3. степень его вязкости снижается (увеличивается текучесть),
  4. толщина масляного слоя уменьшается (просачивается в междетальные зазоры),
  5. сила трения снижается,
  6. температура масляной пленки снижается (частично с помощью охлаждающей системы).
Читайте также:  Определение газона и штраф за парковку на нем в 2020 году сумма

По такому принципу работает любая двигательная система.

Зависимость вязкости масла от рабочей температуры очевидна. Так же, как очевидно то, что высокий уровень защиты мотора не должен снижаться в течение всего периода эксплуатации. Малейшее отклонение от нормы может привести к исчезновению моторной пленки, что в свою очередь негативно отразится на «беззащитной» детали.

Каждый двигатель внутреннего сгорания, хоть и имеет схожую конструкцию, но обладает уникальным набором потребительских свойств: мощностью, экономичностью, экологичностью и величиной крутящего момента. Объясняются эти различия разницей моторных зазоров и рабочих температур.

Последствия заливки масла повышенной вязкости

Бывают случаи, когда автовладельцы, не знают, как определить требуемую вязкость моторного масла для своего автомобиля, и заливают то, которое советуют продавцы. Что случится, если тягучесть окажется выше требуемой?

Если в хорошо прогретом двигателе «плещется» масло с завышенной тягучестью, то для мотора опасности не возникает (при нормальных оборотах). В этом случае, просто повысится температура внутри агрегата, что приведет к снижению вязкости смазки. Т.е. ситуация придет в норму. Но! Регулярное повторение данной схемы заметно снизит моторесурс.

Если резко «дать газу», вызвав увеличение оборотов, степень вязкости жидкости не будет соответствовать температуре. Это приведет к превышению максимально допустимой температуры в моторном отсеке. Перегрев вызовет повышение силы трения и снижение износостойкости деталей. Кстати, само масло также потеряет свои свойства за достаточно короткий промежуток времени.

Слишком низкая вязкость: опасна ли она?

Погубить бензиновые и дизельные двигатели может низкая степень вязкости. Этот факт объясняется тем, что при повышенных рабочих температурах и нагрузках на мотор текучесть обволакивающей пленки повышается, в результате чего не без того жидкая защита попросту «обнажает» детали. Результат: повышение силы трения, увеличение расхода ГСМ, деформация механизмов. Долгая эксплуатация автомобиля с залитой низковязкостной жидкостью невозможна — его заклинит практически сразу.

Некоторые современные модели моторов предполагают использование так называемых «энергосберегающих» масел, имеющих пониженную вязкость. Но использовать их можно только если имеются специальные допуски автопроизводителей: ACEA A1, B1 и ACEA A5, B5.

Стабилизаторы густоты масла

Из-за постоянных температурных перегрузок вязкость масла постепенно начинает уменьшается. И помочь восстановить ее могут специальные стабилизаторы. Их допустимо использовать в двигателях любого типа, износ которых достиг среднего или высокого уровня.

  • увеличивать вязкость защитной пленки,
  • снижать количество нагара и отложений на цилиндрах мотора,
  • сокращать выброс вредных веществ в атмосферу,
  • восстанавливать защитный масляный слой,
  • достигать «бесшумности» в работе двигателя,
  • предотвращать процессы окисления внутри корпуса мотора.

Разновидности специальных смазок, применяемых на производствах

Смазка веретенного машинного вида обладает низковязкостными свойствами. Использование такой защиты рационально на моторах, имеющих слабую нагрузку и работающих на больших скоростях. Чаще всего, применяется такая смазка в текстильном производстве.

Турбинная смазка. Ее главная особенность заключается защите всех работающих механизмов от окисления и преждевременного износа. Оптимальная вязкость турбинного масла позволяет использовать его в турбокомпрессорных приводах, газовых, паровых и гидравлических турбинах.

ВМГЗ или всесезонное гидравлическое загущенное масло. Такая жидкость идеально подходит для техники, используемой в районах Сибири, Крайнего Севера и Дальнего Востока. Предназначено такое масло двигателям внутреннего сгорания, оборудованным гидравлическими приводами. ВМГЗ не подразделяется на летние и зимние масла, потому что его применение подразумевает только низкотемпературный климат.

В качестве сырья для гидромасла выступают маловязкие компоненты, содержащие минеральную основу. Для того, чтобы масло достигло нужной консистенции, в него добавляют специальные присадки.

Вязкость гидравлического масла представлена в таблице ниже.

ОйлРайт — еще одна смазка, применяемая для консервации и обработки механизмов. Она имеет водостойкую графитовую основу и сохраняет свои свойства в диапазоне температур от минус 20 градусов Цельсия до плюс 70 градусов Цельсия.

Выводы

Однозначного ответа на вопрос: «какая вязкость моторного масла самая хорошая?» нет и не может быть. Все дело в том, что нужная степень тягучести для каждого механизма — будь то ткацкий станок или мотор гоночного болида — своя, и определить ее «наобум» нельзя. Требуемые параметры смазывающих жидкостей вычисляются производителями опытным путем, поэтому при выборе жидкости для своего транспортного средства в первую очередь руководствуетесь указаниями разработчика. А уже после этого вы можете обратиться к таблице вязкости моторных масел по температуре.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector