Два методи вимірювання та звітності про в’язкість, кінематичний і абсолютний (також званий динамічним), часто викликають плутанину в умах тих, хто не використовує їх регулярно. У цій колонці я поясню відмінності між ними та дам кілька порад щодо їх застосування в мастильних матеріалах.
абсолютна в'язкість
Абсолютна в'язкість визначається як опір рідини зсуву або здатність рідини чинити опір деформації під час застосування сили. Простіше кажучи, чим густіша рідина, тим більше енергії потрібно для її течії. Строго кажучи, кінематична в'язкість визначається як відношення абсолютної в'язкості до щільності.
Щільність є властивістю, що випливає з маси, і оскільки маса та вага для практичних цілей прямо пропорційні будь-де на поверхні Землі, кінематична в’язкість часто інтерпретується як опір рідини течії під дією сили тяжіння.
Мені подобається думати про кінематичну в’язкість як про окремий випадок абсолютної в’язкості. Сили зсуву, створені силою тяжіння, насправді дуже малі порівняно з силами зсуву, створеними механічною взаємодією компонентів машини.
Проілюструємо цю різницю на прикладі. Припустимо, що у вас на столі є баночка з медом і баночка з водою. Банки закріплені на столі, щоб вони не рухалися. Якщо ви покладете ложку в кожну банку і почнете помішувати, ви внесете в рідину зсув.
Зауважте, що ці сили не спричинені силою тяжіння, тому ви робите абсолютний тест на в’язкість. Очевидно, що рідина з більшим опором перемішуванню - це мед, тому можна зробити висновок, що абсолютна в'язкість меду більша, ніж абсолютна в'язкість води. Тепер візьміть ці банки, зніміть їх зі столу і відлийте вбік.
Вся рідина витече з резервуара, у цьому випадку сила, що спричиняє потік, вводиться гравітацією. Тож ми щойно провели тест на кінематичну в’язкість, і він також показав, що мед має більшу кінематичну в’язкість, ніж вода, тому що він має більший опір витіканню з банки.
В’язкість рідини, кінематична чи абсолютна, змінюється залежно від виміряної температури. Тому потрібно повідомляти температуру, при якій вимірюється в'язкість.
кінематична в'язкість
Як чітке визначення стану руху, якщо відома густина рідини, абсолютна в’язкість і кінематична в’язкість можуть бути перетворені безпосередньо. Цей зв’язок можна виразити так:
Абсолютна в’язкість=кінематична в’язкість x густина
Для правильного використання цієї формули необхідно використовувати відповідні одиниці СІ.
Наразі ми показали, що як абсолютна, так і кінематична в’язкість доводять, що мед більш в’язкий, ніж вода. Давайте розглянемо інший приклад.
За допомогою двох однакових банок, прикріплених до столу, наповніть одну медом, а іншу майонезом. Тепер виконайте тест на абсолютну в'язкість, перемішуючи рідину. Перевірка покаже, що мед – більш в’язка рідина.
Переверніть банку і проведіть кінематичний тест на в'язкість, який покаже, що майонез став більш в'язкою рідиною (мед витікає швидше, ніж майонез). По-перше, яке пояснення різних результатів, а по-друге, які наслідки, принаймні, що стосується машинних мастильних матеріалів?
різниця
Щоб пояснити різні результати, нам потрібно зрозуміти ньютонівські властивості рідини. Якщо пов’язати в’язкість рідини з величиною зсуву, який вона відчуває, деякі рідини демонструватимуть в’язкість, яка не залежить від величини прикладеної сили зсуву.
Це так звані ньютонівські рідини, хорошим прикладом яких є мед. Розподіл в'язкості деяких рідин змінюється залежно від величини зсуву. Це називаються неньютонівськими рідинами, наприклад майонез.
Неньютонівські рідини демонструють високу в’язкість, коли швидкість зсуву низька (кінематичний тест на в’язкість). Як і при тесті на абсолютну в’язкість, в’язкість неньютонівських рідин зменшується, коли рідина зазнає більшого зсуву.
чому це важливо
Отже, що це означає для мастильних матеріалів?
1. Більшість мастильних матеріалів (див. винятки нижче) демонструють властивості, близькі до Ньютона. Тож незалежно від того, чи ми вимірюємо кінематичну в’язкість, чи абсолютну в’язкість і будемо трендувати її, великої різниці немає.
2. Масла, які виявляють більше неньютонівських властивостей:
Покращені мастильні матеріали (масла з присадками, що покращують індекс в'язкості)
Деградована нафта
Масляні емульсії, включаючи помірне забруднення твердими речовинами та/або рідинами та залучення повітря, усі з яких можуть утворювати емульсії.
3. Враховуючи, що механічно створені сили зсуву, а не сила тяжіння, впливають на потік мастильної рідини в машині, можна стверджувати, що випробування абсолютної в'язкості є кращим методом визначення в'язкості. Однак також справедливо припустити, що будь-який фактор, який впливає на зміни абсолютної в'язкості, також може впливати на зміни кінематичної в'язкості.
Поки ми вимірюємо та тренуємо один метод вимірювання (з відповідною відтворюваністю), ми зможемо отримати хороші закономірності в даних. Незважаючи на те, що ми проводимо вимірювання кінематичної в’язкості та інтуїтивно знаємо, що вони невірні щодо машини, вони все ще популярні. Тому дотримуйтеся одного методу. Як жартую: Краще постійно помилятися, ніж іноді мати рацію.
4. Кінематична в'язкість є поширеним методом вимірювання та звітності про в'язкість при аналізі використаних мастильних матеріалів, принаймні, що стосується більшості комерційних лабораторій. Як згадувалося в попередньому параграфі, це може бути не найкращий підхід, але він став домінуючим підходом через історію та простоту використання.
5. Більшість комерційних лабораторій використовуватимуть автоматизований віскозиметр для вимірювання кінематичної в'язкості. Більшість польових лабораторних приладів вимірюватимуть абсолютну в’язкість, але повідомлятимуть її як кінематичну в’язкість, використовуючи припущення щодо густини рідини та виконуючи відповідні розрахунки.
Зазвичай це не є проблемою для отримання результатів тренду, але важливо переконатися, що вимірювання в’язкості завжди виконуються за однієї температури. Це може бути кімнатна температура, але завжди переконайтеся, що масло досягло кімнатної температури в кліматично-контрольованому середовищі перед тестуванням.
І не намагайтеся порівнювати результати комерційної нафтової лабораторії з результатами польової лабораторії занадто близько; вони будуть різними, але це тому, що вони вимірюють різні речі. Має бути певна кореляція, але вони не будуть абсолютно еквівалентними.
В'язкість часто вважається найважливішою властивістю мастильного матеріалу. Тому також важливо вміти це вимірювати і розуміти. Сподіваюся, це дає змогу краще зрозуміти тему.
