Klampumo. Dinaminės klampos koeficientas. Fizinis reikšmė klampumo koeficiento

klampumo indeksas - pagrindinis parametras darbinio skysčio arba dujų. Fiziškai, klampumas gali būti apibrėžiamas kaip vidinės trinties, kurią sukelia dalelių, sudarančių skystis (dujinis) terpėje masę, arba, paprasčiau pasipriešinimo judėjimams pasiūlymą.

Kas yra klampumas

Paprastas empirinių patirties klampumo nustatymas: sklandžiai nuožulniomis paviršiaus vienu metu pilamas į vienodo dydžio, vandens ir aliejaus. Vanduo teka greičiau aliejaus. Tai daugiau skysčių. Juda greitai alyvą išleisti apsaugo didesnę trintį tarp jos molekulių (vidinė varža - klampumas). Tokiu būdu, Klampumas skysčio atvirkščiai proporcingas jo takumas.

klampumo indeksas: formulė

Į supaprastinta forma klampaus takią terpę vamzdyne procesas gali būti laikomas plokšti lygiagrečių sluoksnius A ir B tuo pačiu paviršiaus ploto S, atstumas tarp kurių yra h dydis.

Šie du sluoksniai (A ir B) judėti su skirtingų greičių (V ir V + ΔV). Sluoksnis, turintis didžiausią greitis (V + ΔV), yra susijęs su sluoksnio B judėjimą, juda lėčiau (V). Tuo pačiu metu sluoksnis B yra linkęs sulėtinti sluoksnio A. fizinės reikšmė klampos koeficientas yra tai, kad iš molekulių, sudarančių atsparumą sluoksnių srauto trinties sudaro jėgą, kuri normą Isaak Nyuton aprašytą pagal šią formulę:

F = mkm × S × (ΔV / h)

čia:

• ΔV - skirtumas tarp judėjimo tekėjimo greičiu sluoksnių;
• h - atstumas tarp skysčio srovė sluoksnių;
• S - paviršiaus plotas skysčio srauto sluoksnio;
• μ (mu) - koeficientas, priklausantis nuo savybių skysčio, vadinamas absoliutus dinaminis klampumas.

SI vienetai formulė yra tokia:

μ = (F × h) / (S × ΔV) = [Pa × s] (× Pascal sekundę)

Kur F - sunkio (masės) jėga vienetas hidraulinio skysčio tūrio.

vertė klampumo

Daugeliu atvejų, koeficientas dinaminės klampos yra matuojamas centipoises (cP) pagal su sistema CGS (centimetro, g, sekundę). Praktikoje, skysto masės santykis klampumo yra susijusi su jo apimtis, t.y. skystis Tankis:

ρ = m / V

čia:

• ρ - tankis skysčio;
• m - masė skysčio;
• V - skysčio tūris.

Tarp dinaminis klampumas (mkm) ir tankio (ρ) santykis yra vadinamas kinematinis klampumas ν (ν - Graikų - nu):

ν = μ / ρ = ^[m2 / s]

Beje, metodai nustatyti klampos koeficientas yra skirtingi. Pavyzdžiui, kinematinės klampos vis dar matuojamas pagal GHS sistemos cP (cSt) ir Dolny vienetas kiekius, - Stokso (ST):

• 1-os klasės = 10 ^{-4 m2} / s = 1 cm ² / s;
• 1sSt = 10 ^-6 m ² / S = 1 mm, ² / s.

Nustatymas vandens klampumo

Klampumo koeficientas vandenyje yra nustatomas matuojant skysčio tėkmės laiko per kalibruojamojo kapiliarinio vamzdelio. Šis prietaisas yra kalibruojama naudojant žinomas standartinį skystas klampumą. Siekiant nustatyti, kinematinę klampą, matuojant mm ² / s, skysčio srauto laikas, matuojant per kelias sekundes, dauginama iš pastovia reikšme.

Kaip palyginimas vienetas yra naudojamas distiliuoto vandens, kurio klampumas vertė yra beveik pastovus net tada, kai temperatūros pokyčių. Klampumo - priklausantis laikas sekundėmis, kuri reikalinga kintamo tūrio distiliuoto vandens į skylę kalibruota pabaigos, tos pačios vertės, veikiant bandymo skysčio santykis.

klampomačius

Klampumas matuojamas laipsniais Engler (° E) Saybolt Universalūs sekundės ( "SUS) arba Redwood laipsniais (° RJ), priklausomai nuo reometro tipo. Trijų tipų viskozimetrais skiriasi tik teka skysta terpė sumos.

Viskozimetru matavimo į Europos vieneto Engler laipsnių (° E) klampumą, apskaičiuotos 200 cm ³ tekančiu skystą terpę. Viskozimetre matuojant į Saybolt Universal sekundžių klampumą ( "SUS arba" SSU), naudojamą Jungtinėse Amerikos Valstijose, turinti 60 cm ³ bandymų skysčio. Anglijoje, jeigu jie yra naudojami Redwood laipsnių (° RJ), atlieka viskozimetru, matuojantį 50 cm ^3, skysčio klampumą. Pavyzdžiui, jei 200 cm ³ iš naftos srautus dešimt kartų lėčiau nei tuo pačiu kiekiu vandens, klampumas yra 10 ° Engler E.

Nes temperatūra yra pagrindinis veiksnys keičiant klampos santykis, matavimai paprastai atliekami iš pradžių pastovioje temperatūroje 20 ° C, o po to jos didesnes vertes. Rezultatas, tokiu būdu, yra išreiškiamas pridedant atitinkamą temperatūrą, pvz 10 ° E / 50 ° C arba 2,8 ° E / 90 ° C. skystis klampa 20 ° C didesnė nei jo klampumo esant aukštesnei temperatūrai. Hidraulinės alyvos turi čia šių atitinkamų temperatūroje klampumas:

190 cSt 20 ° C = 45,4 cSt 50 ° C = 11,3 cSt 100 ° C temperatūroje

Vertimo vertės

Klampos nustatymas pasitaiko įvairių sistemų (Amerikos, Didžiosios Britanijos, PSS), todėl dažnai reikia išversti duomenis iš vienos matavimo sistemos į kitą. Konvertuoti vertes klampumo skysčio, išreikštas laipsniais Engler į cP (mm ² / s), naudojant tokią empirinę formulę:

ν (cSt) = 7,6 × ° E × (1-1 / ° E3)

Pavyzdžiui:

• 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.

Tam, kad greitai nustatyti standartinį klampumą hidraulinio formulės gali būti supaprastinta aliejaus taip:

ν (cSt) = 7,6 × ° LT (mm ² / s)

Turintys ν kinematinį klampumą mm ² / s arba cSt, ji gali būti paversta dinaminis klampumas yra nuo koeficiento mkm, naudojant šių santykius:

μ = ν × ρ

Pavyzdys. Apibendrinant įvairių formulės vertimo Engler laipsnių (° E) cP (cSt) ir centipoises (cps), manyti, kad hidraulinę alyvą, kurios tankis ρ = 910 kg / m ³ turi kinematinę klampą 12 ° E, vienetais cP:

ν = 7,6 × 12 × (1-1 / 123) = 91,2 × (0,99) = 90,3 mm ² / s.

Nuo 1sSt = 10 ^-6 m ² / s ir 1br = N × 10 ^-3 S / M ^2, tada dinaminis klampumas bus lygus:

μ = ν × ρ = 90,3 × 10 ^-6 · 910 = 0,082 × N s / m ² = 82 cPs.

Klampumo koeficientas dujų

Ji yra nustatomas pagal sudėtį (cheminei, mechaninio) dujų, iki temperatūros ir slėgio naudojama dujų-dinaminis skaičiavimai, susijusių su dujų judėjimo. Praktiškai dujų klampumą dizaino kūrimo dujų srityse, kur skaičiavimai yra vykdomos koeficiento keičiasi priklausomai nuo dujų sudėtinių dalių pakeitimų (ypač svarbių dujų kondensato indėlių), temperatūros ir slėgio yra atsižvelgiama į.

Mes apskaičiuoti klampumo oro koeficientą. Procesai bus panašios į prieš tai dviejų vandens srautų aprašyta. Tarkime, lygiagrečiai juda du dujų srautų U1 ir U2, tačiau skirtingais tempais. Tarp konvekciją sluoksnių įvyks (susijimas) molekules. Kaip rezultatas, daug greičiau juda oro srautas mažės ir iš pradžių juda lėtai - paspartinti.

Klampumas oro koeficientas, pagal Newton įstatymas, pagal formulę, išreikštą:

F = -h × (dU / dZ) × S

čia:

• dU / dZ yra greitis gradientas;
• S - plotas smūgio jėga;
• Veiksnys h - dinaminis klampumas.

klampumo indeksas

Klampumo indeksas (VI), - parametras koreliavimo klampumas ir temperatūros pokyčiu. Koreliacijos yra statistinis priklausomybė santykiai, šiuo atveju šių dviejų verčių, kuriame temperatūros pokytis yra vykdoma sisteminė variacijos klampumo. Tuo didesnis klampumas indeksas, tuo mažiau tarp dviejų reikšmių kaita, t.y. darbinio skysčio klampumas yra labiau stabili su temperatūros.

Iš alyvos klampumas

Pasibaigus šiuolaikinės alyvos klampumo indeksas mažesnis kaip 95-100 vienetų pamatų. Taigi hidraulinių mašinų ir įrangos gali būti naudojamas pakankamai stabili, skysčių, kurie riboja labai skiriasi klampumu sąlygomis kritinių temperatūrų.

"Gera", koeficientas klampumo gali būti išlaikytas įvedant specialią alyvų priedų (polimerai), gautą iš distiliuojant naftą. Jie padidins klampos indeksą aliejus ribojant pakeitimus atsižvelgiant į leistino diapazono ribų savybių. Praktiškai iš reikiamo kiekio priedų įvedimą mažo klampumo indekso bazinis aliejus gali būti padidintas iki 100-105 vienetų. Tačiau, tokiu būdu gautas mišinys buvo susilpnina savo savybes esant aukštam slėgiui ir šilumos apkrovos, taip sumažinant Priedo efektyvumą.

Valdžioje grandinės turi būti naudojamas galingas hidraulinius skysčius, kurių klampos indeksu 100 vienetų. Skysčiai, kurių sudėtyje yra priedų, kad padidinti klampos indeksą, yra naudojami hidraulinių valdymo grandinių ir kitų sistemų, veikiančių esant mažai / vidutinio slėgio diapazone, į temperatūrų intervalas ribotas pokyčių su mažais sandarumą ir vienkartiniu. Kaip slėgio padidėjimą ir klampumo padidėjimo, bet procesas vyksta, esant slėgiui virš 30,0 MPa (300 bar). Praktiškai, šis veiksnys yra dažnai pamirštama.

Matavimo ir indeksavimas

Pagal tarptautinius ISO standartus, vandens (ir kitų skysčių) klampumas, išreikštas cP: cSt ^(mm2 / s). Matavimai klampumo proceso aliejų turi būti atliekamas esant temperatūrai tarp 0 ° C, 40 ° C ir 100 ° C. Bet kuriuo atveju, kodo ženklo tepalo klampumas turėtų būti nurodyta bent skaitmuo 40 ° C temperatūroje Atstumu klampumas suteiktas esant 50 ° C temperatūroje Ženklai, dažniausiai naudojami inžinerinių hidraulika, svyruoja nuo ISO VG 22 ISO VG 68.

Hidraulinės alyvos V. 22, V. G. 32, V. G. 46, V. G. 68, VG100 esant 40 ° C temperatūrai, turi klampumus, atitinkančius jų ženklinimo: 22, 32, 46, 68 ir 100 cSt. Optimalus kinematinė klampa darbinio skysčio hidraulinėse sistemose slypi 16 iki 36 cSt diapazone.

American Society of Automotive Engineers (draugija Automotive Engineers - SAE) sukūrė diapazonai klampumo konkrečioms temperatūros ir joms priskirtų atitinkamų kodų. Skaičius po simboliu W, - absoliutus dinaminis klampumas koeficientas μ, esant 0 ° F (-17,7 ° C), ir ν kinematinės klampos nustatomas 212 ° F (100 ° C). Šis indeksavimas atsižvelgiant universaliųjų bituminių aliejai naudojami automobilių pramonėje (perdavimo, variklis, ir D. pan.).

Klampumas poveikis hidraulinių darbo

Nustatymas skysčio klampumas yra ne tik mokslo ir švietimo palūkanų, bet taip pat atlieka svarbų praktinį reikšmingumą. Hidraulinio skysčio ne tik perduoti energiją iš siurblio į hidraulinio variklio, bet taip pat sutepti visos dalys ir komponentai yra paimtas iš šiluma trinties porų. Neatitinka, darbo skysčio klampumo darbą gali rimtai sutrikdyti hidraulikos efektyvumą.

Aukšto klampumo darbinio skysčio (naftos labai didelio tankio) veda į tokį neigiamą poveikį:

• Padidėjęs atsparumas hidraulinio skysčio srauto sukelia didelio slėgio kritimą hidraulinės sistemos.
• Greitį mažinantys kontroliuoti greitį ir mechaninių judesių pavarų.
• Plėtra siurblio išsiplėtimą.
• Nulinį arba labai mažą oro išleidimo iš hidraulinės alyvos bakas.
• Pastebimas nutrūkus energijos (sumažinti efektyvumas) hidraulikos dėl brangumo energija įveikti vidinės trinties skysčio.
• Didesnis sukimo momentas vilkikais mašinos sukelia didinant apkrovą ant siurblio.
• Temperatūros didėjimo hidraulinio skysčio generuoja padidėjo trinties.

Taigi, fizinė prasmė klampumo koeficiento yra jo poveikį (teigiamą arba neigiamą) dėl komponentų ir mechanizmų transporto priemonės, mašinos ir įranga.

Praradimas hidraulinės galios

Mažo klampumo darbinio skysčio (mažo tankio nafta) sukelia tokias neigiamas pasekmes:

• Mažėja tūrinis efektyvumą siurblių kaip padidinti vidinio nuotėkio rezultatas.
• siurblių, vožtuvų, vožtuvų, hidraulinių variklių: - tam vidinio nuotėkio hidraulinių komponentų visą hidraulinę sistemą padidėjimas.
• Padidėjo susidėvėjimą išpumpuoti vienetų ir siurbliai trukdymo dėl nepakankamo hidraulinio skysčio klampumo būtina tepimui trina dalių.

spūdumas

Bet spaudžiant skystis yra suslėgtas. Su pagarba aliejams, aušinimo ir tepimo naudojamų mechaninių inžinerinių hidraulika, empiriškai jis nustatė, kad suspaudimo procesas yra atvirkščiai proporcingas skysčio masę tūrio. Suspaudimo narys suma mineralinėms alyvoms yra žymiai mažesnis už vandens ir daug mažesnis už sintetinius skysčius.

Paprasta žemo slėgio hidraulinis skystis spūdumo nežymų poveikį mažinant pradinę apimtį. Bet galingas mašinos su aukšto slėgio hidraulinės pavaros balionų ir didelis, šis procesas pasireiškia matomai. Hidraulinio mineralinėje alyvoje , esant 10,0 MPa (100 bar) slėgį, tūris sumažėja 0,7%. Šiuo atveju, suspaudimo tūrio pokytis nedideliu mastu paveikti kinematinę klampą ir rūšies alyvą.

išvada

Klampos nustatymas leidžia prognozuoti, kad įranga ir mechanizmai veikimą įvairiomis sąlygomis, atsižvelgiant į pokyčius skysčio arba dujų sudėties, slėgio, temperatūros. Be to, kontrolė rodikliai, susiję su naftos ir dujų pramonės, komunalinių paslaugų ir kitose pramonės šakose.