Dve metódy merania a vykazovania viskozity, kinematická a absolútna (nazývaná aj dynamická), často spôsobujú zmätok v mysliach tých, ktorí ich nepoužívajú pravidelne. V tomto stĺpci vysvetlím rozdiely medzi nimi a poskytnem niekoľko tipov, ako ich aplikovať na lubrikanty.
absolútna viskozita
Absolútna viskozita je definovaná ako odolnosť tekutiny voči strihu alebo schopnosť tekutiny odolávať deformácii pri pôsobení sily. Zjednodušene povedané, čím je tekutina hustejšia, tým viac energie je potrebné na jej prúdenie. Presne povedané, kinematická viskozita je definovaná ako pomer absolútnej viskozity k hustote.
Hustota je vlastnosť odvodená od hmotnosti a keďže hmotnosť a hmotnosť sú z praktických dôvodov priamo úmerné kdekoľvek na zemskom povrchu, kinematická viskozita sa často interpretuje ako odpor tekutiny prúdiť pod vplyvom gravitácie.
Rád uvažujem o kinematickej viskozite ako o špeciálnom prípade absolútnej viskozity. Šmykové sily vyvolané gravitáciou sú v skutočnosti veľmi malé v porovnaní so šmykovými silami vyvolanými mechanickou interakciou komponentov stroja.
Ilustrujme si tento rozdiel na príklade. Predpokladajme, že máte na stole pohár medu a pohár vody. Poháre sú pripevnené k stolu, takže sa nemôžu pohybovať. Ak do každej nádoby vložíte lyžicu a začnete miešať, zavádzate do tekutiny šmyk.
Všimnite si, že tieto sily nie sú spôsobené gravitáciou, takže to, čo robíte, je test absolútnej viskozity. Je zrejmé, že tekutinou s väčším odporom voči miešaniu je med, takže môžeme konštatovať, že absolútna viskozita medu je väčšia ako absolútna viskozita vody. Teraz vezmite tie poháre, zložte ich zo stola a odlejte nabok.
Kvapalina bude vytekať z nádrže, v tomto prípade sila spôsobujúca tok je zavedená gravitáciou. Takže sme práve urobili test kinematickej viskozity a ten tiež ukázal, že med má väčšiu kinematickú viskozitu ako voda, pretože má väčší odpor vytekať z nádoby.
Viskozita kvapaliny, či už kinematická alebo absolútna, sa mení v závislosti od nameranej teploty. Preto sa musí uviesť teplota, pri ktorej sa meria viskozita.
Kinematická viskozita
Ako presná definícia stavu pohybu, ak je známa hustota kvapaliny, absolútna viskozita a kinematická viskozita môžu byť prevedené priamo. Tento vzťah možno vyjadriť takto:
Absolútna viskozita=kinematická viskozita x hustota
Na správne použitie tohto vzorca je potrebné použiť príslušné jednotky SI.
Doteraz sme ukázali, že testy absolútnej aj kinematickej viskozity dokazujú, že med je viskóznejší ako voda. Pozrime sa na ďalší príklad.
Pomocou dvoch rovnakých pohárov pripevnených k stolu naplňte jednu medom a druhú majonézou. Teraz vykonajte test absolútnej viskozity miešaním tekutiny. Testovanie ukáže, že med je viskóznejšia kvapalina.
Otočte nádobu a urobte kinematický test viskozity, ktorý ukáže, že majonéza je teraz viskóznejšia kvapalina (med sa minie rýchlejšie ako majonéza). Po prvé, aké je vysvetlenie rôznych výsledkov a po druhé, aké sú dôsledky, aspoň pokiaľ ide o strojové mazivá?
rozdiel
Aby sme mohli vysvetliť rôzne výsledky, musíme pochopiť newtonovské vlastnosti tekutiny. Ak priradíte viskozitu kvapaliny do súvislosti s veľkosťou šmyku, ktorému podlieha, niektoré kvapaliny vykazujú viskozitu, ktorá je nezávislá od veľkosti aplikovanej šmykovej sily.
Nazývajú sa newtonské tekutiny, ktorých dobrým príkladom je med. Distribúcia viskozity niektorých kvapalín sa mení s veľkosťou šmyku. Tieto sa nazývajú nenewtonské tekutiny, príkladom je majonéza.
Nenewtonské kvapaliny vykazujú vysoké viskozity, keď je šmyková rýchlosť nízka (test kinematickej viskozity). Rovnako ako pri teste absolútnej viskozity, viskozita nenewtonských kvapalín klesá, keď je kvapalina silnejšie strihaná.
prečo je to dôležité
Čo to teda znamená pre lubrikanty?
1. Väčšina mazív (pozri výnimky nižšie) vykazuje takmer newtonovské vlastnosti. Či už teda meriame kinematickú viskozitu alebo absolútnu viskozitu a sledujeme ju, nie je veľký rozdiel.
2. Oleje, ktoré vykazujú viac nenewtonských vlastností, sú:
Vylepšené mazivá (oleje s prísadami zlepšujúcimi viskozitný index)
Degradovaný olej
Olejové emulzie, vrátane miernej kontaminácie pevných látok a/alebo kvapalín a strhávanie vzduchu, z ktorých všetky môžu produkovať emulzie.
3. Vzhľadom na to, že tok mazacej kvapaliny v stroji ovplyvňujú skôr mechanicky zavedené šmykové sily než gravitácia, možno tvrdiť, že testovanie absolútnej viskozity je lepšou metódou na stanovenie viskozity. Je však tiež spravodlivé predpokladať, že akýkoľvek faktor, ktorý ovplyvňuje zmeny absolútnej viskozity, môže tiež ovplyvniť zmeny kinematickej viskozity.
Pokiaľ meriame a trendujeme jednu metódu merania (s primeranou reprodukovateľnosťou), mali by sme byť schopní získať dobré vzory v údajoch. Aj keď robíme kinematické merania viskozity a intuitívne vieme, že sú nesprávne, pokiaľ ide o stroj, sú stále populárne. Držte sa teda jednej metódy. Ako vtip: Je lepšie sa stále mýliť, ako mať niekedy pravdu.
4. Kinematická viskozita je bežnou metódou merania a zaznamenávania viskozity pri analýze použitých mazív, aspoň pokiaľ ide o väčšinu komerčných laboratórií. Ako bolo spomenuté v predchádzajúcom odseku, nemusí to byť najlepší prístup, ale stal sa dominantným prístupom vďaka histórii a jednoduchosti použitia.
5. Väčšina komerčných laboratórií bude používať na meranie kinematickej viskozity automatizovaný viskozimeter. Väčšina poľných laboratórnych prístrojov meria absolútnu viskozitu, ale uvádza ju ako kinematickú viskozitu s použitím predpokladov hustoty tekutiny a vykonaním príslušných výpočtov.
Pri získavaní trendových výsledkov to zvyčajne nie je problém, ale je dôležité zabezpečiť, aby sa merania viskozity vykonávali vždy pri rovnakej teplote. Môže to byť izbová teplota, ale vždy sa pred testovaním uistite, že olej dosiahol izbovú teplotu v prostredí s kontrolovanou klímou.
A nesnažte sa príliš blízko porovnávať výsledky svojich komerčných ropných laboratórií s výsledkami poľných laboratórií; budú odlišné, ale to preto, že merajú iné veci. Mala by existovať určitá korelácia, ale nebudú presne ekvivalentné.
Viskozita sa často považuje za najdôležitejšiu vlastnosť maziva. Preto je tiež dôležité vedieť to zmerať a pochopiť. Dúfam, že to poskytne jasnejšie pochopenie témy.
