A viszkozitás mérésének és jelentésének két módszere, a kinematikus és az abszolút (más néven dinamikus) gyakran okoz zavart azok fejében, akik nem használják rendszeresen. Ebben a rovatban elmagyarázom a köztük lévő különbségeket, és adok néhány tippet a kenőanyagokra való felvitelükhöz.
abszolút viszkozitás
Az abszolút viszkozitást a folyadék nyírással szembeni ellenállásaként vagy a folyadék azon képességeként határozzák meg, hogy ellenáll a deformációnak, amikor erőt fejtenek ki. Egyszerűbben fogalmazva: minél sűrűbb a folyadék, annál több energiát igényel az áramlás. Szigorúan véve a kinematikai viszkozitás az abszolút viszkozitás és a sűrűség aránya.
A sűrűség a tömegből származó tulajdonság, és mivel a tömeg és a tömeg gyakorlati szempontból közvetlenül arányosak bárhol a Föld felszínén, a kinematikai viszkozitást gyakran úgy értelmezik, mint egy folyadék ellenállását a gravitáció hatására.
A kinematikus viszkozitást az abszolút viszkozitás speciális eseteként szeretem elképzelni. A gravitáció által kifejtett nyíróerők valójában nagyon kicsik a gépelemek mechanikai kölcsönhatásából eredő nyíróerőkhöz képest.
Illusztráljuk ezt a különbséget egy példával. Tegyük fel, hogy van egy üveg méz és egy üveg víz az asztalodon. Az üvegek az asztalhoz vannak rögzítve, így nem tudnak elmozdulni. Ha minden edénybe tesz egy-egy kanalat, és elkezdi keverni, akkor nyírást vezet be a folyadékba.
Vegye figyelembe, hogy ezeket az erőket nem a gravitáció okozza, tehát abszolút viszkozitástesztet csinál. Nyilvánvaló, hogy a keveréssel szemben nagyobb ellenállású folyadék a méz, így arra következtethetünk, hogy a méz abszolút viszkozitása nagyobb, mint a víz abszolút viszkozitása. Most vedd el ezeket az üvegeket, vedd le az asztalról, és öntsd félre.
A folyadék mind kifolyik a tartályból, ebben az esetben az áramlást okozó erőt a gravitáció vezeti be. Tehát most csináltunk egy kinematikai viszkozitási tesztet, és az is azt mutatta, hogy a méznek nagyobb a kinematikai viszkozitása, mint a víznek, mert nagyobb ellenállása van az üvegből való kifolyással szemben.
A folyadék viszkozitása, legyen az kinematikus vagy abszolút, a mért hőmérséklet függvényében változik. Ezért jelenteni kell azt a hőmérsékletet, amelyen a viszkozitást mérik.
kinematikai viszkozitás
A mozgásállapot szigorú meghatározásaként, ha a folyadék sűrűsége ismert, az abszolút viszkozitás és a kinematikai viszkozitás közvetlenül konvertálható. Ez a kapcsolat így fejezhető ki:
Abszolút viszkozitás=kinematikai viszkozitás x sűrűség
A képlet helyes használatához megfelelő SI-egységeket kell használni.
Eddig kimutattuk, hogy mind az abszolút, mind a kinematikus viszkozitási tesztek azt bizonyítják, hogy a méz viszkózusabb, mint a víz. Nézzünk egy másik példát.
Két egyforma, az asztalhoz rögzített üveggel töltsük meg az egyiket mézzel, a másikat pedig majonézzel. Most végezzen abszolút viszkozitási tesztet a folyadék keverésével. A vizsgálatok azt mutatják, hogy a méz viszkózusabb folyadék.
Fordítsa meg az üveget, és végezzen kinematikus viszkozitási tesztet, amely megmutatja, hogy a majonéz most már viszkózusabb folyadék (a méz gyorsabban fogy el, mint a majonéz). Először is mi a magyarázata a különböző eredményeknek, másodszor pedig mi a következménye, legalábbis ami a gépkenőanyagokat illeti?
különbség
A különböző eredmények magyarázatához meg kell értenünk a folyadék newtoni tulajdonságait. Ha egy folyadék viszkozitását az általa tapasztalt nyírás mértékéhez viszonyítja, akkor egyes folyadékok viszkozitása független az alkalmazott nyíróerő mértékétől.
Ezeket newtoni folyadékoknak nevezzük, amelyekre a méz jó példa. Egyes folyadékok viszkozitáseloszlása a nyírás mértékével változik. Ezeket nem newtoni folyadékoknak nevezzük, erre példa a majonéz.
A nem newtoni folyadékok nagy viszkozitást mutatnak, ha a nyírási sebesség alacsony (kinematikai viszkozitási teszt). Az abszolút viszkozitási teszthez hasonlóan a nem newtoni folyadékok viszkozitása is csökken, ha a folyadékot erősebben nyírják.
miért fontos
Tehát mit jelent ez a kenőanyagok esetében?
1. A legtöbb kenőanyag (lásd alább a kivételeket) közel newtoni tulajdonságokat mutat. Tehát akár a kinematikai viszkozitást, akár az abszolút viszkozitást mérjük és trendezzük, nincs sok különbség.
2. Azok az olajok, amelyek több nem newtoni tulajdonságot mutatnak:
Továbbfejlesztett kenőanyagok (olajok viszkozitási indexet javító adalékokkal)
Lebomlott olaj
Olajemulziók, beleértve a szilárd anyagok és/vagy folyadékok mérsékelt szennyeződését és a levegő elszívását, amelyek mindegyike emulziókat hozhat létre.
3. Tekintettel arra, hogy a gravitáció helyett mechanikusan bevezetett nyíróerők befolyásolják a kenőfolyadék áramlását a gépben, vitatható, hogy az abszolút viszkozitás vizsgálata jobb módszer a viszkozitás meghatározására. Mindazonáltal azt is jogos feltételezni, hogy minden olyan tényező, amely befolyásolja az abszolút viszkozitás változásait, hatással lehet a kinematikai viszkozitás változására is.
Mindaddig, amíg egy mérési módszert mérünk és trendezünk (megfelelő reprodukálhatóság mellett), jó mintázatokat kell kapnunk az adatokban. Annak ellenére, hogy kinematikus viszkozitásméréseket végzünk, és intuitív módon tudjuk, hogy ezek helytelenek, ami a gépet illeti, továbbra is népszerűek. Tehát maradjon egy módszernél. Viccként: jobb állandóan tévedni, mint néha igazat adni.
4. A kinematikai viszkozitás a használt kenőanyag-analízis során alkalmazott viszkozitás mérési és jelentési módszere, legalábbis ami a legtöbb kereskedelmi laboratóriumot illeti. Ahogy az előző bekezdésben említettük, lehet, hogy nem ez a legjobb megközelítés, de az előzmények és a könnyű használhatóság miatt ez lett a domináns megközelítés.
5. A legtöbb kereskedelmi laboratórium automatizált viszkozimétert használ a kinematikus viszkozitás mérésére. A legtöbb helyszíni laboratóriumi műszer megméri az abszolút viszkozitást, de kinematikai viszkozitásként jelenti, folyadéksűrűség-feltevésekkel és megfelelő számításokkal.
Ez általában nem jelent problémát a trenderedmények megszerzésében, de fontos biztosítani, hogy a viszkozitásmérés mindig ugyanazon a hőmérsékleten történjen. Ez lehet szobahőmérséklet, de a tesztelés előtt mindig győződjön meg arról, hogy az olajnak volt ideje szobahőmérsékletre felmelegedni szabályozott klímakörnyezetben.
És ne próbálja meg túlságosan összehasonlítani a kereskedelmi kőolajlaboratóriumi eredményeit a terepi laboratóriumi eredményekkel; különbözőek lesznek, de ez azért van, mert különböző dolgokat mérnek. Valamilyen korrelációnak kellene lennie, de nem lesznek pontosan egyenértékűek.
A viszkozitást gyakran a kenőanyag legfontosabb tulajdonságának tekintik. Ezért az is fontos, hogy mérni és megérteni tudjunk. Remélem, ez a téma világosabb megértését teszi lehetővé.
