Özlülük əmsalı işləyən maye və ya qazın əsas parametridir. Fiziki baxımdan özlülük maye (qaz) mühitin kütləsini təşkil edən hissəciklərin hərəkəti nəticəsində yaranan daxili sürtünmə və ya daha sadə desək, hərəkətə qarşı müqavimət kimi müəyyən edilə bilər.
Özlülük nədir
Özlülüyün təyin edilməsi üçün ən sadə empirik təcrübə: eyni miqdarda su və yağ eyni zamanda hamar maili səthə tökülür. Su yağdan daha tez boşalır. O, daha mayedir. Hərəkət edən yağın tez boşalmasının qarşısı onun molekulları arasında daha yüksək sürtünmə (daxili müqavimət - özlülük) olur. Beləliklə, mayenin özlülüyü onun axıcılığına tərs mütənasibdir.
Özlülük nisbəti: formula
Sadələşdirilmiş formada boru kəmərində özlü mayenin hərəkəti prosesi eyni səth sahəsi S olan, aralarındakı məsafə h olan A və B düz paralel laylar şəklində nəzərdən keçirilə bilər.
Bu iki təbəqə (A və B) müxtəlif sürətlə (V və V+ΔV) hərəkət edir. Ən yüksək sürətə (V+ΔV) malik olan A təbəqəsi daha aşağı sürətlə (V) hərəkət edən B təbəqəsini əhatə edir. Eyni zamanda, B təbəqəsi A təbəqəsinin sürətini ləngitməyə meyllidir. Özlülük əmsalının fiziki mənası ondan ibarətdir ki, axın təbəqələrinin müqaviməti olan molekulların sürtünməsi İsaak Nyutonun təsvir etdiyi qüvvə əmələ gətirir. aşağıdakı düstur:
F=µ × S × (ΔV/h)
Burada:
- ΔV maye axını laylarının sürətlərindəki fərqdir;
- h – maye axınının təbəqələri arasındakı məsafə;
- S – maye axını təbəqəsinin səth sahəsi;
- Μ (mu) - mayenin xassəsindən asılı olaraq mütləq dinamik özlülük adlanan əmsal.
SI vahidlərində düstur belə görünür:
µ=(F × h) / (S × ΔV)=[Pa × s] (Paskal × saniyə)
Burada F işçi mayenin vahid həcminin cazibə qüvvəsidir (çəkisi).
Özlülük dəyəri
Əksər hallarda dinamik özlülük əmsalı CGS vahidlər sisteminə (santimetr, qram, saniyə) uyğun olaraq sentipoise (cP) ilə ölçülür. Praktikada özlülük mayenin kütləsinin həcminə, yəni mayenin sıxlığına nisbəti ilə bağlıdır:
ρ=m / V
Burada:
- ρ – maye sıxlığı;
- m – mayenin kütləsi;
- V mayenin həcmidir.
Dinamik özlülük (Μ) və sıxlıq (ρ) arasındakı əlaqə kinematik özlülük ν adlanır (ν – yunanca –çılpaq):
ν=Μ / ρ=[m2/s]
Yeri gəlmişkən, özlülük əmsalının təyini üsulları müxtəlifdir. Məsələn, kinematik özlülük hələ də CGS sisteminə uyğun olaraq sentistoklarda (cSt) və fraksiya vahidlərində - stoklarda (St) ölçülür:
- 1st=10-4 m2/s=1 sm2/s;
- 1sSt=10-6 m2/s=1 mm2/s.
Suyun özlülüyünün təyini
Suyun özlülüyü kalibrlənmiş kapilyar borudan mayenin axması üçün lazım olan vaxtı ölçməklə müəyyən edilir. Bu cihaz özlülüyü məlum olan standart maye ilə kalibrlənmişdir. mm2/s ilə ölçülən kinematik özlülüyü müəyyən etmək üçün saniyələrlə ölçülən mayenin axma müddəti sabitə vurulur.
Müqayisə vahidi distillə edilmiş suyun özlülüyüdür, onun qiyməti temperatur dəyişdikdə belə demək olar ki, sabitdir. Özlülük əmsalı müəyyən edilmiş distillə edilmiş suyun kalibrlənmiş dəlikdən çıxması üçün tələb olunan vaxtın sınaqdan keçirilən mayeninkinə saniyələrlə nisbətidir.
Viskometrlər
Viskozite istifadə edilən viskozimetrin növündən asılı olaraq Engler (°E), Saybolt Universal Saniyələri ("SUS") və ya Redwood (°RJ) dərəcələri ilə ölçülür. Üç növ viskozimetr yalnız miqdarda fərqlənir. maye axır.
Avropa vahidi Engler dərəcəsində özlülüyünü ölçən viskozimetr (°E), hesablanmışdır200 sm3 axan maye mühit. Saybolt Universal Saniyələrində özlülüyü ölçən viskozimetrdə (ABŞ-da istifadə edilən "SUS" və ya "SSU") 60 sm3 sınaq mayesi var. Redwood dərəcələrinin (°RJ) istifadə edildiyi İngiltərədə viskozimetr 50 sm3 mayenin özlülüyünü ölçür. Məsələn, əgər müəyyən bir yağın 200 sm3 hissəsi eyni həcmdə sudan on dəfə yavaş axırsa, o zaman Engler özlülüyü 10°E-dir.
Temperatur özlülük əmsalının dəyişməsində əsas amil olduğundan ölçmələr adətən əvvəlcə 20°C sabit temperaturda, sonra isə daha yüksək dəyərlərdə aparılır. Beləliklə, nəticə müvafiq temperaturun əlavə edilməsi ilə ifadə edilir, məsələn: 10°E/50°C və ya 2.8°E/90°C. 20°C-də mayenin özlülüyü yüksək temperaturda onun özlülüyündən yüksəkdir. Hidravlik yağlar öz temperaturlarında aşağıdakı özlülüklərə malikdir:
20°C-də
190 cSt=50°C-də 45.4 cSt=100°C-də 11.3 cSt.
Dəyərləri tərcümə edin
Özlülük əmsalının təyini müxtəlif sistemlərdə (Amerika, İngilis, GHS) baş verir və buna görə də çox vaxt məlumatları bir ölçülü sistemdən digərinə köçürmək lazımdır. Engler dərəcəsində ifadə olunan maye özlülük dəyərlərini santistoklara çevirmək üçün (mm2/s) aşağıdakı empirik düsturdan istifadə edin:
ν(cSt)=7,6 × °E × (1-1/°E3)
Məsələn:
- 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.
Hidravlik yağın standart özlülüyünü tez müəyyən etmək üçün formula aşağıdakı kimi sadələşdirilə bilər:
ν(cSt)=7,6 × °E(mm2/s)
Kinematik özlülük ν mm2/s və ya cSt olmaqla siz onu aşağıdakı əlaqədən istifadə edərək dinamik özlülük əmsalına Μ çevirə bilərsiniz:
M=ν × ρ
Nümunə. Engler (°E), centistokes (cSt) və sentipoise (cP) dərəcələri üçün müxtəlif çevirmə düsturlarını ümumiləşdirərək, tutaq ki, sıxlığı ρ=910 kq/m3 olan hidravlik yağ kinematik özlülük 12° E, cSt vahidləri ilə:
ν=7,6 × 12 × (1-1/123)=91,2 × (0,99)=90,3 mm2/s.
Çünki 1cSt=10-6m2/s və 1cP=10-3N×s/m2, onda dinamik özlülük belə olacaq:
M=ν × ρ=90,3 × 10-6 910=0,082 N×s/m2=82 cP.
Qaz özlülük faktoru
Qazın tərkibinə (kimyəvi, mexaniki), temperaturun, təzyiqin təsiri ilə müəyyən edilir və qazın hərəkəti ilə bağlı qaz-dinamik hesablamalarda istifadə olunur. Təcrübədə qaz yataqlarının işlənməsi layihələndirilərkən qazların özlülüyü nəzərə alınır, burada əmsal dəyişiklikləri qazın tərkibindəki dəyişikliklərdən (xüsusilə qaz kondensat yataqları üçün vacibdir), temperaturdan və təzyiqdən asılı olaraq hesablanır.
Havanın özlülüyünü hesablayın. Proseslər oxşar olacaqyuxarıda müzakirə olunan iki axın. Tutaq ki, iki qaz axını U1 və U2 paralel, lakin müxtəlif sürətlə hərəkət edir. Molekulların konveksiyası (qarşılıqlı nüfuz) təbəqələr arasında baş verəcəkdir. Nəticədə, daha sürətli hərəkət edən hava axınının impulsu azalacaq və ilkin hərəkətdə daha yavaş olanı sürətlənəcək.
Havanın özlülük əmsalı Nyuton qanununa görə aşağıdakı düsturla ifadə edilir:
F=-h × (dU/dZ) × S
Burada:
- dU/dZ sürət qradiyentidir;
- S – güc təsir sahəsi;
- əmsal h - dinamik özlülük.
Özlülük indeksi
Özlülük indeksi (VI) özlülük və temperatur dəyişikliklərini əlaqələndirən parametrdir. Korrelyasiya statistik əlaqədir, bu halda iki kəmiyyət, temperaturun dəyişməsi özlülüyün sistematik dəyişməsi ilə müşayiət olunur. Özlülük indeksi nə qədər yüksək olarsa, iki dəyər arasındakı dəyişiklik bir o qədər kiçik olar, yəni temperatur dəyişiklikləri ilə işləyən mayenin özlülüyü daha sabitdir.
Yağ özlülüyü
Müasir yağların əsaslarının özlülük indeksi 95-100 vahiddən aşağıdır. Buna görə də maşın və avadanlıqların hidravlik sistemlərində kritik temperatur şəraitində özlülüyün geniş dəyişməsini məhdudlaşdıran kifayət qədər dayanıqlı işçi mayelərdən istifadə etmək olar.
"Əlverişli" özlülük əmsalı yağa yağın distilləsi zamanı alınan xüsusi əlavələrin (polimerlərin) daxil edilməsi ilə saxlanıla bilər. Onlar üçün yağların özlülük indeksini artırırlaricazə verilən intervalda bu xarakteristikanın dəyişməsinin məhdudlaşdırılmasının hesabı. Təcrübədə lazımi miqdarda əlavələrin tətbiqi ilə əsas yağın aşağı özlülük indeksini 100-105 vahidə qədər artırmaq olar. Bununla belə, bu şəkildə əldə edilən qarışıq yüksək təzyiq və istilik yükü altında öz xassələrini pisləşdirir və bununla da əlavənin effektivliyini azaldır.
Güclü hidravlik sistemlərin güc dövrələrində özlülük indeksi 100 vahid olan işçi mayelərdən istifadə edilməlidir. Özlülük indeksini artıran əlavələrlə işləyən mayelər hidravlik idarəetmə sxemlərində və aşağı / orta təzyiq diapazonunda, məhdud temperatur diapazonunda, kiçik sızmalarla və toplu əməliyyatda işləyən digər sistemlərdə istifadə olunur. Artan təzyiqlə özlülük də artır, lakin bu proses 30,0 MPa (300 bar)-dan yuxarı təzyiqlərdə baş verir. Praktikada bu amil çox vaxt diqqətdən kənarda qalır.
Ölçmə və indeksləşdirmə
Beynəlxalq ISO standartlarına uyğun olaraq suyun (və digər maye mühitin) özlülük əmsalı sentistoklarla ifadə edilir: cSt (mm2/s). Texnoloji yağların özlülüyünün ölçülməsi 0°C, 40°C və 100°C temperaturda aparılmalıdır. Hər halda, yağ dərəcəsi kodunda özlülük 40 ° C temperaturda rəqəmlə göstərilməlidir. GOST-da viskozitenin dəyəri 50 ° C-də verilir. Mühəndislik hidravlikasında ən çox istifadə edilən qiymətlər ISO VG 22 ilə ISO VG 68 arasında dəyişir.
Hidravlik yağlar VG 22, VG 32, VG 46, VG 68, VG 100 40°C-də onların işarələnməsinə uyğun özlülük dəyərlərinə malikdir: 22, 32, 46, 68 və 100 cSt. Optimalhidravlik sistemlərdə işçi mayenin kinematik özlülüyü 16 ilə 36 cSt arasında dəyişir.
Amerika Avtomobil Mühəndisləri Cəmiyyəti (SAE) xüsusi temperaturlarda özlülük diapazonlarını təyin edib və onlara müvafiq kodlar təyin edib. W-dan sonrakı rəqəm 0°F (-17.7°C) temperaturda mütləq dinamik özlülük Μ və kinematik özlülük ν 212°F (100°C) temperaturda müəyyən edilmişdir. Bu indeksasiya avtomobil sənayesində istifadə olunan bütün mövsüm yağlarına aiddir (transmissiya, motor və s.).
Özlülüyün hidravlikaya təsiri
Mayenin özlülük əmsalının təyini təkcə elmi və təhsil baxımından deyil, həm də mühüm praktiki əhəmiyyət kəsb edir. Hidravlik sistemlərdə işləyən mayelər təkcə enerjini nasosdan hidravlik mühərriklərə ötürməklə yanaşı, həm də komponentlərin bütün hissələrini yağlayır və sürtünmə cütlərindən yaranan istiliyi aradan qaldırır. İşçi mayenin iş rejiminə uyğun olmayan özlülüyü bütün hidravlikanın səmərəliliyini ciddi şəkildə poza bilər.
İş mayesinin yüksək özlülüyü (çox yüksək sıxlıqlı yağ) aşağıdakı mənfi hadisələrə səbəb olur:
- Hidravlik maye axınına artan müqavimət hidravlik sistemdə həddindən artıq təzyiq azalmasına səbəb olur.
- İdarəetmə sürətinin və ötürücülərin mexaniki hərəkətlərinin yavaşlaması.
- Nasosda kavitasiyanın inkişafı.
- Hidravlik çən yağından sıfır və ya çox az hava buraxılır.
- Qeyd edilirmayenin daxili sürtünməsini aradan qaldırmaq üçün yüksək enerji xərcləri səbəbindən hidravlikanın güc itkisi (səmərəliliyin azalması).
- Artan nasos yükünün səbəb olduğu artan maşın əsas hərəkət fırlanma anı.
- Sürtünmənin artması səbəbindən hidravlik mayenin temperaturu yüksəlir.
Beləliklə, özlülük əmsalının fiziki mənası onun nəqliyyat vasitələrinin, maşın və avadanlıqların komponentlərinə və mexanizmlərinə təsirindən (müsbət və ya mənfi) ibarətdir.
Hidravlik güc itkisi
İş mayesinin aşağı özlülüyü (aşağı sıxlıqlı yağ) aşağıdakı mənfi hadisələrə səbəb olur:
- Daxili sızmanın artması nəticəsində nasosların həcm səmərəliliyinin azalması.
- Bütün hidravlik sistemin hidravlik komponentlərində - nasoslarda, klapanlarda, hidravlik paylayıcılarda, hidravlik mühərriklərdə daxili sızmaların artması.
- Sürtünən hissələrin yağlanmasını təmin etmək üçün lazım olan işçi mayenin qeyri-kafi özlülüyünə görə nasos aqreqatlarının aşınmasının artması və nasosların tıxanması.
sıxılma qabiliyyəti
Hər hansı bir maye təzyiq altında sıxılır. Maşınqayırma hidravlikasında istifadə olunan yağlara və soyuducu maddələrə gəldikdə, empirik olaraq müəyyən edilmişdir ki, sıxılma prosesi mayenin hər həcminə görə kütləsi ilə tərs mütənasibdir. Sıxılma nisbəti mineral yağlar üçün daha yüksək, su üçün əhəmiyyətli dərəcədə aşağı, sintetik mayelər üçün isə xeyli aşağıdır.
Sadə aşağı təzyiqli hidravlik sistemlərdə mayenin sıxılma qabiliyyəti ilkin həcmin azalmasına cüzi təsir göstərir. Ancaq yüksək hidravlikaya malik güclü maşınlardatəzyiq və böyük hidravlik silindrlər, bu proses nəzərəçarpacaq dərəcədə özünü göstərir. 10,0 MPa (100 bar) təzyiqdə hidravlik mineral yağlar üçün həcm 0,7% azalır. Eyni zamanda, sıxılma həcminin dəyişməsi kinematik özlülükdən və yağın növündən bir qədər təsirlənir.
Nəticə
Özlülük əmsalının təyini mayenin və ya qazın, təzyiqin, temperaturun tərkibindəki dəyişiklikləri nəzərə almaqla müxtəlif şəraitlərdə avadanlıq və mexanizmlərin işini proqnozlaşdırmağa imkan verir. Həmçinin, bu göstəricilərə nəzarət neft-qaz sektoru, kommunal xidmətlər və digər sənaye sahələrində aktualdır.
