ВОТ И НАПИСАЛ.
СУМБУРНО МОЖЕТ, НО СТАРАЛСЯ БЫТЬ ПОНЯТНЫМ.
Масло: какие его показатели имеют реально важное значение:
. прочность на сдвиг в паре трения
. стабильность (способность сохранять свойства во времени и под нагрузкой)
. универсальность (наличие улучшенных вязкостных характеристик для разных, особенно низких температур)
Вязкость – способность субстанции сопротивляться течению
. вязкость измеряется в сантистоксах (единица измерения названа в честь сэра Джорджа Стокса, британского инженера), или сокращенно — сСт
. Стокс измерял вязкость по времени, которое требуется для того, чтобы утопить в некой субстанции тарированный стальной шарик
(сорри, но без деталей по весу шарика, диаметру, марке стали и т.п. – все эти показатели мы подразумеваем под словом «тарированный»)
. в случае с маслами данный шарик должен тонуть в масле за некое время
. в наше время вязкость определяют другим методом, не менее корректным, чем метод автора, но зато более удобным – сколько времени потребуется маслу определенной
температуры и в определенном количестве для истекания сквозь тарированный просвет
. вязкость масла определяется экспериментальным путем – при неких условиях масло должно вытечь через просвет за некое время
. то, за какое время при определенных температурных условиях и при определенном количестве, истечет масло сквозь просвет, и характеризует вязкость масла
. чем больше результат по времени, тем более вязким является масло
. так как вязкость напрямую зависит от температуры, ее значение не может рассматриваться вне контекста значения температуры, при котором проводилось испытание
Вязкость – устанавливается тестовым путем по САЕ, замеряется при ‘–‘ гр. по Цельсию (как бы для зимы, Winter – W, вот откуда буковка W на упаковке) и при ‘+’ гр. по Цельсию
. масла имеют индекс вязкости, характеризующий, какие требования тестов САЕ при указанных 2-х температурах оно прошло (для универсальных масел)
. 10W40 – означает, что при -25 пройден тест САЕ типа 10W, а при 100 пройден тест САЕ типа 40
. «зимних» тестов есть 6 типов, от теста, проводимого -35 гр. (прошедшее его условия масло будет иметь тип 0W) до -10 гр. (–//–//–//–//– тип 25W)
. «зимние» типы характеризуют то, насколько, тупо говоря, масло помогает мотору образовывать пленку в парах трения при холодных пусках
. правильное «зимнее» масло может быстро циркулировать в контуре, и позволяет избежать потерь мощности (топлива) в тот период работы, пока мотор холодный
. как только произошел разогрев мотора, вязкость «зимняя» перестает иметь какое-либо физическое значение (т.е. это св-во описывает только отдельные аспекты LC мотора)
. это значит, что вязкость масла 5В-40, 0В-40, 10В-40 – в рабочем режиме мотора, уже после холодного пуска – абсолютно одинакова, «зимняя» вязкость тут уже роли не имеет
. «горячих» тестов есть 5 типов – они индексируются как 20, 30, 40, 50, 60 – и все проводятся при одной и той же температуре в 100 гр. по Цельсию («зимние» — при разной Т)
. также есть тест для выяснения «горячего» значения вязкости при 40 гр. По Цельсию, но он применяется реже
. индекс «горячего» теста 30 характеризует, например, что масло имеет вязкость в пределах от 9,3 до 12,5 сантистоксов
. индекс «горячего» теста 40 характеризует, например, что масло имеет вязкость в пределах от 12,5 до 16,3 сантистоксов (в среднем масла такого индекса имеют 14 сантистоксов)
. индекс «горячего» теста 50 характеризует, например, что масло имеет вязкость в пределах от 16,3 до 18,5 сантистоксов
. индекс «горячего» теста 60 характеризует, например, что масло имеет вязкость в пределах от 18,5 до 24,0 сантистоксов
. очень важный момент – «горячие» индексы есть условная мера, при разных температурах масло будет иметь разную вязкость!
. в качестве примера – значения сСт для «масла с собственной вязкостной характеристикой»* с индексом 40 при разных температурах (количество жижи для тестов бралось одинаковое, все прочие условия были уравнены)
0…2579
20…473
40…135
60…52,2
100…14
120…8,8
• Приведены значения неуниверсального масла, т.е. monograde, пишутся без буковки W, еще есть универсальные масла, т.е. multigrade
• Неуниверсальные масла не проходят утвержденных тестов при минусовых температурах, т.е. они проходят тесты при минусовых температурах, но полученные значения вязкости при этом носят справочный характер, не являясь каким-либо стандартом
• Универсальные масла тем и отличаются от неуниверсальных, что способны при минусовых тестах показывать гораздо меньшую вязкость, например неуниверсальное САЕ 40, как показано в таблице выше, при 0 градусов имеет 2 579 сСт, тогда как универсальное 5В40 с той же плюсовой вязкостью в 14 сСт при 0 градусов будет иметь вязкость всего 800 сСт, что, конечно же, гораздо «тоньше», чем 2 579 сСт у неуниверсального.
• Универсальность масла напрямую зависит от его основы – если по-тупому, самое синтетическое масло и будет самым универсальным, т.е. универсальность масла напрямую зависит от того, на какой основе данное масло изготовлено (пока, наверное, звучит мутно – но читайте дальше – и поймете)
. «горячий» индекс 40 означает, что при 100 гр. масло имеет 14 сСт, но это же масло в поддоне при 90 гр. будет иметь 18 сСт (как будто при САЕ 50), при 130 гр – 11 сСт (индекс 30)
. моторы не знают, на каком индексе бегает масло внутри! (они не настолько «умны» J)
. любому современному мотору (в общем и целом) при любой рабочей температуре идеально подходит реальная вязкость в 10 сСт
. при такой вязкости по эмпирике мотор везде успевает смазаться – во всех своих парах трения
. при большей вязкости для данного режима работы мотора пары трения не будут успевать смазаться, при меньшей вязкости – не будут успевать создать пленку на парах трения
. иным языком, как бы мотор не прогревался, вязкость должна быть для данного температурного режима в районе 10 сСт
. фишка в том, чтобы определить, в каком температурном режиме будет находиться масло в твоем моторе большую часть времени
. и именно такую вязкость и надо подобрать
Например:
— если твой мотор греет масло до 100 градусов, то идеалом будет заливать индекс 30 – как раз при 100 гр. будешь иметь искомую вязкость
— если твой мотор греет масло до 130 гр., то какое масло при такой температуре даст 10 сСт? Ответ – с индексом САЕ в 50
Какие есть здесь закавыки:
— если ты залил в свой мотор индекс 50, но масло греешь только до 100 градусов, то при 100 гр. вязкость твоего масла будет 18 сСт! Это слишком много! Слишком «толстое» масло!
. оно не будет успевать смазать все пары трения с той частотой, как того требуют циклы, по которым происходит соприкосновение в ПТ – не будет доходить до них вовремя
= потери мощности (на трении), повышенный расход топлива, забив масла хим. продуктами работы мотора
(многие из которых, кстати, не останавливаются в фильтре, как думают многие, потому что их молекулярный вес слишком мал для того, чтобы быть зацепленными шторой МФ)
— если ты залил в свой мотор индекс 30, но нагреваешь масло до 130 гр., то оно будет слишком «легким» — его вязкость будет ниже искомых 10 сСт, будет «свистеть» меж пар трения
. оно не даст пленки в ПТ, достаточно прочной на сдвиг, предохраняющей мотор от потерь мощности (топлива)
* для справки – нагревание до 130 градусов – стандартная величина для спортивных моторов (гоночных, чтобы не было иллюзий, а не сракерских J)
Что делать на сракерских/овощных машинах?
. брать масло с хорошей прочностью на сдвиг, что-то вроде САЕ «Х»W/40 – верхний «горячий» лимит вполне правилен по сСт для тех температур, которые достижимы сракером
. нижний предел «зимний» — стоит подбирать исходя из климатических условий места обитания сракера в тот момент времени, когда он юзает свою машину (зимой; летом)
. если живешь/ездишь в холодных краях, то чем синтетичнее масло, тем лучше
(потому что тем тоньше его основа, значит, оно менее вязкое при холоде, чем малосинтетичные или несинтетичные масла)
. вдаваться в страшные зимние индексы не стоит – уйдете совсем не туда, потому что они исчисляются так – чем меньше цифра, тем меньше вязкость, при одной и той же
забортной температуре 5В течет лучше 10В, и тем более лучше, чем 15В, не надо брать масло с большим цифренным индексом!
0В = -35 пройден
10В = -25 пройден
25В = -10 пройден
Т.е. масло 0В при -10 градусах будет более текучим, чем масло 25В при -10 градусах.
. прочность на сдвиг в данной ситуации имеет гораздо большее значение, чем тип масла по роду – минерального или синтетического
. прочность на сдвиг обеспечивается наличием и характером связующих основу масла полимеров
. самые пестатые в этом плане – эстеровые масла, содержат полимер эстер
. лучше взять эстеровое с хорошей прочностью на сдвиг на минеральной основе, чем
«синтетическое» со слабой прочностью на сдвиг, приготовленное на основе модифицированного минерального
. если есть маза взять полусинтетику с эстером – вообще замечательно
Если ты спорцмен или живешь за полярным кругом?
– полностью синтетическое масло с наименьшей возможной плотностью рулез, но, естественно, его тонкость д.б. достаточной для сохранения давления масла в системе
— на макс. температурных режимах работы мотора оно д. давать вязкость в районе 10 сСт
«Синтетика» бывает полностью синтетическим, полусинтетическим маслом, или, более стремный вариант – модифицированным минеральным маслом.
Минеральное масло, содержащее несколько процентов модифицированного минерального (гидрокрекингового) синтетического – не подходит для спорта (никакого)
. с юридической точки зрения производитель имеет при некой деликатности право именовать такое масло синтетическим (все зависит от формулировки)
. в н.в. нет законов, запрещающих именовать такое масло синтетическим, особенно если производитель проводит это именование с применением хитрых формулировок
. из-за этого и понятие универсальности масла запутывается – если масло прошло холодный тест, то оно универсально, но ведьтребования тестов либеральны, и чтобы их пройти,
не обязательно быть акуительно синтетичным маслом! Т.е. получается что универсальность универсальности рознь, т.к. синтетичность синтетичности рознь.
Более «легкие» полностью синтетические масла более уместны для спортивных моторов или супербольших годовых пробегов,
иначе это просто экстравагантный способ профукать деньги без толку и попасть на ремонт мотора (если ты сракер или тошнот).
Если на малом набеге мотора поимели место траблы в виде износа в парах трения, значит, если речь вести о масле, оно со 100% гарантией было (все симптомы):
— со слабой прочностью на сдвиг
— слишком легким,
— минеральным или модифицированным минеральным
Замена масла:
— частая актуальна только в тех случаях, когда мотор имеет малый набег, и он складывается из коротких и медленных рейсов
. масло при таком набеге напитывается топливом и водой, а характер езды не оставляет шанса выпарить все указанное гумно из него (=коррозия, износ колец и горшков)
. даже если рекомендованный пробег мотора не набежал, раз в год при таком раскладе масло надо менять обязательно!
— при интенсивном характере набега (много километров за раз и в хорошем темпе), если в мотор залито нормальное и правильное масло, можно даже немного задерживать
его замену относительно рекомендаций по пробегу (сейчас не говорим о случаях промывок мотора в течении 4-5 подходов по тысяче километров и т.п.)
— полностью синтетические масла – настоящие синтетические масла – позволяют раздвигать сроки замены масла примерно в 2 раза по пробегу на тюненых моторах
. в этом плане, они кстати, очень даже экономичны, если мерить по шкале руб/км
Моющие свойства масел:
. если только ты не покупаешь какой-то откровенный отстой, то можно особенно не париться – если мотор в принципе был в надлежащем состоянии, то моющих свойств
практически любых не паленых современных масел достаточно, чтобы поддерживать его в чистоте
. если мотор в хреновом состоянии, эксплуатировался как парой строк выше и при этом масло не меняли, то есть смысл его помыть маслами с хорошим (дизельного характера)
щелочным числом по Ильсак
Прогрев масла: нужно ли его греть? Да! Однозначно! И не только стоя, но и на ходу – в течение первых 5 километров рейса без больших нагрузок на мотор. Помните нужный сСт!
пока не доведете масло до нужного по сСт значения вязкости, пары трения не будут смазываться надлежащим образом
. для сракерства и спорта – его вообще надо хорошо прогревать! (за исключением драговых масел 0В/20)
. в высокоскоростных парах трения (вкладыши, например), масло может быть слишком вязким для поддержания смазки, поэтому гидродинамического клина в этих парах может не
быть – поэтому, каким бы странным это ни казалось, масло для таких пар трения должно быть максимально легким (потому что вязкость и прочность на сдвиг – разные понятия)
. подшипник коленчатого вала 4 см в диаметре трется при 12 тысячах оборотов на скорости 100 км/ч, для избежания кавитации вязкость масла должна быть ниже 10 сСт
Разница между дорожными и гоночными маслам:
— хорошие синтетические масла одинаково уместны для дорожного и гоночного пользования
. с тонкими настройками мотора, масляными помпами высокого давления, на высоких оборотах мотора уместны синтетические масла, устойчивые к кавитации – типа 0В/20
. их вполне можно использовать и для дорожных автомобилей (см. выше – если денег не жалко)
. двигатель теряет мощность разными путями, но большинство из них обусловлено законами термодинамики, однако около 6% потери мощности приходится на потери смазки в
парах трения: — из-за насосных потерь помпы и сдвига пленки с поверхности трущихся компонентов, включая трансмиссию
. устранение износа в парах трения путем использования масел с хорошей прочностью на сдвиг и низкой вязкостью в основных режимах работы мотора позволяет вернуть до
половины потери мощности на трении (от 3% и выше из указанных 6%) – для достижения такого результата могут подойти и не специальные «гоночные» масла
. из моей практики – на стенде с мотора, залитого синтетикой 15В/50 с высоким содержанием эстеров получили 128 л.с. (мото), заменили масло на аналогичную синтетику с
эстерами и вязкостью 5В/40 – 132 л.с.; затем залили специальную синтетику 0В/20 –сняли 134 л.с.; при смене масла проводили замеры износа в доступных парах трения – все Ок,
как и должно быть, учитывая, что масло оставалось условно паритетным по прочности на сдвиг, но с большей текучестью/меньшей вязкостью
Жор масла мотором:
— свойственен большеобъемным моторам с воздушным охлаждением, моторам с большими зазорами по горшкам, высоконагруженным моторам с жидкостным охлаждением – с
деформациями под нагрузками или с легкими поршнями с малым числом колец – для указанных моторов склонность жрать масло – данность и норма
. сгоревшее масло оставляет твердые отложения в камерах сгорания, способствуя возникновению детонации – потому такие моторы надо регулярно чистить
— жор масла свойственен и обычным моторам – это часто происходит из-за поднятия уровня масла в картере благодаря удержанию воздуха, что приводит к выходу масла через
вентиляцию картера – во избежание этого надо лить менее вязкие масла – тогда воздух не будет задерживаться, и масло перестанет уходить
Насколько важно при замене масла использовать ту же марку и тип:
— можно кроме шуток, особо не париться – чтобы ни рекомендовали производители, в основном их писульки на банках – всего лишь защита от дурака.
. по факту никакого вреда не будет, даже если смешать, например, минералку 20В/40 с синтетикой 5В/30 – лучше, конечно, из перестраховки, масла не смешивать, но и паниковать
при отсутствии другого выхода не стоит.
— нельзя смешивать только масла для 2-х тактных моторов с маслами для 4-х тактных моторов!
О присадках, которые существуют в большом разнообразии и могут доливаться в масло – стоит ли:
— по факту любое нормальное масло – и так высокотехнологичный продукт, в улучшениях особо не нуждающийся
. каких-то супер-пупер секретных формул, не внедренных в производство, не существует
. есть куча незаконченных проектов по новым веществам, внедрение которых в состав масла пока не состоялось
. если проекты заканчиваются – производители немедля включают наработанные идеи в состав идеи масла, можете не сомневаться
. в основном все присадки либо ничего не улучшают, т.к. и так имеются в масле, либо только вредят – если речь идет о бредовых идеях, например, о хлоринатах парафина –
присадках для трансмиссионных масел, от которых отказались еще в 50-х годах, но их почему-то до сих пор втюхивают всякие уроды – по факту от них только вред –
— коррозия мотора и начинки трансмиссии.
. политетрафторэтилен – он же тефлон – тема, что этот порошок покрывает поверхности пар трения и снижает износ – миф и не более, порошочек только забивает масляный
фильтр.
Взято с ГТ-ФОР.ру
читайте и просвещайтесь
Воспользуйтесь удобным конвертером перевода кинематической вязкости в динамическую онлайн. Поскольку соотношение кинематической и динамической вязкости зависит от плотности, то необходимо ее также указывать при расчете в калькуляторах ниже.
Плотность и вязкость следует указывать при одинаковой температуре.
Если задать плотность при температуре отличной от температуры вязкости повлечет некоторую ошибку, степень которой будет зависеть от влияния температуры на изменение плотности для данного вещества.
Калькулятор перевода кинематической вязкости в динамическую
Конвертер позволяет перевести вязкость с размерностью в сантистоксах [сСт] в сантипуазы [сП]. Обратите внимание, что численные значения величин с размерностями [мм2/с] и [сСт] для кинематической вязкости и [сП] и [мПа*с] для динамической — равны между собой и не требуют дополнительного перевода. Для других размерностей — воспользуйтесь таблицами ниже.
Данный калькулятор выполняет обратное действие предыдущему.
Таблицы перевода размерностей вязкости
В случае, если размерность Вашей величины не совпадает с используемой в калькуляторе, воспользуйтесь таблицами перевода.
Выберете размерность в левом столбце и умножьте свою величину на множитель, находящийся в ячейке на пересечении с размерностью в верхней строчке.
Табл. 1. Перевод размерностей кинематической вязкости ν 
Табл. 2. Перевод размерностей динамической вязкости μ 
Связь динамической и кинематической вязкости
Вязкость жидкости определяет способность жидкости сопротивляться сдвигу при ее движении, а точнее сдвигу слоев относительно друг друга. Поэтому на производствах, где требуется перекачка различных сред, важно точно знать вязкость перекачиваемого продукта и правильно подбирать насосное оборудование.
В технике встречаются два вида вязкости.
- Кинематическая вязкость чаще используется в паспорте с характеристиками жидкости.
- Динамическая используется в инженерных расчетах оборудования, научно-исследовательских работах и т.д.
Перевод кинематической вязкости в динамическую производят с помощью формулы, указанной ниже, через плотность при заданной температуре:
Где:
v — кинематическая вязкость,
n — динамическая вязкость,
p — плотность.
Таким образом, зная ту или иную вязкость и плотность жидкости можно выполнить пересчет одного вида вязкости в другой по указанной формуле или через конвертер выше.
Измерение вязкости
Понятия для этих двух типов вязкости присуще только жидкостям в связи с особенностями способов измерения.
Измерение кинематической вязкости используют метод истечения жидкости через капилляр (например используя прибор Уббелоде). Измерение динамической вязкости происходит через измерение сопротивление движения тела в жидкости (например сопротивление вращению погруженного в жидкость цилиндра).
От чего зависит значение величины вязкости?
Вязкость жидкости зависит в значительной мере от температуры. С увеличением температуры вещество становится более текучим, то есть менее вязким. Причем изменение вязкости, как правило, происходит достаточно резко, то есть нелинейно.
Поскольку расстояние между молекулами жидкого вещества намного меньше, чем у газов, у жидкостей уменьшается внутреннее взаимодействие молекул из-за снижения межмолекулярных связей.
Форма молекул и их размер, а также взаимоположение и взаимодействие могут определять вязкость жидкости. Также влияет их химическая структура.
Например, для органических соединений вязкость возрастает при наличии полярных циклов и групп.
Для насыщенных углеводородов — рост происходит при «утяжелении» молекулы вещества.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
| Плотность | Молекулярная масса | ДНП | Критические параметры | Вязкость | Поверхностное натяжение |
| Фактор сжимаемости | Летучесть (фугитивность) | Оптические свойства | Электрические свойства |
Понятие вязкости
Вязкость является важнейшей физической константой, характеризующей эксплуатационные свойства котельных и дизельных топлив, нефтяных масел, ряда других нефтепродуктов. По значению вязкости судят о возможности распыления и прокачиваемости нефти и нефтепродуктов.
Различают динамическую, кинематическую, условную и эффективную (структурную) вязкость.
[μ], или внутренним трением, называют свойства реальных жидкостей оказывать сопротивление сдвигающим касательным усилиям. Очевидно, это свойство проявляется при движении жидкости. Динамическая вязкость в системе СИ измеряется в [Н·с/м 2 ]. Это сопротивление, которое оказывает жидкость при относительном перемещении двух ее слоев поверхностью 1 м 2 , находящихся на расстоянии 1 м друг от друга и перемещающихся под действием внешней силы в 1 Н со скоростью 1 м/с. Учитывая, что 1 Н/м 2 = 1 Па, динамическую вязкость часто выражают в [Па·с] или [мПа·с]. В системе СГС (CGS) размерность динамической вязкости – [дин·с/м 2 ]. Эта единица называется пуазом (1 П = 0,1 Па·с).
Переводные множители для расчета динамической [μ] вязкости.
| Единицы | Микропуаз (мкП) | Сантипуаз (сП) | Пуаз ([г/см·с]) | Па·с ([кг/м·с]) | кг/(м·ч) | кг·с/м 2 |
| Микропуаз (мкП) | 1 | 10 -4 | 10 -6 | 10 7 | 3,6·10 -4 | 1,02·10 -8 |
| Сантипуаз (сП) | 10 4 | 1 | 10 -2 | 10 -3 | 3,6 | 1,02·10 -4 |
| Пуаз ([г/см·с]) | 10 6 | 10 2 | 1 | 10 3 | 3,6·10 2 | 1,02·10 -2 |
| Па·с ([кг/м·с]) | 10 7 | 10 3 | 10 | 1 3 | 3,6·10 3 | 1,02·10 -1 |
| кг/(м·ч) | 2,78·10 3 | 2,78·10 -1 | 2,78·10 -3 | 2,78·10 -4 | 1 | 2,84·10 -3 |
| кг·с/м 2 | 9,81·10 7 | 9,81·10 3 | 9,81·10 2 | 9,81·10 1 | 3,53·10 4 | 1 |
[ν] называется величина, равная отношению динамической вязкости жидкости [μ] к ее плотности [ρ] при той же температуре: ν = μ/ρ. Единицей кинематической вязкости является [м 2 /с] – кинематическая вязкость такой жидкости, динамическая вязкость которой равна 1 Н·с/м 2 и плотность 1 кг/м 3 (Н = кг·м/с 2 ). В системе СГС (CGS) кинематическая вязкость выражается в [см 2 /с]. Эта единица называется стоксом (1 Ст = 10 -4 м 2 /с; 1 сСт = 1 мм 2 /с).
Переводные множители для расчета кинематической [ν] вязкости.
| Единицы | мм 2 /с (сСт) | см 2 /с (Ст) | м 2 /с | м 2 /ч |
| мм 2 /с (сСт) | 1 | 10 -2 | 10 -6 | 3,6·10 -3 |
| см 2 /с (Ст) | 10 2 | 1 | 10 -4 | 0,36 |
| м 2 /с | 10 6 | 10 4 | 1 | 3,6·10 3 |
| м 2 /ч | 2,78·10 2 | 2,78 | 2,78·10 4 | 1 |
Нефти и нефтепродукты часто характеризуются , за которую принимается отношение времени истечения через калиброванное отверстие стандартного вискозиметра 200 мл нефтепродукта при определенной температуре [t] ко времени истечения 200 мл дистиллированной воды при температуре 20°С. Условная вязкость при температуре [t] обозначается знаком ВУ, и выражается числом условных градусов.
Условная вязкость измеряется в градусах ВУ (°ВУ) (если испытание проводится в стандартном вискозиметре по ГОСТ 6258-85), секундах Сейболта и секундах Редвуда (если испытание проводится на вискозиметрах Сейболта и Редвуда).
Перевести вязкость из одной системы в другую можно при помощи номограммы.
В нефтяных дисперсных системах в определенных условиях в отличие от ньютоновских жидкостей вязкость является переменной величиной, зависящей от градиента скорости сдвига. В этих случаях нефти и нефтепродукты характеризуются эффективной или структурной вязкостью:
Для углеводородов вязкость существенно зависит от их химического состава: она повышается с увеличением молекулярной массы и температуры кипения. Наличие боковых разветвлений в молекулах алканов и нафтенов и увеличение числа циклов также повышают вязкость. Для различных групп углеводородов вязкость растет в ряду алканы – арены – цикланы.
Для определения вязкости используют специальные стандартные приборы – вискозиметры, различающиеся по принципу действия.
Кинематическая вязкость определяется для относительно маловязких светлых нефтепродуктов и масел с помощью капиллярных вискозиметров, действие которых основано на текучести жидкости через капилляр по ГОСТ 33-2000 и ГОСТ 1929-87 (вискозиметр типа ВПЖ, Пинкевича и др.).
Для вязких нефтепродуктов измеряется условная вязкость в вискозиметрах типа ВУ, Энглера и др. Истечение жидкости в этих вискозиметрах происходит через калиброванное отверстие по ГОСТ 6258-85.
Между величинами условной °ВУ и кинематической вязкости существует эмпирическая зависимость:
-
для ν от 1 до 120 мм 2 /с:
Вязкость наиболее вязких, структурированных нефтепродуктов определяется на ротационном вискозиметре по ГОСТ 1929-87. Метод основан на измерении усилия, необходимого для вращения внутреннего цилиндра относительно наружного при заполнении пространства между ними испытуемой жидкостью при температуре t.
Кроме стандартных методов определения вязкости иногда в исследовательских работах используются нестандартные методы, основанные на измерении вязкости по времени падения калибровочного шарика между метками или по времени затухания колебаний твердого тела в испытуемой жидкости (вискозиметры Гепплера, Гурвича и др.).
Во всех описанных стандартных методах вязкость определяют при строго постоянной температуре, поскольку с ее изменением вязкость существенно меняется.
Зависимость вязкости от температуры
Зависимость вязкости нефтепродуктов от температуры является очень важной характеристикой как в технологии переработки нефти (перекачка, теплообмен, отстой и т. д.), так и при применении товарных нефтепродуктов (слив, перекачка, фильтрование, смазка трущихся поверхностей и т. д.).
С понижением температуры вязкость их возрастает. На рисунке приведены кривые изменения вязкости в зависимости от температуры для различных смазочных масел.
Общим для всех образцов масел является наличие областей температур, в которых наступает резкое повышение вязкости.
Существует много различных формул для расчета вязкости в зависимости от температуры, но наиболее употребляемой является эмпирическая формула Вальтера:
Дважды логарифмируя это выражение, получаем:
По данному уравнению Е. Г. Семенидо была составлена номограмма на оси абсцисс которой для удобства пользования отложена температура, а на оси ординат – вязкость.
По номограмме можно найти вязкость нефтепродукта при любой заданной температуре, если известна его вязкость при двух других температурах. В этом случае значение известных вязкостей соединяют прямой и продолжают ее до пересечения с линией температуры. Точка пересечения с ней отвечает искомой вязкости. Номограмма пригодна для определения вязкости всех видов жидких нефтепродуктов.
Для нефтяных смазочных масел очень важно при эксплуатации, чтобы вязкость как можно меньше зависела от температуры, поскольку это обеспечивает хорошие смазывающие свойства масла в широком интервале температур, т. е. в соответствии с формулой Вальтера это означает, что для смазочных масел, чем ниже коэффициент В, тем выше качество масла. Это свойство масел называется индексом вязкости, который является функцией химического состава масла. Для различных углеводородов по-разному меняется вязкость от температуры. Наиболее крутая зависимость (большая величина В) для ароматических углеводородов, а наименьшая – для алканов. Нафтеновые углеводороды в этом отношении близки к алканам.
Существуют различные методы определения индекса вязкости (ИВ).
Для всех масел с ν100 2 /с вязкости (ν, ν1 и ν3) определяют по таблице ГОСТ 25371-97 на основе ν40 и ν100 данного масла. Если масло более вязкое (ν100 > 70 мм 2 /с), то величины, входящие в формулу, определяют по специальным формулам, приведенным в стандарте.
Значительно проще определять индекс вязкости по номограммам.
Индекс вязкости – общепринятая величина, входящая в стандарты на масла во всех странах мира. Недостатком показателя индекса вязкости является то, что он характеризует поведение масла лишь в интервале температур от 37,8 до 98,8°С.
Многими исследователями было подмечено, что плотность и вязкость смазочных масел до некоторой степени отражают их углеводородный состав. Был предложен соответствующий показатель, связывающий плотность и вязкость масел и названный вязкостно-массовой константой (ВМК). Вязкостно-массовая константа может быть вычислена по формуле Ю. А. Пинкевича:
В области низких температур смазочные масла приобретают структуру, которая характеризуется пределом текучести, пластичности, тиксотропностью или аномалией вязкости, свойственными дисперсным системам. Результаты определения вязкости таких масел зависят от их предварительного механического перемешивания, а также от скорости истечения или от обоих факторов одновременно. Структурированные масла, так же как и другие структурированные нефтяные системы, не подчиняются закону течения ньютоновских жидкостей, согласно которому изменение вязкости должно зависеть только от температуры.
Масло с неразрушенной структурой имеет значительно большую вязкость, чем после ее разрушения. Если понизить вязкость такого масла путем разрушения структуры, то в спокойном состоянии эта структура восстановится и вязкость примет первоначальное значение. Способность системы самопроизвольно восстанавливать свою структуру называется . С увеличением скорости течения, точнее градиента скорости (участок кривой 1), структура разрушается, в связи с чем вязкость вещества снижается и доходит до определенного минимума. Этот минимум вязкости сохраняется на одном уровне и при последующем возрастании градиента скорости (участок 2) до появления турбулентного потока, после чего вязкость вновь нарастает (участок 3).
Зависимость вязкости от давления
Вязкость жидкостей, в том числе и нефтепродуктов, зависит от внешнего давления. Изменение вязкости масел с повышением давления имеет большое практическое значение, так как в некоторых узлах трения могут возникать высокие давления.
Зависимость вязкости от давления для некоторых масел иллюстрируется кривыми, вязкость масел с повышением давления изменяется по параболе. При давлении Р она может быть выражена формулой:
В нефтяных маслах меньше всего с повышением давления изменяется вязкость парафиновых углеводородов и несколько больше нафтеновых и ароматических. Вязкость высоковязких нефтепродуктов с увеличением давления повышается больше, чем вязкость маловязких. Чем выше температура, тем меньше изменяется вязкость с повышением давления.
При давлениях порядка 500 – 1000 МПа вязкость масел возрастает настолько, что они теряют свойства жидкости и превращаются в пластичную массу.
Для определения вязкости нефтепродуктов при высоком давлении Д.Э.Мапстон предложил формулу:
На основе этого уравнения Д.Э.Мапстоном разработана номограмма, при пользовании которой известные величины, например ν0 и Р, соединяют прямой линией и отсчет получают на третьей шкале.
Вязкость смесей
При компаундировании масел часто приходится определять вязкость смесей. Как показали опыты, аддитивность свойств проявляется лишь в смесях двух весьма близких по вязкости компонентов. При большой разности вязкостей смешиваемых нефтепродуктов, как правило, вязкость меньше, чем вычисленная по правилу смешения. Приближенно вязкость смеси масел можно рассчитать, если заменить вязкости компонентов их обратной величиной – подвижностью (текучестью) ψсм:
Для определения вязкости смесей можно также пользоваться различными номограммами. Наибольшее применение нашли номограмма ASTM и вискозиграмма Молина-Гурвича. Номограмма ASTM базируется на формуле Вальтера. Номограмма Молина-Гуревича составлена на основании экспериментально найденных вязкостей смеси масел А и В, из которых А обладает вязкостью °ВУ20 = 1,5, а В – вязкостью °ВУ20 = 60. Оба масла смешивались в разных соотношениях от 0 до 100% (об.), и вязкость смесей устанавливалась экспериментально. На номограмме нанесены значения вязкости в уел. ед. и в мм 2 /с.
Вязкость газов и нефтяных паров
Вязкость углеводородных газов и нефтяных паров подчиняется иным, чем для жидкостей, закономерностям. С повышением температуры вязкость газов возрастает. Эта закономерность удовлетворительно описывается формулой Сазерленда:
Для приближенных расчетов принимаем, что С = 1,22·Ткип. Более точные значения С и m.
Для расчета вязкости индивидуальных углеводородных газов применяется формула:
Вязкость газов, нефтяных паров можно определить по графическим зависимостям:
Вязкость природных газов известной молекулярной массы или относительной плотности (по воздуху) при атмосферном давлении и заданной температуре может быть определена по кривым, представленным на рисунке.
Как видно из рисунка, с повышением относительной плотности и понижением температуры вязкость газа уменьшается.
Вязкость газов мало зависит от давления в области до 5-6 МПа. При более высоких давлениях она растет и при давлении около 100 МПа увеличивается в 2-3 раза по сравнению с вязкостью при атмосферном давлении. Для определения вязкости при повышенных давлениях пользуются эмпирическими графиками.
