Наалдамхай байдлын коэффициент нь ажлын шингэн эсвэл хийн гол үзүүлэлт юм. Физик хэллэгээр зуурамтгай чанарыг шингэн (хийн) орчны массыг бүрдүүлдэг бөөмсийн хөдөлгөөнөөс үүсэх дотоод үрэлт, энгийнээр хэлбэл хөдөлгөөнийг эсэргүүцэх чадвар гэж тодорхойлж болно.
Наалдамхай чанар гэж юу вэ
Зуурамтгай чанарыг тодорхойлох хамгийн энгийн эмпирик туршилт: гөлгөр налуу гадаргуу дээр ижил хэмжээний ус, тосыг нэгэн зэрэг хийнэ. Ус тосноос хурдан урсдаг. Тэр илүү шингэн байдаг. Хөдөлгөөнт тос нь молекулуудын хоорондох өндөр үрэлтийн улмаас (дотоод эсэргүүцэл - зуурамтгай чанар) хурдан урсахаас сэргийлдэг. Тиймээс шингэний зуурамтгай чанар нь түүний шингэнтэй урвуу пропорциональ байна.
Наалдамхай байдлын харьцаа: томъёо
Хялбаршуулсан хэлбэрээр дамжуулах хоолой дахь наалдамхай шингэний хөдөлгөөний үйл явцыг ижил гадаргуутай S, хоорондын зай нь h-тэй тэгш зэрэгцээ A ба В давхарга хэлбэрээр авч үзэж болно.
Эдгээр хоёр давхарга (A ба B) өөр өөр хурдтай (V ба V+ΔV) хөдөлдөг. Хамгийн өндөр хурдтай (V+ΔV) A давхарга нь бага хурдтай (V) хөдөлдөг B давхаргыг агуулдаг. Үүний зэрэгцээ В давхарга нь А давхаргын хурдыг удаашруулах хандлагатай байдаг. Зуурамтгай байдлын коэффициентийн физик утга нь урсгалын давхаргын эсэргүүцэл болох молекулуудын үрэлт нь Исаак Ньютоны тодорхойлсон хүчийг бүрдүүлдэгт оршино. дараах томъёо:
F=µ × S × (ΔV/h)
Энд:
- ΔV нь шингэний урсгалын давхаргын хурдны зөрүү;
- h – шингэний урсгалын давхаргын хоорондох зай;
- S – шингэний урсгалын давхаргын гадаргуугийн талбай;
- Μ (mu) - шингэний шинж чанараас хамаарах коэффициентийг үнэмлэхүй динамик зуурамтгай чанар гэж нэрлэдэг.
SI нэгжид томъёо дараах байдалтай харагдана:
µ=(F × h) / (S × ΔV)=[Па × s] (Паскал × секунд)
Энд F нь ажлын шингэний нэгж эзэлхүүний хүндийн хүч (жин) юм.
Наалдамхай чанар
Ихэнх тохиолдолд динамик зуурамтгай байдлын коэффициентийг CGS системийн нэгжийн (сантиметр, грамм, секунд) дагуу центипузаар (cP) хэмждэг. Практикт зуурамтгай чанар нь шингэний массыг түүний эзэлхүүнтэй харьцуулсан харьцаатай, өөрөөр хэлбэл шингэний нягттай холбоотой байдаг:
ρ=м / V
Энд:
- ρ – шингэний нягт;
- m – шингэний масс;
- V нь шингэний эзэлхүүн.
Динамик зуурамтгай чанар (Μ) ба нягтын (ρ) хоорондын хамаарлыг кинематик зуурамтгай чанар ν (ν – Грекээр –) гэж нэрлэдэг.нүцгэн):
ν=Μ / ρ=[m2/s]
Дашрамд хэлэхэд зуурамтгай байдлын коэффициентийг тодорхойлох аргууд өөр өөр байдаг. Жишээлбэл, кинематик зуурамтгай чанарыг CGS системийн дагуу центисток (cSt) болон бутархай нэгжээр хэмждэг хэвээр байна - stokes (St):
- 1-р=10-4 m2/s=1 см2/s;
- 1sSt=10-6 m2/с=1 мм2/с.
Усны зуурамтгай чанарыг тодорхойлох
Усны зуурамтгай чанарыг тохируулсан капилляр хоолойгоор шингэн урсахад шаардагдах хугацааг хэмжсэнээр тодорхойлно. Энэ төхөөрөмжийг наалдамхай чанар нь мэдэгдэж байгаа стандарт шингэнээр тохируулсан. мм2/с-ээр хэмжсэн кинематик зуурамтгай чанарыг тодорхойлохын тулд секундээр хэмжигдэх шингэний урсгалын хугацааг тогтмол тоогоор үржүүлнэ.
Харьцуулах нэгж нь нэрмэл усны зуурамтгай чанар бөгөөд температур өөрчлөгдөх үед ч түүний утга бараг тогтмол байдаг. Зуурамтгай байдлын коэффициент гэдэг нь тохируулсан нүхнээс тодорхой хэмжээний нэрмэл ус урсах хугацааг секундээр хэмжиж буй шингэнийхтэй харьцуулсан харьцаа юм.
Вискозиметр
Наалдамхай чанарыг ашигласан вискозиметрийн төрлөөс хамааран Энглер (°E), Сайболтын Универсал Секунд ("SUS") эсвэл Улаан модны градусаар (°RJ) хэмждэг. Гурван төрлийн вискозиметр нь зөвхөн тоо хэмжээгээр ялгаатай. шингэн урсаж байна.
Европын нэгжийн Энглер (°E) зэрэгт наалдамхай чанарыг хэмжих вискозиметр, тооцоолсон200см3 гадагш урсах шингэн орчин. Сайболтын универсал секундээр (АНУ-д "SUS" эсвэл "SSU" ашигладаг) зуурамтгай чанарыг хэмждэг вискозиметр нь туршилтын шингэний 60 см3 агуулдаг. Улаан модны градусыг (°RJ) ашигладаг Англид вискозиметр нь 50 см3 шингэний зуурамтгай чанарыг хэмждэг. Жишээлбэл, хэрэв тодорхой газрын тосны 200 см3 нь ижил хэмжээний уснаас арав дахин удаан урсдаг бол Энглер зуурамтгай чанар нь 10°E байна.
Температур нь зуурамтгай байдлын коэффициентийг өөрчлөх гол хүчин зүйл учраас хэмжилтийг ихэвчлэн 20°C тогтмол температурт, дараа нь илүү өндөр утгуудаар хийдэг. Үүний үр дүнд тохирох температурыг нэмэх замаар илэрхийлнэ, жишээлбэл: 10°E/50°C эсвэл 2.8°E/90°C. Шингэний зуурамтгай чанар 20 хэмд өндөр температурт түүний зуурамтгай чанараас өндөр байдаг. Гидравлик тос нь өөрийн температурт дараах зуурамтгай чанартай байна:
20°C-д 190 cSt=50°C-т 45.4 cSt=100°C-д 11.3 cSt.
Утгыг орчуулах
Зуурамтгай байдлын коэффициентийг тодорхойлох нь янз бүрийн системд (Америк, Англи, GHS) явагддаг тул нэг хэмжээст системээс нөгөө рүү өгөгдөл дамжуулах шаардлагатай болдог. Энглерийн градусаар илэрхийлсэн шингэний зуурамтгай чанарыг центисток (мм2/с) болгон хөрвүүлэхийн тулд дараах эмпирик томъёог ашиглана:
ν(cSt)=7.6 × °E × (1-1/°E3)
Жишээ нь:
- 2°Д=7.6 × 2 × (1-1/23)=15.2 × (0.875)=13.3 cSt;
- 9°Д=7,6 × 9 × (1-1/93)=68.4 × (0.9986)=68.3 cSt.
Гидравлик тосны стандарт зуурамтгай чанарыг хурдан тодорхойлохын тулд томъёог дараах байдлаар хялбарчилж болно:
ν(cSt)=7.6 × °E(мм2/s)
Кинематик зуурамтгай чанар ν мм-ээр2/с эсвэл cSt-тэй бол та үүнийг дараах хамаарлыг ашиглан динамик зуурамтгай чанар Μ болгон хувиргаж болно:
M=ν × ρ
Жишээ. Энглер градус (°E), центистокс (cSt) болон центипоиз (cP)-ийн янз бүрийн хувиргах томьёог нэгтгэн дүгнэж үзвэл, ρ=910 кг/м3 нягттай гидравлик тос байна гэж бодъё. кинематик зуурамтгай чанар 12° E, cSt нэгжээр:
ν=7.6 × 12 × (1-1/123)=91.2 × (0.99)=90.3 мм2/s.
Учир нь 1cSt=10-6m2/s ба 1cP=10-3N×s/m2, тэгвэл динамик зуурамтгай чанар:
болно
M=ν × ρ=90.3 × 10-6 910=0.082 N×s/m2=82 cP.
Хийн зуурамтгай чанар
Хийн найрлага (хими, механик), температур, даралтын нөлөөгөөр тодорхойлогддог бөгөөд хийн хөдөлгөөнтэй холбоотой хийн динамик тооцоонд ашигладаг. Практикт хийн талбайн бүтээн байгуулалтыг төлөвлөхдөө хийн зуурамтгай чанарыг харгалзан үздэг бөгөөд хийн найрлага дахь өөрчлөлт (ялангуяа хийн конденсат талбайн хувьд чухал), температур, даралтын өөрчлөлтөөс хамаарч коэффициентийн өөрчлөлтийг тооцдог.
Агаарын зуурамтгай чанарыг тооцоол. Процессууд нь ижил төстэй байх болнодээр дурдсан хоёр урсгал. U1 ба U2 хоёр хийн урсгал зэрэгцээ, гэхдээ өөр өөр хурдтай хөдөлж байна гэж бодъё. Давхаргын хооронд молекулуудын конвекц (харилцан нэвтрэх) явагдана. Үүний үр дүнд илүү хурдан хөдөлж буй агаарын урсгалын импульс буурч, эхний удаад хөдөлж байсан нь хурдасна.
Агаарын зуурамтгай чанар нь Ньютоны хуулийн дагуу дараах томъёогоор илэрхийлэгдэнэ:
F=-h × (dU/dZ) × S
Энд:
- dU/dZ нь хурдны градиент;
- S – хүчний цохилтын талбай;
- Коэффицент h - динамик зуурамтгай чанар.
Наалдамхай байдлын индекс
Зуурамтгай байдлын индекс (VI) нь зуурамтгай чанар ба температурын өөрчлөлтийг харгалздаг параметр юм. Корреляци гэдэг нь температурын өөрчлөлт нь зуурамтгай байдлын системчилсэн өөрчлөлтийг дагалддаг статистик харилцаа бөгөөд энэ тохиолдолд хоёр хэмжигдэхүүн юм. Зуурамтгай байдлын индекс өндөр байх тусам хоёр утгын хоорондох өөрчлөлт бага байх болно, өөрөөр хэлбэл ажлын шингэний зуурамтгай чанар нь температурын өөрчлөлтөд илүү тогтвортой байдаг.
Тосны зуурамтгай чанар
Орчин үеийн тосны суурь нь 95-100 нэгжээс бага зуурамтгай чанарын индекстэй байдаг. Тиймээс машин, тоног төхөөрөмжийн гидравлик системд эгзэгтэй температурын нөхцөлд зуурамтгай чанарын өргөн өөрчлөлтийг хязгаарладаг хангалттай тогтвортой ажлын шингэнийг ашиглаж болно.
"Таатай" зуурамтгай байдлын коэффициентийг тосонд нэрэх явцад олж авсан тусгай нэмэлтийг (полимер) оруулснаар хадгалж болно. Эдгээр нь тосны наалдамхай байдлын индексийг нэмэгдүүлдэгэнэ шинж чанарын өөрчлөлтийг зөвшөөрөгдөх интервалд хязгаарлах тооцоо. Практикт шаардлагатай хэмжээний нэмэлтийг нэвтрүүлснээр суурь тосны зуурамтгай чанар багатай индексийг 100-105 нэгж хүртэл нэмэгдүүлэх боломжтой. Гэсэн хэдий ч ийм аргаар гаргаж авсан хольц нь өндөр даралт, дулааны ачаалалд шинж чанараа муутгаж, улмаар нэмэлтийн үр нөлөөг бууруулдаг.
Хүчтэй гидравлик системийн цахилгаан хэлхээнд 100 нэгж зуурамтгай чанар бүхий ажлын шингэнийг ашиглах ёстой. Зуурамтгай байдлын индексийг нэмэгдүүлдэг нэмэлт бодис бүхий ажлын шингэнийг гидравлик хяналтын хэлхээ болон бага / дунд даралтын мужид, хязгаарлагдмал температурын хязгаарт, бага хэмжээний алдагдалтай, багцын горимд ажилладаг бусад системд ашигладаг. Даралт нэмэгдэхийн хэрээр зуурамтгай чанар нь нэмэгддэг боловч энэ процесс нь 30.0 МПа (300 бар) -аас дээш даралттай үед тохиолддог. Практикт энэ хүчин зүйлийг ихэвчлэн үл тоомсорлодог.
Хэмжилт ба индексжүүлэх
Олон улсын ISO стандартын дагуу усны (болон бусад шингэн орчин) зуурамтгай чанарын коэффициентийг центистоксоор илэрхийлнэ: cSt (мм2/с). Технологийн тосны зуурамтгай чанарыг хэмжих ажлыг 0 ° C, 40 ° C, 100 ° C температурт хийнэ. Ямар ч тохиолдолд газрын тосны зэрэглэлийн кодонд зуурамтгай чанарыг 40 хэмийн температурт зургаар зааж өгөх ёстой. ГОСТ-д зуурамтгай чанарыг 50 ° C-д өгсөн. Инженерийн гидравликт хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг зэрэглэл нь ISO VG 22-оос ISO VG 68 хооронд хэлбэлздэг.
Гидравлик тос VG 22, VG 32, VG 46, VG 68, VG 100 40°С-д тэдгээрийн тэмдэглэгээнд харгалзах зуурамтгай чанар нь 22, 32, 46, 68 ба 100 cSt байна. Хамгийн оновчтойгидравлик систем дэх ажлын шингэний кинематик зуурамтгай чанар нь 16-36 cSt хооронд хэлбэлздэг.
Америкийн Автомашины Инженерүүдийн Нийгэмлэг (SAE) нь тодорхой температурт зуурамтгай чанарын хязгаарыг тогтоож, тэдгээрт тохирох кодыг өгсөн. W-ийн дараах тоо нь 0°F (-17.7°C) температурт үнэмлэхүй динамик зуурамтгай чанар Μ бөгөөд ν кинематик зуурамтгай чанарыг 212°F (100°C) температурт тодорхойлсон. Энэхүү индексжүүлэлт нь автомашины үйлдвэрлэлд (дамжуулах, мотор гэх мэт) ашигладаг бүх улирлын тосонд хамаарна.
Зуурамтгай байдлын гидравликт үзүүлэх нөлөө
Шингэний зуурамтгай байдлын коэффициентийг тодорхойлох нь шинжлэх ухаан, боловсролын ач холбогдолтой төдийгүй чухал практик ач холбогдолтой юм. Гидравлик системд ажлын шингэн нь зөвхөн насосоос гидравлик хөдөлгүүрт энергийг шилжүүлэхээс гадна эд ангиудын бүх хэсгийг тослохоос гадна үрэлтийн хосоос үүссэн дулааныг зайлуулдаг. Ажлын шингэний зуурамтгай чанар нь ажлын горимд тохирохгүй байгаа нь бүх гидравликийн үр ашгийг ноцтойгоор бууруулдаг.
Ажлын шингэний өндөр зуурамтгай чанар (маш өндөр нягтралтай тос) нь дараах сөрөг үзэгдлүүдэд хүргэдэг:
- Гидравлик шингэний урсгалын эсэргүүцэл нэмэгдсэн нь гидравлик системд хэт их даралтын уналт үүсгэдэг.
- Хяналтын хурд болон идэвхжүүлэгчийн механик хөдөлгөөний удаашрал.
- Насос дахь кавитацийн хөгжил.
- Гидравлик савны тосноос агаар гарах нь тэг юмуу хэт бага.
- Мэдэгдэхүйцшингэний дотоод үрэлтийг даван туулахын тулд эрчим хүчний өндөр зардлаас болж гидравликийн чадлын алдагдал (үр ашгийн бууралт).
- Насосны ачаалал ихэссэний улмаас машиныг хөдөлгөх момент нэмэгдсэн.
- Үрэлт нэмэгдсэний улмаас гидравлик шингэний температур нэмэгдэнэ.
Тиймээс наалдамхай байдлын коэффициентийн физик утга нь тээврийн хэрэгсэл, машин, тоног төхөөрөмжийн эд анги, механизмд үзүүлэх нөлөөнд (эерэг эсвэл сөрөг) оршдог.
Гидравлик эрчим хүчний алдагдал
Ажлын шингэний зуурамтгай чанар (бага нягттай тос) нь дараах сөрөг үзэгдлүүдэд хүргэдэг:
- Дотоод алдагдлыг ихэсгэсний үр дүнд насосны эзэлхүүний үр ашиг буурсан.
- Насос, хавхлага, гидравлик дистрибьютер, гидравлик мотор зэрэг бүх гидравлик системийн гидравлик эд ангиудын дотоод алдагдлыг нэмэгдүүлэх.
- Үрэлтийн хэсгүүдийг тослоход шаардлагатай ажлын шингэний зуурамтгай чанар хангалтгүйгээс шахуургын хэсгүүдийн элэгдэл нэмэгдэж, шахуургууд гацах.
Шахах чадвар
Ямар ч шингэн даралтын дор шахагдана. Механик инженерийн гидравликт ашигладаг тос, хөргөлтийн бодисын хувьд шахалтын процесс нь эзэлхүүн дэх шингэний масстай урвуу хамааралтай болохыг эмпирик байдлаар тогтоосон. Шахалтын харьцаа нь ашигт малтмалын тосны хувьд илүү өндөр, усанд мэдэгдэхүйц бага, синтетик шингэнд хамаагүй бага байна.
Энгийн нам даралтын гидравлик системд шингэний шахалт нь анхны эзэлхүүнийг багасгахад үл тоомсорлодог. Гэхдээ гидравлик өндөртэй хүчирхэг машинуудаддаралт, том гидравлик цилиндрүүд, энэ үйл явц нь мэдэгдэхүйц илэрдэг. 10.0 МПа (100 бар) даралттай гидравлик эрдэс тосны хувьд эзэлхүүн нь 0.7% -иар буурдаг. Үүний зэрэгцээ шахалтын эзэлхүүний өөрчлөлт нь кинематик зуурамтгай чанар болон тосны төрлөөс бага зэрэг нөлөөлдөг.
Дүгнэлт
Зуурамтгай байдлын коэффициентийг тодорхойлох нь шингэн эсвэл хийн найрлага, даралт, температурын өөрчлөлтийг харгалзан янз бүрийн нөхцөлд тоног төхөөрөмж, механизмын ажиллагааг урьдчилан таамаглах боломжийг олгодог. Мөн эдгээр үзүүлэлтүүдийн хяналт нь газрын тос, байгалийн хийн салбар, нийтийн аж ахуй болон бусад үйлдвэрүүдэд хамааралтай.
