Что такое динамическая вязкость: Кинематическая / динамическая вязкость — определение, примеры

Единицы измерения вязкости

Единицы измерения вязкости

Программа КИП и А

Вязкость — свойство газов и жидкостей оказывать сопротивление необратимому перемещению одной их части относительно другой при сдвиге, растяжении и других видах деформации.

Динамическая вязкость

Динамическая (абсолютная) вязкость µ – сила, действующая на единичную площадь плоской поверхности, которая перемещается с единичной скоростью относительно другой плоской поверхности, находящейся от первой на единичном расстоянии.

  В международной системе единиц (СИ), динамическая вязкость измеряется в Паскаль — секундах [Па·с].

Существуют также внесистемные величины измерения динамической вязкости. Наиболее распространенная в системе СГС — пуаз [П] и ее производная сантипуаз [сП].

Также динамическая вязкость может измеряться в [дин·с/см²] и [кгс·с/м²] и производных от них единицах.

Соотношение между единицами динамической вязкости:

• 1 Пуаз [П] = 1 дин·с/см² = 0. 010197162 кгс·с/м² = 0.0000010197162 кгс·с/см² = 0.1 Па·с = 0.1 Н·с/м²
• 1 Сантипуаз [сП] = 0.0001010197162 кгс·с/м² = 0.01 П = 0.001 Па·с
• 1 кгс·с/м² = 98.0665 П = 9806.65 сП = 9.80665 Па·с

США и Британия

В виду того, что в некоторых англоязычных странах сила и площадь поверхности может измеряться в отличных от системы СИ единицах, могут применяться отличные единицы измерения динамической вязкости.

• 1 Фунт сила секунда на дюйм² [lbf·s/in²] = 6894.75729316836 Па·с = 144 lbf·s/ft²
• 1 Фунт сила секунда на фут² [lbf·s/ft²] = 47.88025898034 Па·с

Кинематическая вязкость

Кинематическая вязкость ν – отношение динамической вязкости µ к плотности жидкости ρ и определяется формулой:
  ν = µ / ρ, где µ — динамическая вязкость, Па·с, ρ — плотность жидкости, кг/м³.

В международной системе единиц (СИ), кинематическая вязкость измеряется в квадратных метрах на секунду [м²/с].

  Также широко используется внесистемная единица — cтокс [Ст] и ее производная — сантистокс [сСт].

Соотношение между единицами кинематической вязкости:

• 1 Ст = 0.0001 м²/с = 1 см²/с
• 1 сСт = 1 мм²/с = 0.000001 м²/с
• 1 м²/с = 10000 Ст = 1000000 сСт

США и Британия

В виду того, что в некоторых англоязычных странах сила и площадь поверхности может измеряться в отличных от системы СИ единицах, могут применяться отличные единицы измерения кинематической вязкости.

• 1 м²/с = 1550.0031000062 квадратных дюймов в секунду [in²/s]
• 1 м²/с = 10.76391041670972 квадратных футов в секунду [ft²/s]

 

ГОСТ 33768-2015 Метод определения кинематической вязкости и расчет динамической вязкости прозрачных и непрозрачных жидкостей (с Поправкой), ГОСТ от 17 ноября 2016 года №33768-2015

ГОСТ 33768-2015

МКС 75.080

Дата введения 2017-02-01

Предисловие

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1. 0 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт расходометрии» (ФГУП «ВНИИР»)

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 10 декабря 2015 г. N 48)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Армения	AM	Минэкономики Республики Армения
Беларусь	BY	Госстандарт Республики Беларусь
Казахстан	KZ	Госстандарт Республики Казахстан
Киргизия	KG	Кыргызстандарт
Россия	RU	Росстандарт
Таджикистан	TJ	Таджикстандарт
Узбекистан	UZ	Узстандарт

(Поправка, ИУС N 2-2019)

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 ноября 2016 г. N 1704-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 33768-2015 введен в действиев качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 февраля 2017 г.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ИЗДАНИЕ (август 2019 г.) с Поправкой (ИУС 2-2019)


Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.

В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге «Межгосударственные стандарты»

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на прозрачные и непрозрачные нефтепродукты, жидкие при температуре испытания, у которых напряжение сдвига пропорционально скорости деформации (ньютоновские жидкости).

Стандарт устанавливает метод определения кинематической вязкости нефтепродуктов стеклянным капиллярным вискозиметром, а также расчет динамической вязкости.

Настоящий стандарт не распространяется на битумы.

Примечание — В стандарт также включена процедура испытания и показатели точности для остаточных котельных топлив (мазутов), которые в определенных условиях проявляют свойства неньютоновских жидкостей.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 400-80 Термометры стеклянные для испытания нефтепродуктов. Технические условия

ГОСТ 2517-2012 Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб

ГОСТ 2603-79 Реактивы. Ацетон. Технические условия

ГОСТ 3118-77 Реактивы. Кислота соляная. Технические условия

ГОСТ 4095-75 Изооктан технический. Технические условия

ГОСТ 4204-77 Реактивы. Кислота серная. Технические условия

ГОСТ 4220-75 Реактивы. Калий двухромовокислый. Технические условия

ГОСТ 5789-78 Реактивы. Толуол. Технические условия

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия

ГОСТ 6824-96 Глицерин дистиллированный. Общие технические условия

ГОСТ 8505-80 Нефрас-С 50/170. Технические условия

ГОСТ 12026-76 Бумага фильтровальная лабораторная. Технические условия

ГОСТ 10028-81 Вискозиметры капиллярные стеклянные. Технические условия

ГОСТ 13646-68 Термометры стеклянные ртутные для точных измерений. Технические условия

ГОСТ 14710-78 Толуол нефтяной. Технические условия

ГОСТ 17299-78 Спирт этиловый технический. Технические условия

ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия
________________
В Российской Федерации действует ГОСТ Р 55878-2013 «Спирт этиловый технический гидролизный ректификованный. Технические условия».


ГОСТ 22867-77 Реактивы. Аммоний азотнокислый. Технические условия

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (www.easc.by) или по указателям национальных стандартов, издаваемым в государствах, указанных в предисловии, или на официальных сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации. Если на документ дана недатированная ссылка, то следует использовать документ, действующий на текущий момент, с учетом всех внесенных в него изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то следует использовать указанную версию этого документа. Если после принятия настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение применяется без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 динамическая вязкость (коэффициент динамической вязкости): Отношение напряжения сдвига, возникающего при движении слоев жидкости относительно друг друга, к скорости деформации (скорость, с которой слои движутся друг относительно друга). Динамическая вязкость является мерой сопротивления течению или деформируемости жидкости.

3.2 кинематическая вязкость: Отношение динамической вязкости жидкости к ее плотности при той же температуре. Кинематическая вязкость является мерой сопротивления течению жидкости под влиянием силы тяжести (силы гравитации).

3.3 ньютоновская жидкость: Жидкость, для которой динамическая вязкость не зависит от напряжения сдвига и скорости деформации. Если отношение напряжения сдвига к скорости деформации не постоянно, жидкость не является ньютоновской.

Примечание — Для проверки свойств жидкости следует измерить кинематическую вязкость жидкости при одной и той же температуре в двух капиллярных однотипных вискозиметрах, постоянные которых отличаются не менее чем в два раза. При соответствии результатов определения вязкости в пределах величины повторяемости, приведенной в таблице 1, следует считать испытуемую жидкость ньютоновской.

4 Сущность метода

Сущность метода заключается в измерении стеклянным капиллярным вискозиметром времени истечения определенного объема испытуемого нефтепродукта под влиянием силы тяжести. Кинематическая вязкость вычисляется как произведение измеренного времени истечения нефтепродукта и постоянной вискозиметра. Динамическая вязкость вычисляется как произведение кинематической вязкости и плотности нефтепродукта при одной и той же температуре.

5 Показатели точности метода

5.1 Повторяемость d

Расхождение результатов двух последовательных измерений времени истечения, полученных одним и тем же исполнителем, работающим в одной и той же лаборатории на одном и том же оборудовании, при постоянных условиях и на идентичных образцах одной и той же пробы нефтепродукта, не должно превышать (с доверительной вероятностью 95%) значений, приведенных в таблице 1.

5.2 Повторяемость (сходимость) r

Расхождение результатов двух последовательных значений кинематической вязкости, полученных одним и тем же исполнителем, работающим в одной и той же лаборатории на одном и том же оборудовании, при постоянных условиях и на идентичных образцах одной и той же пробы нефтепродукта, не должно превышать (с доверительной вероятностью 95%) значений повторяемости, приведенных в таблице 1.

5.3 Воспроизводимость R

Расхождение результатов двух единичных и независимых значений кинематической вязкости, полученных разными исполнителями, работающими в разных лабораториях на идентичных образцах одной и той же пробы нефтепродукта, не должно превышать (с доверительной вероятностью 95%) значений, приведенных в таблице 1.

Таблица 1 — Показатели точности метода

Испытуемый продукт	Повторяемость d	Повторяемость r	Воспроиз- водимость R
Базовые масла при 40°C и 100°C	0,0020y	0,0011x	0,0065x
	(0,20%)	(0,11%)	(0,65%)
Компаундированные масла при 40°C и 100°C	0,0013y	0,0026x	0,0076x
	(0,13%)	(0,26%)	(0,76%)
Компаундированные масла при 150°C	0,015y	0,0056x	0,018x
	(1,5%)	(0,56%)	(1,8%)
Нефтяные парафины при 100°C	0,0080y (0,80%)	0,0141x	0,0366x
Остаточные котельные топлива (мазуты) при 80°C и 100°C	0,011(y+8)	0,013(x+8)	0,04(x+8)
Остаточные котельные топлива (мазуты) при 50°C	0,017y	0,015x	0,074x
	(1,7%)	(1,5%)	(7,4%)
Добавка к смазочному маслу при 100°C	0,00106·y	0,00192·y	0,00862·x
Среднедистиллятное топливо при 40°C	0,0013(y+1)	0,0043(x+1)	0,0082(x+1)
Авиационное топливо для газотурбинных двигателей при минус 20°C	0,0018y	0,007x	0,019x
	(0,18%)	(0,7%)	(1,9%)
Прочие нефтепродукты	—	0,0035x	0,0072x
		(0,35%)	(0,72%)
Обозначения: y — среднеарифметическое значение двух сравниваемых результатов измерений времени истечения, с; x — среднеарифметическое значение двух сравниваемых результатов измерений вязкости, мм/с.

6 Требования к оборудованию, реактивам и материалам

6.1 Вискозиметры стеклянные капиллярные, обеспечивающие измерение кинематической вязкости с точностью, указанной в таблице 1.

Примечания

1 Типы наиболее часто применяемых вискозиметров, со спецификацией удовлетворяющей требованиям, указанным в [1]* и обеспечивающие измерение кинематической вязкости с точностью, указанной в таблице 1, приведены в таблице А.1 (приложение А).
________________
* Поз. [1] см. раздел Библиография, здесь и далее по тексту. — Примечание изготовителя базы данных.

2 Для каждого диапазона вязкости необходимо иметь набор однотипных вискозиметров.

6.2 Держатели, обеспечивающие строго вертикальное крепление вискозиметра.

6.3 Отвес для проверки вертикальности расположения вискозиметра.

6.4 Штативы или другие устройства для крепления термометра в вертикальном направлении.

6.5 Термостат, криостат или баня с регулируемой температурой.

Глубина термостата должна быть такой, чтобы расстояния от нефтепродукта в вискозиметре до уровня термостатирующей жидкости в термостате и от нефтепродукта до дна термостата были не менее 20 мм.

Регулирование температуры термостатирующей жидкости в термостате должна быть такой, чтобы во время проведения измерений времени истечения температура жидкости в термостате не отклонялась от заданного значения и не менялась по всей высоте вискозиметров, а также в пространстве между вискозиметрами и местом расположения термометра, более чем на ±0,02°C при температуре от 15°C до 100°C и ±0,05°C при температуре вне этого диапазона.

Примечания

1 Для охлаждения термостатирующей жидкости допускается использовать лед, твердую углекислоту (сухой лед), жидкий азот.

2 Для определения вязкости при температуре ниже 15°C допускается применять прозрачные сосуды Дьюара соответствующей вместимости.

6.6 Термостатирующие жидкости.

В качестве термостатирующих жидкостей применяют жидкости, остающиеся жидкими и прозрачными при температуре испытания. В зависимости от температуры испытания нефтепродукта для заполнения термостата используют следующие жидкости:

— от минус 60°C до 15°C — спирт этиловый технический по ГОСТ 17299, спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300, или изооктан технический по ГОСТ 4095;

— свыше 15°C до плюс 60°C — вода дистиллированная;

— свыше 60°C до плюс 90°C — глицерин по ГОСТ 6824, разбавленный водой в соотношении 1:1, или светлое нефтяное масло;

— свыше 90°C — 25%-ный раствор азотнокислого аммония по ГОСТ 22867.

6.7 Жидкостные стеклянные термометры типов I и II по ГОСТ 13646, типа ТИН-10 по ГОСТ 400 и типа ASTM, IP и ASTM/IP, соответствующие приложению Б.

Для диапазона измерений от 0°C до 100°C применяют жидкостные стеклянные термометры с точностью после корректировки (введения поправок на показания, указанных в свидетельстве о поверке) не менее ±0,02°C, при применении двух термометров в одном и том же термостате их показания не должны отличаться более чем на ±0,04°C.

Для измерения температур вне диапазона от 0°C до 100°C следует использовать жидкостные стеклянные термометры с точностью после корректировки не менее ±0,05°C, при применении двух термометров в одном и том же термостате их показания не должны отличаться более чем на ±0,1°C.

Примечание — Допускается применять другие термометрические устройства равноценной или более высокой точности.

6.8 Устройства, обеспечивающие отсчет времени с дискретностью до 0,1 с и имеющие погрешность не более ±0,07%.

Примечания

1 Допускается применять секундомеры, обеспечивающие отсчет времени до 0,2 с. При применении секундомеров, обеспечивающих отсчет времени до 0,2 с, расхождения между последовательными определениями времени истечения продукта в одном и том же вискозиметре не должны превышать значений, указанных в таблице 1.

2 Допускается применять электрические устройства для измерения времени, если частота тока контролируется с точностью не ниже 0,05%.

6.9 Шкаф сушильный, обеспечивающий температуру от 100°C до 200°C.

6.10 Фильтры с размером отверстий 75 мкм, воронки или тигли фильтрующие по ГОСТ 25336.

Примечание — Для фильтрования жидкостей с вязкостью более 2000 мм/с допускается применять фильтры с размером ячейки не превышающим 0,6 мм.

6.11 Бумага фильтровальная лабораторная по ГОСТ 12026.

6.12 Соль поваренная крупнокристаллическая или сульфат натрия безводный, или кальций хлористый прокаленный, или любой другой осушитель.

6.13 Нефрас по ГОСТ 8505.

6.14 Ацетон по ГОСТ 2603.

6.15 Толуол по ГОСТ 5789.

6.16 Спирт этиловый технический по ГОСТ 17299, спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.

6.17 Эфир петролейный.

6.18 Смесь хромовая для мойки стекла: калий двухромовый кислый по ГОСТ 4220, кислота серная по ГОСТ 4204 или сильно окисляющая кислота, не содержащая хрома.

Примечание — Хромовая кислота и растворы сильных кислот опасны для здоровья (токсичны, чрезвычайно коррозионно-агресивны и потенциально опасны при контакте с органическими веществами). При их применении необходимо защитить все лицо и надеть защитную одежду, не вдыхать пары, отходы разложить в соответствии со стандартными методиками.

6.19 Кислота соляная по ГОСТ 3118.

6.20 Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.

6.21 Сертифицированные стандартные образцы вязкости, используемые для контроля точности измерений.

Примечание — Допускается применять реактивы и растворители с квалификацией не ниже указанной в настоящем стандарте.

7 Подготовка к проведению испытаний

7.1 Устанавливают и поддерживают в термостате необходимую температуру испытания нефтепродукта с учетом требований указанных в 6.5.

Примечание — Температура испытания образца нефтепродукта должна обеспечивать свободное истечение нефтепродукта через капилляр вискозиметра и получение идентичных результатов при использовании вискозиметров с различными диаметрами капилляров.


Температуру жидкости в термостате измеряют жидкостными стеклянными термометрами, погруженными в жидкость. Термометры должны крепиться вертикально при той же глубине погружения, что и при калибровке.

Примечание — Для получения наиболее достоверных результатов измерения температуры жидкости рекомендуется одновременно использовать два термометра с учетом поправок из свидетельства о поверке. За результат измерения температуры жидкости принимается среднеарифметическое значение показаний двух термометров с учетом всех поправок.


При частичном погружении в жидкость термометра, градуированного на полное погружение, в показания термометра вводят поправку на выступающий над поверхностью жидкости столбик термометрической жидкости, вычисляемую по формуле

, (1)

где — поправка на выступающий столбик термометрической жидкости, °С;

— коэффициент, равный для ртутного термометра 0,00016, для спиртового термометра — 0,001;

— высота выступающего столбика термометрической жидкости, выраженная в градусных делениях шкалы термометра;

— показание термометра, °С;

— температура окружающего воздуха вблизи середины выступающего столбика термометрической жидкости (определяется вспомогательным термометром, резервуар которого находится на середине высоты выступающего столбика), °С.

Рассчитанную по формуле (1) поправку алгебраически прибавляют к показаниям термометра.

7.2 Отобранную по ГОСТ 2517 пробу нефтепродукта подготавливают к проведению испытаний.

7.2.1 Нефтепродукты, содержащие твердые частицы, фильтруют через фильтр с отверстиями размером 75 мкм. При наличии в нефтепродукте воды его сушат безводным сульфатом натрия или прокаленной крупнокристаллической поваренной солью, или прокаленным хлористым кальцием и фильтруют через бумажный фильтр.

Примечание — Вязкие нефтепродукты допускается перед фильтрованием подогреть от 50°C до 100°C.

7.2.2 Остаточные цилиндровые масла, темные смазочные масла, остаточные котельные топлива (мазуты) и аналогичные парафинистые продукты, вязкость которых может быть обусловлена предыдущей тепловой обработкой, подготавливают в соответствии с 7.2.2.1-7.2.2.6.

7.2.2.1 Исследуемый образец нагревают в контейнере в течение 1 ч при температуре (60±2)°C тщательно перемешивая с помощью стержня до тех пор, пока не растворятся все парафиновые вещества.

Примечания

1 Для образцов с высоким содержанием парафинов или высокой вязкостью необходимо увеличить температуру нагрева выше 60°C. Образец должен быть жидким, чтобы его было удобно перемешивать.

2 Определение вязкости должно быть выполнено не позже чем через 1 ч после подогревания.

7.2.2.2 Контейнер плотно закрывают и энергично встряхивают в течение 1 мин.

7.2.2.3 Открывают контейнер и переливают 100 см исследуемого образца в стеклянную колбу.

7.2.2.4 Колбу неплотно закупоривают корковой или резиновой пробкой, и погружают на 30 мин в кипящую воду.

7.2.2.5 Вынимают колбу из кипящей воды, плотно закупоривают и встряхивают в течение 1 мин.

7.2.2.6 Фильтруют пробу в сушильном шкафу, не понижая температуры.

Примечание — Фильтр предварительно подогревают в сушильном шкафу до температуры испытания образца.

7.3 Из набора вискозиметров отбирают чистые сухие однотипные вискозиметры с пределами измерения, соответствующими ожидаемой вязкости испытуемого образца нефтепродукта и подготавливают их в соответствии с описанием работы с вискозиметрами, приведенным в приложении В.

Примечания

1 Для прозрачных жидкостей используют вискозиметры типов А и Б, для непрозрачных жидкостей используют вискозиметры типа В, приведенные в таблице А.1 (приложение А).

2 Диаметр капилляра вискозиметра должен обеспечивать время истечения не менее 200 с и не более 1000 с.

3 При температурах испытания ниже точки росы (температура, при которой образуется конденсат), на открытые колена вискозиметра надевают осушивающие трубки с наполнителем, чтобы предотвратить конденсацию воды из воздуха. Осушивающие трубки должны соответствовать конструкции вискозиметра и не должны препятствовать истечению исследуемого нефтепродукта под действием изменения давления в вискозиметре. Перед помещением вискозиметра в баню заполняют образцом рабочий капилляр и расширительную часть вискозиметра, сливают его еще раз в целях дополнительного предотвращения конденсации влаги или замерзания ее на стенках.

8 Проведение испытаний

8.1 Вискозиметр заполняют испытуемым нефтепродуктом в соответствии с описанием работы с вискозиметрами приведенным в приложении В. Наполненный вискозиметр помещают в термостат и закрепляют в держателе.

Примечания

1 При проведении определения вязкости прозрачного нефтепродукта заполняют и помещают в термостат один вискозиметр, при проведении определения вязкости непрозрачного нефтепродукта заполняют и помещают в термостат сразу два однотипных вискозиметра.

2 При проведении определения вязкости нефтепродукта, подготовленного в соответствии с 7.2.2.1-7.2.2.6, вискозиметры перед заполнением предварительно подогревают в сушильном шкафу до температуры испытания.


Вискозиметр закрепляют таким образом, чтобы капилляры были расположены вертикально, за исключением таких типов вискозиметров, для которых установлено другое положение. Вертикальность оценивают с помощью отвеса по верхней половине широкого колена вискозиметра. Величина отклонения оценивается на глаз.

Примечания

1 Уровень нефтепродукта, находящегося в вискозиметре, должен быть не менее чем на 20 мм ниже уровня жидкости в термостате.

2 Для вискозиметров, у которых верхняя метка расположена непосредственно над нижней, отклонение от вертикали по всем направлениям не должно превышать 1°. Для вискозиметров, у которых верхняя метка отклонена относительно нижней, отклонение от вертикали по всем направлениям не должно превышать 0,3°.

8.2 Вискозиметр термостатируют в течение времени, указанном в приложении В для конкретного типа вискозиметра. По истечении 10 мин термостатирования доводят объем нефтепродукта до требуемого уровня, если этого требует конструкция вискозиметра.

Примечания

1 Если время термостатирования в приложение Б не указано, то вискозиметр термостатируют 30 мин. Для высоковязких нефтепродуктов время термостатирования необходимо увеличить.

2 Погружать в термостат или вынимать из термостата вискозиметры или термометры, в то время когда хотя бы один вискозиметр находится в рабочем состоянии (во время измерения времени истечения), не допускается.

8.3 Используя подсос (если образец не содержит летучих веществ) или давление, устанавливают высоту столбика нефтепродукта в капилляре вискозиметра до уровня, находящегося приблизительно на 7 мм выше первой метки, если в инструкции по эксплуатации вискозиметра не установлено другое значение. При этом необходимо следить, чтобы в нефтепродукте не образовались пузырьки воздуха.

При свободном течении нефтепродукта через капилляр определяют время истечения (время перемещения мениска жидкости между метками, для которых определена постоянная вискозиметра).

Записывают значение времени истечения нефтепродукта с точностью до 0,1 с, температуру испытания (с учетом всех поправок) — до 0,01°C.

Примечания

1 При наличии возможности, показания термометров рекомендуется рассматривать с помощью оптических устройств, дающих примерно пятикратное увеличение, установленных так, чтобы исключить ошибки углового смещения между видимым и реальным направлением изображения.

2 Если время истечения менее 200 с, подбирают вискозиметр с меньшим диаметром капилляра и повторяют определение.


При определении вязкости прозрачного нефтепродукта проводят два последовательных измерения времени истечения нефтепродукта через один вискозиметр. Если разность между двумя значениями времени истечения жидкости не превышает величины определяемости (см. 5.1), то рассчитывают среднее арифметическое значение измерений времени истечения, которое используется для вычисления кинематической вязкости по формуле (2). Если разность между двумя значениями времени истечения жидкости превышает величины определяемости (см. 5.1), то определение необходимо повторить после тщательной очистки и сушки вискозиметра и фильтрации образца.

При определении вязкости непрозрачного нефтепродукта проводят по одному измерению времени истечения через оба вискозиметра (два параллельных определения времени истечения нефтепродукта). По параллельным значениям времени истечения нефтепродукта рассчитывают два значения кинематической вязкости по формуле (2). По двум значениям кинематической вязкости рассчитывают среднее значение кинематической вязкости.

Для остаточных котельных топлив (мазутов), рассчитывают разность между двумя значениями кинематической вязкости, если разность между двумя значениями не превышает величины повторяемости (см. 5.2), то рассчитывают среднее арифметическое значение кинематической вязкости, в противном случае операции необходимо повторить после тщательной очистки и сушки вискозиметра и фильтрации образца.

Примечание — Для других непрозрачных нефтепродуктов данные показатели точности не применяют.

9 Обработка результатов

9.1 Кинематическую вязкость , мм/с, вычисляют по формуле

, (2)

где — постоянная вискозиметра, мм/с;

— время истечения, с;

— ускорение свободного падения в месте определения кинематической вязкости, м/с;

— нормальное ускорение свободного падения (9,80665), м/с;

— поправка на кинетическую энергию, мм/с.

Ускорение свободного падения в месте определения кинематической вязкости, , м/с, вычисляют по формуле

=9,780318 (1+0,0053024 sin-0,0000059 sin 2)-2·10, (3)

где — географическая широта места, градус;

— высота над уровнем моря, м.

Примечания

1 Если ускорение свободного падения отличается от не более чем на 0,1%, то при расчете кинематической вязкости по формуле (2) отношение () можно принять равным единице.

2 Поправку на кинетическую энергию учитывают только в случаях определения кинематической вязкости менее 10 мм/с или времени истечения менее 200 с, в остальных случаях поправка на кинетическую энергию пренебрежительно мала и ее принимают равной нулю.

, (4)

где — коэффициент кинетической энергии, мм·с.

Коэффициент кинетической энергии , мм·с, вычисляют по формуле

, (5)

где — вместимость измерительного резервуара, мм;

— длина капилляра, мм;

— диаметр капилляра, мм.

9.2 Динамическую вязкость , мПа·с, вычисляют по формуле

, (6)

где — кинематическая вязкость нефтепродукта при температуре испытания, мм/с;

— плотность нефтепродукта при той же температуре, при которой определялась кинематическая вязкость, кг/м.

Примечание — Плотность нефтепродукта определяют по ГОСТ 3900.


Рассчитанное значение кинематической и/или динамической вязкости нефтепродукта округляют до 0,01% измеренной или расчетной величины, и записывают в протокол испытаний, указывая температуру испытания.

10 Протокол испытаний

Протокол испытания должен содержать:

1) тип и марку испытуемого продукта;

2) ссылку на настоящий стандарт;

3) результаты испытаний;

4) любые отклонения, по соглашению или другим документам, от предписанной процедуры испытания;

5) дату проведения испытаний;

6) наименование испытательной лаборатории.

Примечание — При наличии разногласий испытания проводят без отступления от настоящего стандарта.

11 Очистка вискозиметров

11.1 Между проведениями измерений вискозиметр тщательно промывают несколько раз растворителем, полностью смешивающимся с исследуемым нефтепродуктом, затем промывают осушающим растворителем, полностью испаряющимся и смешивающимся как с растворителем для нефтепродукта, так и с водой. Сушат вискозиметр, пропуская через него слабую струю чистого сухого воздуха в течение 2 мин или до полного удаления следов растворителя.

Примечания

1 Для большинства образцов в качестве растворителя, полностью смешивающегося с образцом, применяют петролейный эфир или нефрас. Вискозиметр после испытания остаточных котельных топлив (мазутов) необходимо предварительно промыть толуолом по ГОСТ 5789 или толуолом нефтяным по ГОСТ 14710, или ксилолом, чтобы удалить асфальтеновые вещества. В качестве осушающего растворителя, как правило, применяют ацетон.

2 Перед применением растворители следует отфильтровать.

11.2 Вискозиметр периодически промывают хромовой смесью или сильно окисляющей кислотой (отмачивают несколько часов, соблюдая меры предосторожности (см. 6.18), чтобы удалить остаточные следы органических отложений, затем тщательно ополаскивают последовательно дистиллированной водой и ацетоном, и сушат чистым сухим воздухом. Отложения неорганических веществ удаляют соляной кислотой перед промывкой хромовой смесью, особенно если предполагается присутствие солей бария.

Примечания

1 Применение щелочных очищающих растворов не допускается.

2 Перед применением воду и ацетон следует отфильтровать.

12 Контроль точности

Контроль точности проводят в условиях испытательной лаборатории по указанной в стандарте процедуре измерений, используя утвержденные в установленном порядке стандартные образцы вязкости. Если разность измеренной кинематической вязкости стандартного образца вязкости и значения, приведенного в сертификате на него, превышает ±0,35%, необходимо проверить каждый этап испытания для выявления причины ошибок.

Примечание — Самыми частыми причинами ошибок являются следы отложений нефтепродуктов в отверстии капилляра и погрешность в измерении температуры. Правильный результат, полученный на сертифицированном стандартном образце, не исключает возможных источников ошибок.

Приложение А (обязательное). Типы вискозиметров

Приложение А
(обязательное)

Типы капиллярных вискозиметров, обычно применяемых для определения вязкости нефтепродуктов, приведены в таблице А.1. Спецификации и инструкции по эксплуатации капиллярных вискозиметров приведены в [1].

Таблица А.1

Тип вискозиметра	Наименование вискозиметра	Диапазон измерения кинематической вязкости набором вискозиметров, мм/с
Для прозрачных жидкостей
А (Вискозиметры Оствальда)	Каннон-Фенске обычный	0,5-20000
	Цайтфукс	0,6-3000
	BS с U-образной трубкой	0,9-10000
	BS/U/M-миниатюрный	0,2-100
	SIL	0,6-10000
	Каннон-Маннинг, полумикро	0,4-20000
	Пинкевич	0,6-17000
	ВПЖ-4, ВПЖТ (ГОСТ 10028)	0,6-10000
	ВПЖ-2, ВПЖТ-2 (ГОСТ 10028)	0,6-10000
Б (Вискозиметры с висячим уровнем)	BS/IP/SL	3,5-100000
	BS/IP/SL (S)	1,05-10000
	BS/IP/MSL	0,6-3000
	Убеллоде	0,3-100000
	Фитцсиманс	0,6-1200
	Атлантик	0,75-5000
	Каннон-Убеллоде (А), Каннон-Убеллоде с разбавлением (В)	0,5-100000
	Каннон-Убеллоде, полумикро	0,4-20000
	ДИН Убеллоде	0,35-50000
	ВПЖ-1 (ВПЖТ-1) (ГОСТ 10028)	0,6-30000
Для прозрачных и непрозрачных жидкостей
В (Вискозиметры с обратным истечением)	Канон-Фенске-Опакв — для непрозрачных жидкостей	0,4-20000
	Цайтфукс с перекрещивающимися трубками	0,6-100000
	BS/IP/RF с U-образной трубкой с обратным истечением	0,6-300000
	Ланц-Цайтфукс с обратным истечением	60-100000
	ВНЖ, ВНЖТ (ГОСТ 10028)	0,6-30000
Каждый диапазон кинематической вязкости требует набора вискозиметров. Во избежание необходимости введения поправок на кинематическую энергию эти вискозиметры сконструированы таким образом, чтобы обеспечить время истечения более 200 с. Для данных вискозиметров с минимальной постоянной время истечения превышает 200 с.

Приложение Б (обязательное). Термометры для определения кинематической вязкости

Приложение Б
(обязательное)

Б.1 Конструкция термометров и спецификация

Применяют специальные термометры с небольшим диапазоном измерения, соответствующим общей спецификации, приведенной в таблице Б.1, и по конструкции соответствующим чертежу, представленному на рисунке Б.1.

В таблице Б.2 приведены термометры ASTM, IP и ASTM/IP, соответствующие спецификации, изложенной в таблице Б.1, и температурам испытания.

Примечание — Разница в конструкции, главным образом, основывается на положении точки замерзания воды. В модели «a» точка замерзания воды находится в диапазоне шкалы, в модели «b» — ниже диапазона шкалы, в модели «c» — выше диапазона шкалы (см. рисунок Б.1).

Рисунок Б.1 Различные конструкции термометров

В таблице Б.1 приведены технические требования к термометрам, а также разъяснения к буквенным обозначениям чертежа, представленному на рисунке Б.1.

Таблица Б.1 — Технические требования к термометрам

Наименование параметра	Характеристика параметра
Глубина погружения Разбиение шкалы:	Полная
— цена самого малого деления, °С	0,05
— цена длинного деления, °С	0,1 и 0,5
Цифровые обозначения через каждые, °С	1
Максимальная ширина деления, мм	0,1
Погрешность шкалы при температуре испытания, °С, не более	0,1
Камера расширения допускает нагревание до °С	105 для шкалы термометра до 90 120 между 90-95 130 между 95-105 и 170 выше 105
Общая длина B, мм	300-310
Наружный диаметр корпуса C, мм	6,0-8,0
Длина ртутного резервуара D, мм	45-55
Наружный диаметр ртутного резервуара E, мм	Не более чем наружный диаметр корпуса
Длина шкалы G, мм	40-90

Таблица Б. 2 — Соответствие термометров по ГОСТ 400 термометрам по спецификациям ASTM и IP

Тип термометра по нормативной документации			Температура испытания, °C
ГОСТ 400	ASTM	IP
—	ASTM 74C	IP 69C	-53,9
ТИН 10-6	ASTM 73C	IP 68C	-40,0
—	ASTM 126C	IP 71C	-26,1
—	ASTM 127C	IP 99C	-20,0
ТИН 10-10	ASTM 72C	IP 67C	-17,8
ТИН 10-5	ASTM 128C	IP 33C	0,0
ТИН 10-1	ASTM 44C	IP 29C	20,0
ТИН 10-7	ASTM 45C	IP 30C	25,0
—	ASTM 118C	—	30,0
ТИН 10-2	ASTM 28C	IP 31C	37,8
ТИН 10-8	ASTM 120C	IP 92C	40,0
ТИН 10-3	ASTM 46C	IP 66C	50,0
—	ASTM 29C	IP 34C	54,4
ТИН 10-9	ASTM 47C	IP 35C	60,0
—	—	IP 100C	80,0
—	ASTM 48C	IP 90C	82,2
—	ASTM 129C	IP 36C	93,3
ТИН 10-4	ASTM 122C	IP 32C	98,9 и 100,0
ТИН 10-4	ASTM 121С	—	100,0
—	ASTM 110	IP 93C	135,0

Приложение B (справочное).

Описание работы с вискозиметрами

Приложение B
(справочное)

B.1 Вискозиметр типа Канон-Фенске (см. рисунок B.1).

На трубку 2 надевают резиновую трубку, конец трубки 1 погружают в сосуд с нефтепродуктом и засасывают нефтепродукт (с помощью резиновой груши, водоструйного насоса или другим способом) до метки , при этом необходимо следить, чтобы в жидкости не образовались пузырьки воздуха. В момент, когда уровень жидкости достигает метки , вискозиметр вынимают из сосуда и быстро устанавливают в нормальное положение. Снимают с внешней стороны конца трубки 1 избыток жидкости и надевают на этот конец резиновую трубку. Вискозиметр помещают в термостат и выдерживают в нем 30 мин. Расширение 3 должно находиться ниже уровня жидкости в термостате. После выдержки в термостате жидкость засасывают в расширение 4 приблизительно на 3 мм выше метки . Определяют время перемещения мениска жидкости от метки до метки .

B.2 Вискозиметр типа Пинкевича (ВПЖ-4, ВПЖТ-4 и ВПЖ-2, ВПЖТ-2), (см. рисунки B.2.1 и B.2.2).

На отводную трубку 3 надевают резиновую трубку. Далее, зажав пальцем конец трубки 2 и перевернув вискозиметр, опускают конец трубки 1 в сосуд с нефтепродуктом и засасывают его (с помощью резиновой груши, водоструйного насоса или иным способом) до метки , следя за тем, чтобы в жидкости не образовались пузырьки воздуха. В момент, когда уровень жидкости достигает метки , вискозиметр вынимают из сосуда и быстро перевертывают в нормальное положение. Снимают с внешней стороны конца трубки 1 избыток жидкости и надевают на него резиновую трубку. Вискозиметр устанавливают в термостат так, чтобы расширение 4 было ниже уровня жидкости. После выдержки в термостате не менее 15 мин засасывают жидкость в трубку 1 примерно до 1/3 высоты расширения 4. Определяют время перемещения мениска жидкости от метки до .

Рисунок B.1 — Вискозиметр типа Канон-Фенске	Рисунок B.2.1 — Вискозиметр типа Пинкевича (ВПЖТ-4, ВПЖ-4)	Рисунок B.2.2 — Вискозиметр типов ВПЖТ-2, ВПЖ-2

B.3 Вискозиметры типов ВПЖТ-1, ВПЖ-1 (БС/ИП/СЛ) (см. рисунок B.3).

Испытуемый нефтепродукт наливают в чистый вискозиметр через трубку 1 так, чтобы уровень ее установился между метками и . На концы трубок 2 и 3 надевают резиновые трубки, при этом первая из них должна быть снабжена краном, вторая — краном и резиновой грушей. Вискозиметр устанавливают вертикально в жидкостном термостате так, чтобы уровень термостатирующей жидкости находился на несколько сантиметров выше расширения 4. При температуре испытания вискозиметр выдерживают не менее 15 мин, после чего всасывают (грушей) при закрытой трубке 2 жидкость выше метки примерно до середины расширения 4 и перекрывают кран, соединенный с трубкой 3. Если вязкость нефтепродукта менее 500 сСт, открывают кран на трубке 3 и потом освобождают зажим на трубке 2. При более вязких нефтепродуктах сначала открывают трубку 2, затем трубку 3. Далее измеряют время перемещения мениска жидкости в трубке 2 от метки до . Необходимо при этом обращать внимание на то, чтобы к моменту подхода уровня жидкости к метке в расширении 5 образовался «висячий уровень», а в капилляре не было пузырьков воздуха.

B.4 Вискозиметр типа Убеллоде (см. рисунок B.4)

В чистый сухой вискозиметр вносят пробу нефтепродукта следующим образом. Вискозиметр отклоняют на 30° от вертикального положения так, чтобы сосуд 7 оказался под капилляром. С помощью заполнительной трубки 1 вносят пробу так, чтобы ее уровень достиг нижней метки . Потом вискозиметр возвращают в нормальное положение, следя за тем, чтобы уровень жидкости не превышал верхней метки . При заполнении вискозиметра пробой в жидкости не должны образовываться пузырьки воздуха. Вискозиметр с пробой помещают в термостат. Через 20 мин выдержки на трубку 3 надевают резиновую трубку, трубку 2 закрывают пальцем и пробу засасывают до половины расширения 4. Потом трубку 2 открывают, ждут, пока проба перетечет из трубки 2 в сосуд 6 и образуется «висячий уровень». Освобождают трубку 3 и измеряют время перемещения мениска жидкости от метки до .

B.5 Вискозиметры типов ВНЖ, ВНЖТ (Канон-Фенске-Опакв) (см. рисунок B.5)

На отводную трубку 3 надевают резиновую трубку. Зажав пальцем конец трубки 2, и перевернув вискозиметр, опускают конец трубки 1 в сосуд с нефтепродуктом и засасывают его (с помощью резиновой груши, водоструйного насоса или иным способом) до метки , следя за тем, чтобы в жидкости не образовались пузырьки воздуха. В тот момент, когда уровень жидкости достигает метки M, вискозиметр вынимают из сосуда и быстро перевертывают в нормальное положение. Снимают с внешней стороны конца трубки 1 избыток нефтепродукта и надевают кусочек резиновой трубки длиной 8-15 см с присоединенным закрытым краном или зажимом. Затем открывают кран для заполнения жидкостью резервуара 6 и вновь его закрывают, когда жидкость заполнит приблизительно половину резервуара 6. Вискозиметр устанавливают в термостат и после необходимой выдержки в нем (20 мин) открывают трубку 1 и, пользуясь двумя секундомерами, измеряют время течения жидкости от метки до и от метки до . По измеренному времени заполнения резервуара 5 вычисляют вязкость. Измеренное время заполнения резервуара 4 служит для контроля. Значения вязкости, вычисленные по времени заполнения резервуаров 5 и 4, могут отличаться до 2%, а при температуре ниже 15°C — до 3%.

Рисунок B. 3 — Вискозиметры типов ВПЖТ-1, ВПЖ-1 (BS/IP/SL)	Рисунок B.4 — Вискозиметр типа Убеллоде	Рисунок B.5 — Вискозиметр типов ВНЖ, ВНЖТ (Канон-Фенске-Опакв)

B.6 Вискозиметр типа БС/ИП/РФ (см. рисунок B.6).

Вискозиметр помещают в термостат так, чтобы верхняя метка находилась под уровнем жидкости в термостате приблизительно на 3 см, а капилляр был в точно вертикальном положении. Вискозиметр выдерживают в термостате. С помощью пипетки вносят в трубку 1 пробу (проба может быть подогретой), следя за тем, чтобы не намочить стенки вискозиметра над меткой и чтобы в жидкости не образовались пузырьки воздуха. Как только уровень жидкости достигнет положения приблизительно на 5 мм ниже метки , закрывают трубку 2 и останавливают течение жидкости. Пробу доливают до метки и выдерживают в термостате 20-30 мин. Освобождают трубку 2 и доводят уровень пробы до метки . Трубку 2 снова закрывают. С помощью пипетки с предохранительным упором устанавливают пробу над меткой . Упор на пипетке должен находиться на такой высоте, чтобы при введении пипетки в трубку 1 и соприкосновении упора с краем трубки 1 конец пипетки был точно на метке .

К пипетке присоединяют отсос и осторожно отсасывают избыток пробы, пока пипетка не начнет всасывать воздух, после чего пипетку вынимают. Потом трубку 2 освобождают и измеряют время прохождения мениска жидкости от метки до .

С одним заполнением вискозиметра производят только одно измерение времени течения.

Рисунок В.6 — Вискозиметр типа БС/ИП/РФ с U-образной трубкой

Библиография

[1]	ISO 3105:1994*	Glass capillary kinematic viscometers — Specifications and operating instructions (Вискозиметры стеклянные капиллярные для определения кинематической вязкости. Технические требования и инструкция по эксплуатации)

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.

УДК 665.6:532.13:006.354	МКС 75.080
Ключевые слова: определение вязкости нефтепродуктов, кинематическая вязкость, динамическая вязкость, ньютоновские жидкости

Электронный текст документа
подготовлен АО «Кодекс» и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2019

Динамическая вязкость масла | Характеристики масел

Что-бы не «парить» читателя физическими формулами, Законами Ньютона, уравнениями Навье-Стокса и Френкеля-Андраде, предлагаю представить отношение силы, способной сдвинуть определенную площадь масла на определенное расстояние, к  этой самой площади масла. Это и будет коэффициент динамической вязкости или просто — динамическая вязкость масла. Сложновато, правда.

Как вычислить динамическую вязкость

Так как кинематическую вязкость определяют опытным путем, а плотность масла — величина физическая и совсем не секретная, то и коэффициент динамической вязкости можно просто посчитать. Динамическая вязкость масла равна произведению кинематической вязкости и плотности масла. Зачем может пригодиться показатель динамической вязкости масла?

Для нас с вами динамическая вязкость масла — это единственный полезный показатель в аббревиатуре классификации SAE. Что-бы никого особо не напрягать, приведу пример.

Полезное в динамической вязкости

Рассмотрим моторное масло с вязкостью SAE 5W30. Первая цифра в этом обозначении 5 — это и есть показатель динамической вязкости для данного моторного масла. Как это использовать? Просто.

Если от первой цифры отнять 40 (в нашем случае 5-40 = -35), получим нужную нам информацию относительно нижнего предела прокачиваемости масла в °С (предельная температура, при которой масляный насос сможет прокачать моторное масло без «последствий»).

Т.е. моторное масло с классом вязкости SAE 5W30 спокойно прокачается к трущимся деталям при -35 °С.

Еще можно определить нижний температурный предел проворачиваемости двигателя. 5-35 = -30. Значит при -30 °С двигатель, в котором используется моторное масло SAE 5W30, безболезненно провернется.

Но… Эти значения являются очень усредненными и относительными. По классификации SAE к моторным маслам с вязкостью 5W30 (в нашем случае) предъявлены требования, согласно которым эти масла обязательно обеспечивают такой показатель динамической вязкости. Зачастую моторные масла легко выдерживают и большие температуры.

Кстати, прокачиваемость моторного масла, проворачиваемость двигателя во многом зависят не только от масла. Степень изношенности двигателя, периодичность замены масла, воздушный фильтр, аккумулятор и т.д. имеют не меньшее влияние на «холдный пуск» двигателя.

Думаю поэтому кроме специалистов вряд-ли кому-то пригодится динамическая вязкость, т.к.  определяет свойства текучести масла (обычно при крайних значениях температур), и обычно только лишний раз путает простых автомобилистов.

При определении необходимой Вашему двигателю вязкости масла, советую пользоваться сервисной книгой. Поверьте, так будет проще.

Для общего развития: текучесть масла — это противоположность динамической вязкости масла.

Единица измерения динамической вязкости

• СИ-система — паскаль-секунда (Па·с)
• вне системы — пуаз (П)

Для примера: 1 кгс·с/м² = 98,0665 П (пуаз) = 9806,65 сП (сантипуаз) = 9,80665 Па·с.

Статьи в тему из этой рубрики:

Сведения о вязкости

 

Физические величины. Вязкость жидкости

Вязкость – свойство жидкости, которое определяет сопротивление жидкости к внешнему воздействию. Вязкость можно представить как внутреннее трение между отдельными слоями жидкости при их смещении относительно друг друга.

Существуют два основных параметра для определения вязкости жидкости: динамическая (или абсолютная) вязкость и кинематическая вязкость. Динамическая вязкость представляется как отношение единицы силы, необходимой для смещения слоя жидкости на единицу расстояния, к единице площади слоя.

Определяющее уравнение для динамической вязкости

                                                                                                                            

В международной системе единиц СИ при выражении единицы давления сдвига  F/S в паскалях, градиента скорости grad υ

  (изменение скорости жидкости, отнесённого к расстоянию между слоями) в секундах в минус первой степени динамическая вязкость µ выразится в паскалях-секундах (П·с). В метрической системе единица вязкости представляется в грамм/сантиметр в секунду, называемой пуаз. Принятое обозначение пуаз – П

                                                                          1 П·с = 10 пуаз.

Единицы измерения динамической вязкости паскаль-секунда и пуаз значительны по своему размеру и применяют дольные единицы – миллипаскаль-секунда мПа и сантипуаз сП

                                                                           1 мПа·с = 1 сП.

Переводные множители для расчёта динамической вязкости приведены в таблице.

 

Величина обратная динамической вязкости жидкости определяется как текучесть жидкости и в международной системе единиц (СИ) выражается Па

-1·С^-1.

Формула для определения кинематической вязкости при заданной динамической вязкости выглядит так:

 

                                     

Единица измерения кинематической вязкости в системе СИ – квадратный метр на секунду, в метрической системе – квадратный сантиметр на секунду называемый стокс. Принятое обозначение стокса – Ст.

1 м²/с = 10⁴ Ст

Единица измерения кинематической вязкости квадратный метр на секунду и стокс значительна по своему размеру и для практических применений используют дольные единицы – квадратный миллиметр на секунду и сантистокс сСт

                                                                             1 мм²/с = 1 сСт.

Переводные множители для расчёта кинематической вязкости приведены в таблице:

    

 

  При необходимости пересчёта параметров вязкости можно воспользоваться соотношением  соблюдая размерности физических величин, например:

                                                                  

Вязкость и плотность жидкостей при 20°С:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Измерение вязкости и принципы вязкости

Вязкость является важным свойством жидкостей, которое описывает устойчивость жидкости к растеканию; оно связано с внутренним трением в жидкости. Наиболее распространенным видом текучести является сдвиговый поток, при котором слои жидкости движутся относительно друг друга под действием силы сдвига. Эта внешняя сила принимает вид напряжения сдвига, которое определяется как сила, действующая на единицу площади жидкости, и позволяет получить градиент скорости по толщине образца, называемый скоростью сдвига. Вязкость сдвига или динамическая вязкость, связанная с этим процессом, определяется отношением напряжения сдвига к скорости сдвига, как показано ниже.

Неньютоновские жидкости

Многие простые жидкости классифицируются как ньютоновские, это означает, что их вязкость не зависит от величины приложенного сдвига. Примерами могут быть вода и простые углеводороды. По мере увеличения сложности жидкости, например, путем добавления пузырьков, капель, частиц или полимеров, жидкости могут демонстрировать более сложное поведение и проявлять неньютоновский отклик, где вязкость зависит от величины приложенного сдвига. Такие типы жидкостей обычно называют структурированными или сложными жидкостями.

Такое неньютоновское поведение распространено для многих промышленных и коммерческих продуктов, включая зубную пасту, майонез, краски, косметические средства и цементы, которые обычно являются жидкостями, разжижающимися при сдвиге, где вязкость уменьшается с увеличением скорости сдвига, хотя в некоторых очень структурированных жидкостях может возникать загустение при сдвиге. 

Применение вязкости 

Для большинства продуктов вязкость должна быть высокой при низких скоростях сдвига, чтобы предотвратить образование осадка или оседание, но уменьшаться при более высоких скоростях сдвига, чтобы облегчить нанесение или обработку. Следовательно, одного измерения вязкости недостаточно для описания вязкости таких материалов, и вязкость следует измерять в диапазоне скоростей сдвига или напряжений или, по меньшей мере, при скорости сдвига, соответствующей процессу или желаемому применению. Кроме того, неньютоновские жидкости могут быть связаны и с другими свойствами, такими как предел текучести, тиксотропность и вязкоупругость, которые могут оказывать существенное влияние на поведение материала и характеристики продукта.

Другими параметрами вязкости, которые применимы к дисперсиям, являются относительная, удельная и характеристическая вязкость, которые позволяют оценить вклад растворенной или дисперсной фаз в вязкость раствора или дисперсии. Эти параметры проще всего определить с использованием дифференциального вискозиметра, такого как используемый в системе гель-проникающей хроматографии (GPC) OMNISEC.

Кинематическая вязкость масла

Кинематическая вязкость масла

Кинематическая вязкость представляет собой отношение динамической вязкости к плотности вещества. Своим происхождением она обязана классическим методам измерения вязкости, среди которых измерение времени вытекания заданного объема через калиброванное отверстие под действием силы тяжести.

Прибор для измерения вязкости называется вискозиметром. Когда две жидкости равного объема помещены в идентичные капиллярные вискозиметры и двигаются самотеком, вязкой жидкости требуется больше времени для протекания через капилляр. Если одной жидкости для вытекания требуется 200 секунд, а другой – 400, то по шкале кинематической вязкости вторая жидкость в два раза более вязкая, чем первая.

Кинематическая вязкость определяется легко и точно, поэтому для контроля над качеством производимых смазочных масел предпочтение отдают именно этому параметру.

По причине отсутствия стандартизированных методов испытаний масел в условиях деформации сдвига успешно используется такой эксплуатационный показатель качества как стабильность кинематической вязкости. Она выражается через степень изменения вязкости под воздействием условий, приближенных к эксплуатационным (термоокисление, сдвиговые деформации, загрязнение сажей и т.д.).

Чтобы производимое масло имело широкий вязкостный диапазон, необходимо применять базовое масло с очень высоким индексом вязкости. На сегодняшний день таковыми являются синтетические масла, например, Mobil на основе полиальфаолефинов, изопарафиновых углеводородов и алкилбензола, гидрокрекинговые масла и его смеси «синтетикой» (Shell Helix Ultra, BP Visco 5000 и т. д.). Индексы перечисленных баз лежат в диапазоне от ~135 (BP), до ~147 (Mobil) единиц. Для получения масел с диапазоном 5w-40 индекс нужно повысить минимум до ~155 единиц. Это можно сделать с помощью полимерных загустителей.

В качестве модификаторов вязкости применяются полимеры и сополимеры, полиизобутилен, полиметакрилаты, сополимеры олефинов (этилена, пропилена, бутилена), гидрированный сополимер стирола и бутадиена, гидрированный полиизопрен и др. С целью подчеркивания их высокомолекулярной природы, они вещества называются полимерными модификаторами вязкости (polymeric viscosity modifiers). В качестве депрессорных присадок (pour point depressants) применяются алкилнафталины, алкилфенолы и другие полимерные продукты.

Полимерные модификаторы вязкости эффективны в маслах, эксплуатируемых при умеренных нагрузках в отсутствии высокой деформации сдвига.

При больших нагрузках и высокой скорости сдвига длинные молекулы загустителей могут разрываться на мелкие фрагменты, вследствие чего эффективность загустителя при эксплуатации постепенно уменьшается. Именно поэтому новые масла с высоким индексом вязкости, стабильным в течение продолжительной работы в тяжелых условиях, получают не только добавлением полимерных присадок, но и путем модификации молекул базового масла (гидрокрекинг) либо путем использования синтетических базовых масел.

Теперь достаточно взглянуть на требования новых спецификаций SAE, API-ILSAC, ACEA и автопроизводителей, чтобы понять какие тесты не проходят высокозагущенные масла. Производители автомобилей и ГСМ сходятся во мнении относительно нежелательности использования высокозагущенных масел с широкими вязкостными диапазонами в условиях длительных интервалов и высоких нагрузок на двигатель.

Абсолютная (динамическая) вязкость жидкостей при температурах 0°C / 25°C / 50°C / 75°C / 100°C. Таблица.

	Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva. ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Физический справочник / / Вязкость, Число Рейнольдса (Re). Гидравлический диаметр. Ламинарный и турбулентный потоки  / / Абсолютная (динамическая) вязкость жидкостей при температурах 0°C / 25°C / 50°C / 75°C / 100°C. Таблица. Поделиться:    Абсолютная (динамическая) вязкость жидкостей при температурах 0°C/25°C/50°C/75°C/100°C. Таблица. Динамические коэфициенты вязкости жидкостей выражены в миллипаскаль-секундах (мПа*c), что идентично сантипуазам (сП). Значения μ отнесены к атмосферному давлению (101.325кПа) или к равному парциальному давлению пара этой жидкости, если температура кипения жидкости для нормального атмосферного давления ниже указанной в таблице. Вещество μ (мПа*с) при температуре, °С 0°С 25 °С 50 °С 75 °С 100 °С Аллиловый спирт — 1. 218 0.759 0.505 — Анилин — 3.847 2.029 1.247 0.850 Ацетон 0.395 0.306 0.247 — — Ацетонитрил 0.400 0.369 0.284 0.234 — Бензол — 0. 604 0.436 0.335 — Бензонитрил — 1.267 0.883 0.662 0.524 Бром 1.252 0.944 0.746 — — Бромбензол 1.560 1.074 0.798 0.627 0.512 Бромэтан 0.477 0. 374 — — — 1 — Бутанол 5.185 2.544 1.394 0.833 0.533 2 — Бутанол — 3.096 1.332 0.698 0.419 Бутиламин 0.830 0.574 0.409 0.298 — Бутилацетат 1.002 0. 685 0.500 0.383 0.305 Вода 1.793 0.890 0.547 0.378 0.282 Гексан 0.405 0.300 0.240 — — 1 — Гексанол — 4.578 2.271 1.270 0.781 Гептан 0.523 0. 387 0.301 0.243 — Гидразин — 0.876 0.628 0.480 0.384 Глицерин — 934 152 39.8 14.8 Декан 1.277 0.838 0.598 0.453 0.359 Дибутиловый эфир 0.918 0. 637 0.466 0.356 0.281 1,4 — Диоксан — 1.177 0.787 0.569 — Диоксид азота 0.532 0.402 — — — Диэтиловый эфир 0.283 0.224 — — — Додекан 2.277 1. 383 0.930 0.673 0.514 Иодбензол 2.354 1.554 1.117 0.854 0.683 Изопентан 0.277 0.214 — — — о — Крезол — — 3.035 1.562 0.961 м — Крезол — 12. 9 4.417 2.093 1.207 о — Ксилол 1.084 0.760 0.561 0.432 0.345 м — Ксилол 0.795 0.581 0.445 0.353 0.289 п — Ксилол — 0.603 0.457 0.359 0.290 Муравьиная кислота — 1. 607 1.030 0.724 0.545 Метанол 0.793 0.544 — — — Метилацетат 0.477 0.364 0.284 — — Метилбензоат — 1.857 — — — Метилпропионат 0.581 0. 431 0.333 0.266 — Метил формиат 0.424 0.325 — — — Масляная кислота 2.215 1.426 0.982 0.714 0.542 Нитробензол 3.036 1.863 1.262 0.918 0.704 Нитрометан 0.875 0. 630 0.481 0.383 0.317 Нонан 0.964 0.665 0.488 0.375 0.300 Октан 0.700 0.508 0.385 0.302 0.243 Пентан 0.274 0.224 — — — 1-Пентанол 8.512 3. 619 1.820 1.035 0.646 2-Пентанол — 3.470 1.447 0.761 0.465 3-Пентанол — 4.149 1.473 0.727 0.436 Пиперидин — 1.573 0.958 0.649 0.474 Пиридин 1.361 0. 879 0.637 0.497 0.409 Пиррол 2.085 1.225 0.828 0.612 — Пропаналь — 0.321 0.249 — — 1-Пропанол 3.815 1.945 1.107 0.685 — 2-Пропанол 4.619 2. 038 1.028 0.576 — Пропилформиат 0.669 0.485 0.370 0.293 — Пропионовая кислота 1.499 1.030 0.749 0.569 0.449 Ртуть — 1.526 1.402 1.312 1.245 Сероуглерод 0. 429 0.352 — — — Тетрахлорметан 1.321 0.908 0.656 0.494 — Тетрахлорсилан — 99.4 96.2 — — Тетрахлорэтилен 1.114 0.844 0.663 0.535 0.442 Толуол 0. 778 0.560 0.424 0.333 0.270 Трибромметан — 1.857 1.367 1.029 — Тридекан 2.909 1.724 1.129 0.796 0.594 Трифторуксусная кислота — 0.808 0.571 — — Трихлорметан 0. 706 0.537 0.427 — — Трихлорид фосфора 0.662 0.529 0.439 — — Уксусная кислота — 1.056 0.786 0.599 0.464 Уксусный ангидрид 1.241 0.843 0.614 0.472 0.377 Ундекан 1. 707 1.098 0.763 0.562 0.433 Фенол — — 3.437 1.784 1.099 Фторбензол 0.749 0.550 0.423 0.338 — Фуран 0.475 0.361 — — — Хлорбензол 1. 058 0.753 0.575 0.456 0.369 Хлорэтан/td> 0.319 — — — — Циановодород 0.235 0.183 — — — Циклогексан — 0.894 0.615 0.447 — Циклогенсен 0. 882 0.625 0.467 0.364 — Этанол 1.786 1.074 0.694 0.476 — Этаноламин — 21.1 8.560 3.935 1.998 Этилацетат 0.578 0.423 0.325 0.259 — Этилформиат 0. 506 0.380 0.300 — — Источник: Волков А.И., Жарский И.М. Большой химический справочник — Мн.: Современная школа, 2005. — 608 с. Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос: Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста. Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.
Коды баннеров проекта DPVA.ru Начинка: KJR Publisiers Консультации и техническая поддержка сайта: Zavarka Team	Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator

Динамическая вязкость — обзор

Динамическая вязкость дается в Н · м ⁻² или Па · с. Во многих случаях динамическая вязкость выражается в пуазах (P), то есть дин см ⁻² или санти-пуазах (сП), где 1,0 дин = 10 ⁻⁵ Н и 1,0 P = 10 ⁻¹ Па. с. Разделив динамическую вязкость на плотность раствора (кг · м ⁻³ ), получим кинематическую вязкость:

, выраженную в м ² с ⁻¹ или Стокса (см ² с ⁻¹ , 1.0 Сток = 10 ⁻⁴ м ² с ⁻¹ ). В системах опреснения обычно применяется динамическая вязкость, которая для обычных операций может быть рассчитана с помощью следующих эмпирических уравнений для чистой воды и морской воды соответственно (Khan, 1986):

1.

Для чистой воды

( 2.76) ln (ηpw) = — 3.79418 + 604.129139.18 + t68

, где температура t ₆₈ дана в ° C, а динамическая вязкость в сП. Уравнение имеет точность ± 1%.

2.

Для растворов морской воды Фабусс и Корози (1967) и Корози и Фабусс (1968)

Растворы морской воды (концентраты и разбавители) являются функциями температуры и солености, таким образом, вязкость морской воды η _sw , составляет:

(2,77) ηsw = ηr⋅ηpw

, где η _r — относительная вязкость. Он представлен отношением вязкости солевого раствора к вязкости чистой воды η _pw для той же температуры и рассчитывается по следующему эмпирическому уравнению (Isdale et al., 1972):

(2.78a) ηr = ηsw / ηpw = 1 + aSp + b⋅Sp2

, где параметры a и b являются функциями температуры раствора t ₆₈ ° C. Они сформулированы с использованием вязкости чистой воды Фабуссом и Корози (1967) и Корози и Фабуссом (1968):

(2,78b) a = 0,001474 + 1,5 × 10-5⋅t68-0,003927 × 10-5⋅t682

( 2. 78c) b = 1,0734 × 10–5–8,5 × 10–8⋅t68 + 0,00223 × 10–7⋅t682

Используя нормализованные данные вязкости чистой воды (IAPWS-2008), параметры a и b уравнения(2.78a) имеют следующие новые значения (Sharqawy et al., 2010):

(2.78d) a = 1.541 + 1.998 × 10−2⋅t − 9.52 × 10−5t2

(2.78e) b = 7.974 −7,561 × 10−2⋅t + 4,724 × 10−4⋅t2

, где нормализованная вязкость чистой воды определяется как:

(2,79) ηpw = 4,2844 × 10−5 + [0,157 (t + 64,993) 2−91,296] −1

Уравнение действительно для температур 0 ≤ t ≤ 180 ° C, точность составляет ± 0,05%. Данные в таблице 2.16 основаны на значениях уравнений. (2.77) и (2.78d), (2.78e).

Таблица 2.16. Динамическая вязкость 10 ³ кг · м ¹ с ⁻¹ , растворов морской воды различной солености и температуры

9013 9013 9013 9013 9013 9013 9013 1,5 1,714797 9013 0,75 0,87846623

Соленость (г кг −1 )
° C	0 a	10	30	50	70	90	110	120
0	1. 791	1,820	1,887	2,925	2,055	2,156	2,268	2,328
10	1,306	1,330
20	1,002	1,021	1,065	1,114	1,168	1,227	1,259	1,326
30	0,814	0,851	0,891	0,936	0,984	1,037	1,064
40	0,653	0,667	0,699
50	0,547	0,560	0,587	0,617	0,649	0,684	0,721	0,740
60	0,478	0,502	0,528	0,556	0586	0,618	0,635
70	0,404	0,414	0,48 9013 9013 9013 9013 9013 9013 9013 9013 901 0,553
80	0,354	0,364	0,383	0,404	0,426	0,449	0,474	0,487
	0,340	0,359	0,379	0,400	0,422	0,434
100	0,282	0,289	0,305	0,38	0,305	0,390	0,38
110	0,255	0,262	0,276	0,291	0,308	0,325	0,344	0,354
120	0. 232	0,238	0,251	0,261	0,288	0,297	0,314	0,323

По данным Isdale, J.D., Spencer, C.M., Tudhope, J. 1972. Физические свойства растворов морской воды. Desalination 10, 319–328; Джеймисон, Д.Т. 1986. Экспериментальные методы определения свойств соленой воды. Опреснение 59, 219–240.

Для кинематической вязкости Chen et al. (1973) представляют следующее выражение, основанное на солености:

(2.80) v = vpw + aS1 / 2 + bS + cS2

, где v _pw — кинематическая вязкость чистой воды, а соленость S выражается в% по массе соли. Параметры a, b и c имеют следующие значения для диапазона температур от 10 до 150 ° C:

a = -1,464, b = 205,4, c = 153,0

В чем разница между динамическим и кинематическим режимом Вязкости?

Вязкость — это фундаментальное свойство материала при изучении потока жидкости для любого приложения. Два наиболее распространенных типа вязкости — динамическая и кинематическая. Связь между этими двумя свойствами довольно проста.

Динамическая вязкость (также известная как абсолютная вязкость) — это измерение внутреннего сопротивления жидкости потоку, в то время как кинематическая вязкость относится к отношению динамической вязкости к плотности. Основываясь на приведенном выше выражении, две жидкости с одинаковой динамической вязкостью могут иметь очень разные кинематические вязкости в зависимости от плотности и наоборот.В результате понять физический смысл этих двух свойств материала не всегда так просто.

Проще говоря, динамическая вязкость дает вам информацию о силе, необходимой, чтобы заставить жидкость течь с определенной скоростью, в то время как кинематическая вязкость показывает, насколько быстро жидкость движется при приложении определенной силы.

Внутреннее сопротивление жидкости потоку (динамическая вязкость) означает, что существует сила, участвующая в вытеснении жидкости. Эта сила ( F ) пропорциональна:

1) Скорость сдвига ( SR )

2) Площадь ( A )

3) Динамическая вязкость ( η)

F = η A × SR

В приведенном выше выражении (закон вязкости Ньютона) динамическая вязкость работает как константа пропорциональности между напряжением F / A и скоростью деформации или скоростью сдвига.Альтернативный способ подумать о кинематической вязкости — это понять, что она имеет единицы коэффициента диффузии [см ² / с]. По этой причине кинематическую вязкость иногда называют коэффициентом диффузии импульса по аналогии с коэффициентами теплопроводности и массой. В этом смысле динамическая вязкость является более фундаментальным свойством, а кинематическая вязкость — производным.

Исторически сложилось так, что в методах измерения вязкости использовалась кинематическая вязкость, поскольку это не связано с измерением силы. В большинстве «кинематических» вискозиметров поток жидкости движется под действием силы тяжести ( г ).Эти методы (капиллярные трубки, воронки…) просто измеряют время, которое требуется жидкости, чтобы пройти через заданную геометрию. Более совершенные вискозиметры полагаются на измерение напряжения сдвига при заданной скорости сдвига. Это позволяет гораздо более полно характеризовать отпечаток вязкости (т.е. вязкость в зависимости от скорости сдвига) сложных неньютоновских жидкостей.

Еще одно различие между этими двумя объектами недвижимости — это уникальность их единиц. Единицы динамической вязкости — это хорошо известные мПа-с в единицах СИ или эквивалент сП ( сантипуаз ) в сГС.С другой стороны, наиболее распространенными единицами кинематической вязкости являются см ² / с в единицах СИ и сСт ( сантистоксов, ) в сантиметрах, но она также измеряется в ряде произвольных единиц в зависимости от отрасли или области применения. Так обстоит дело с Saybolt Universal Seconds (SUS) в нефтяной промышленности, где время, необходимое для протекания 60 см ³ жидкости через калиброванную трубку при 38 ° C, используется в качестве измерения вязкости. Другой пример — использование «чашек» для измерения времени, которое требуется данному образцу, чтобы пройти через воронку заданной геометрии.Эти методы часто используются в качестве индексаторов вязкости, поскольку они не идеальны для получения согласованных результатов, которые могут быть разделены между различными лабораториями.

Итак, какой из них использовать? Если вас интересует взаимодействие между молекулами, которое можно интерпретировать с точки зрения механического напряжения, то более подходящей является динамическая вязкость. Динамическая вязкость позволит вам установить, например, влияние изменений состава в отношении молекулярного взаимодействия и вязкости.Напротив, кинематическая вязкость была стандартом в нефтяной промышленности из-за простоты кинематических вискозиметров. По этой причине кинематическая вязкость более удобна, когда интерес представляет движение жидкости и поле скоростей, поскольку она несет информацию о распространении движения за счет трения. Технология VROC ^® компании RheoSense представляет собой новую парадигму вискозиметрии, позволяя быстро и легко измерять динамическую вязкость, составляющую всего Simply Precise ™.

В чем разница между динамической и кинематической вязкостью?

На первый взгляд понятие вязкости кажется довольно простым. Он помогает описать толщину продукта и его растекаемость. Все в порядке?

На самом деле, есть несколько разных терминов, которые подпадают под понятие вязкости. Эти термины основаны на том, как измеряется вязкость. Когда люди говорят о вязкости, они имеют в виду одну из двух вещей: кинематическая вязкость или динамическая вязкость .

Найти много информации о различиях между динамической и кинематической вязкостью непросто. Это моя попытка внести ясность в эти две основные концепции.

Один из способов — измерить сопротивление жидкости потоку при приложении внешней силы. Это динамическая вязкость .

Другой способ — измерить сопротивление потока жидкости под действием силы тяжести. В результате получается кинематическая вязкость . Другими словами, кинематическая вязкость — это мера внутреннего сопротивления жидкости потоку, когда на нее не действует никакая внешняя сила, кроме силы тяжести.

Чтобы еще больше усложнить мою попытку упростить эти концепции, две жидкости с одинаковой динамической вязкостью могут иметь разную кинематическую вязкость. Это связано с тем, что кинематические результаты зависят от плотности жидкости. Плотность не является фактором динамической вязкости.

Нужно напомнить о плотности?

Плотность — это отношение массы (или веса) образца к его объему. Подумайте о кубике льда и кубе стали. Они могут быть одинакового размера, но стальной куб весит больше, чем кубик льда. Поэтому мы говорим, что сталь имеет большую плотность, чем кубик льда.

Масса (или вес) жидкости определяется силой тяжести. В кинематическом методе измерения сила тяжести — единственная сила, действующая на образец.

Измерение динамической вязкости

Ротационные вискозиметры — один из наиболее популярных типов приборов, используемых для измерения динамической вязкости. Эти инструменты вращают зонд в жидкой пробе.Вязкость определяется путем измерения силы или крутящего момента, необходимого для поворота зонда.

Ротационный вискозиметр особенно полезен при измерении неньютоновских жидкостей. Неньютоновские жидкости изменяют вязкость при воздействии различных условий. Например, некоторые из этих жидкостей показывают увеличение вязкости с увеличением приложенной силы, в то время как другие неньютоновские жидкости уменьшают вязкость с увеличением приложенной силы.

Ротационный вискозиметр может регулировать скорость вращения зонда при его движении в жидкости.Вискозиметр определяет изменение вязкости образца при изменении скорости, иногда называемой скоростью сдвига.

Единица измерения динамической вязкости — сантипуаз (сП).

Измерение кинематической вязкости

Существует несколько способов определения кинематической вязкости жидкости, но наиболее распространенным методом является определение времени, которое требуется жидкости, чтобы пройти через капиллярную трубку. Время преобразуется непосредственно в кинематическую вязкость с использованием калибровочной константы, предусмотренной для конкретной трубки.

Единица измерения кинематической вязкости — сантистокс (сСт).

Основное различие между измерениями динамической и кинематической вязкости — это плотность. Фактически плотность обеспечивает способ преобразования между кинематическим и динамическим измерением вязкости. Формула преобразования:

• Кинематическая (сСт) x Плотность = Динамическая (сП)
• Динамический (сП) / Плотность = кинематическая (сСт)

Для данного образца с плотностью больше единицы динамическая вязкость всегда будет более высоким числом.

Когда следует использовать измерения динамической вязкости?

Вы проверяете динамическую вязкость, когда хотите узнать внутреннее сопротивление жидкости или силу, необходимую для перемещения одной плоскости жидкости по другой.

Измерение динамической вязкости наиболее полезно для жидкостей, которые изменяют свои кажущиеся характеристики при приложении силы или давления. Эти жидкости известны как неньютоновские жидкости. Неньютоновские жидкости чувствительны к изменениям силы, действующей на них, и иногда могут даже навсегда изменить свою вязкость, если на них действует постоянная сила в течение определенного периода времени.

Примером важности измерения динамической вязкости является определение правильных характеристик текучести кетчупа. Этот продукт должен иметь более низкую вязкость при растекании, чтобы его можно было вытащить из бутылки, но он должен быть густым (или не иметь такой склонности к течению), когда он сидит на бургере. Проверка вязкости кетчупа на разных скоростях (при разном уровне силы) поможет убедиться, что кетчуп ведет себя должным образом.

Другое применение — проектирование насосных систем.Поскольку вязкость неньютоновских жидкостей изменяется в зависимости от скорости движения, давление и скорость насоса оказывают серьезное влияние на спецификацию надлежащих насосов, давления и размера трубопроводов. Тестирование продукта на разных скоростях поможет выработать рекомендации по проектированию насосной системы.

Когда следует использовать измерения кинематической вязкости?

Это измерение используется в основном для ньютоновских жидкостей — жидкостей, вязкость которых не изменяется при изменении приложенной силы (скорости сдвига).

Испытания смазочных масел — важная область применения. С помощью этого метода испытаний можно определить изменения вязкости при разных температурах и в разных условиях окружающей среды. С помощью этой информации можно оценить изменения в эффективности смазки.

Некоторые другие продукты, для которых подходит кинематический метод, — это масло, бензин, глицерин и спирт.

Измерение вязкости ньютоновских жидкостей может быть выполнено с помощью ротационных вискозиметров (с помощью формулы пересчета, указанной выше).Однако проще использовать капиллярные инструменты. В некоторых случаях капиллярные инструменты более точны для определения кинематической вязкости.

Когда вам нужно определить вязкостные характеристики жидкости, которая не подвержена внешним физическим силам (другими словами, когда сила тяжести является единственной силой, действующей на жидкость), следует выбирать кинематический метод.

Сводка

Ньютоновские жидкости имеют присущую вязкость, которая не меняется при изменении силы, приложенной к жидкости. Эту характеристическую вязкость можно легко и точно измерить с помощью прибора капиллярного типа, используя силу тяжести для перемещения жидкости.

С другой стороны, неньютоновские жидкости демонстрируют большие вариации вязкости в зависимости от приложенной силы. Для этих испытаний требуются такие инструменты, как ротационные вискозиметры, которые могут измерять изменения во времени и в диапазоне приложенных сил.

Чтобы провести различие между этими двумя типами жидкостей:

• Динамическая вязкость: вязкость, связанная с внешней силой, приложенной к неньютоновским жидкостям.
• Кинематическая вязкость: Собственная вязкость ньютоновских жидкостей, которая не изменяется при изменении приложенной силы.

Хотя это сравнение не является исчерпывающим, я надеюсь, что оно поможет вам лучше понять различия между динамической вязкостью и кинематической вязкостью. Пожалуйста, поделитесь им со всеми, кто может быть заинтересован.

До следующего раза,

Аманда

P.S. Ознакомьтесь с опциями для анализа текстуры.
П.П.S. Будьте первым, кто узнает, когда мы публикуем новую статью в блоге. Подпишитесь вверху страницы сегодня!

Динамическая вязкость и кинематическая: в чем разница?

Вязкость — это важнейшая характеристика смазочного материала. Определение вязкости смазочного материала — это сопротивление жидкости течению и сдвигу. Это сопротивление измеряется двумя разными методами. Иногда это может сбивать с толку. В этой статье объясняются различия.

Примерно в 1840 году французский математик Жан Леонар Мари Пуазей провел тесты, в которых участвовал поток крови через маленькие стеклянные пробирки.Пуазейль обнаружил, что разная кровь течет с разной скоростью через стеклянные пробирки с одинаковой силой.

Это привело его к выводу, что разные жидкости имеют внутреннее трение, которое должно преодолеваться внешней силой, чтобы течь. Это внутреннее трение измеряется силой, необходимой, чтобы заставить его течь, и получило название измерения равновесия. Для облегчения считывания показаний вязкости смазки предпочтительнее сантипуаз (сП). Для этого измерения вязкости используется термин динамический или абсолютный.

Формула для динамической или абсолютной вязкости: 1 сантипуаз (сП) равен 1 миллипаскаль-секунде (мПа-с). Паскаль — это единица силы, как и лошадиные силы. Следовательно, для этого типа измерения вязкости требуется внешнее усилие.

Примерно в то же время, когда Пуаз проводил свои тесты, ирландец по имени сэр Джордж Стоукс сбрасывал частицы в жидкости и измерял, насколько быстро они падают на дно. Он обнаружил, что одна и та же частица тонет с разной скоростью в разных жидкостях.

Стокс предположил, что в жидкости есть внутреннее трение, вызывающее разную скорость падения. Он проверил эту теорию, поместив жидкость в стеклянную трубку и измерив, сколько времени требуется жидкости, чтобы пройти определенное расстояние. Эти испытания привели к закону Стокса и другой форме измерения вязкости. Опять же, сантистоксы (сСт) используются для облегчения считывания. Это измерение вязкости было названо кинематическим.

Формула кинематической вязкости: 1 сантистокс (сСт) равен 1 квадратному миллиметру в секунду ( ² / с).Это скорость потока. Это время, необходимое для прохождения известного количества жидкости на заданном расстоянии. Нет никакой внешней силы, толкающей жидкость. Используется только сила тяжести. Это означает, что вес или плотность жидкости помогают ей течь. Кинематическая вязкость включает в себя плотность жидкости как часть ее измерения.

Таким образом, динамическая вязкость — это мера силы, а кинематическая вязкость — мера скорости. Вот в чем разница. Если разделить кинематическую вязкость на плотность жидкости, получится абсолютная вязкость.Похоже, что Стокс и Пуаз получили один и тот же ответ двумя разными способами.

Вязкостные свойства жидкости, включая динамическую вязкость, абсолютную вязкость и кинематическую вязкость

Вязкость жидкости

Вязкость жидкости, иногда называемая динамической вязкостью или абсолютной вязкостью, представляет собой сопротивление жидкости потоку, которое вызывается напряжением сдвига внутри текущей жидкости и между текущей жидкостью и ее контейнером.

Вязкость обычно обозначается греческим символом μ (мю) и определяется как отношение напряжения сдвига τ (греческая буква тау) к скорости изменения скорости v, которая математически может быть выражена как dv / dy (где это производная скорости по расстоянию y).

Производная dv / dy называется градиентом скорости.

Это приводит к важному уравнению сдвига жидкости для вязкого или ламинарного течения:

τ = μ • dv / dy

Однако вышеприведенное уравнение неприменимо для турбулентного потока, когда большое количество касательного напряжения возникает из-за обмена импульсом между соседними слоями жидкости.Чтобы определить, является ли поток ламинарным или турбулентным, необходимо вычислить число Рейнольдса текущей жидкости. Ламинарный поток возникает там, где число Рейнольдса меньше 2300.

Из приведенного выше уравнения можно определить, что размеры вязкости — это сила, умноженная на время, деленное на квадрат длины или футы / л². Единицы вязкости в английской системе и системе СИ следующие:

фунт • сек / фут² или снаряд / фут • сек и Н • сек / м² или кг / м • сек

Динамическая вязкость / Абсолютная вязкость

Единица Паскаля (Па) определяет давление или напряжение = сила на площадь.

Паскали можно комбинировать со временем (в секундах) для определения динамической вязкости.-3 Па • с для использования в расчетах.

Кинематическая вязкость

Вязкость можно измерить, рассчитав время истечения известного объема жидкости из мерный стаканчик для измерения вязкости. Тайминги можно использовать в формуле для оценки значение кинематической вязкости жидкости в сантистоксах (сСт).

Движущая сила, выталкивающая жидкость из стакана, — это напор жидкости, который также содержится в уравнении, составляющем объем жидкости. Когда уравнения рационализируются, термин напор жидкости исключается, а единицы кинематической вязкости — площадь / время.-6 м² / с для использования в расчетах.

Кинематическая вязкость также может быть определена путем деления динамической вязкости на плотность жидкости.

Зависимость кинематической вязкости и динамической вязкости

Кинематическая вязкость = динамическая вязкость / плотность

v = μ / ρ

2.6: Вязкость — Химия LibreTexts

Вискозиметры используются для измерения вязкости. Существует семь различных классов вискозиметров:

Капиллярные вискозиметры

Капиллярные вискозиметры являются наиболее широко используемыми вискозиметрами при работе с ньютоновскими жидкостями и измеряют скорость потока через узкую, обычно стеклянную трубку.В некоторых капиллярных вискозиметрах требуется внешняя сила для перемещения жидкости через капилляр; в этом случае разность давлений по длине капилляра используется для получения коэффициента вязкости.

Капиллярные вискозиметры требуют наличия резервуара для жидкости, капилляра известных размеров, регулятора давления, расходомера и термостата. Эти вискозиметры включают в себя модифицированные вискозиметры Оствальда, вискозиметры с подвешенным уровнем и вискозиметры с обратным потоком и измеряют кинематическую вязкость .{4}} {8 \ eta l} \ label {5} \]

Здесь Q равно В / т; объем жидкости, измеренный в ходе эксперимента, деленный на время, необходимое для ее движения по капилляру, где V — объем, а t — время.

Для капиллярных вискозиметров гравитационного типа, которые полагаются на гравитацию для перемещения жидкости через трубку, а не на приложенную силу, уравнение \ ref {6} используется для определения вязкости, полученной путем замены соотношения Equation \ ref {5} на экспериментальные значения, где P — давление, ρ — плотность, g — гравитационная постоянная, h — высота столба.{4}} {8lV} \ rho t \ label {6} \]

Пример капиллярного вискозиметра (вискозиметра Оствальда) показан на рисунке \ (\ PageIndex {2} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \) Капилляр, погруженный в изотермическую ванну, заполняется до тех пор, пока жидкость не достигнет отметки 3. Затем жидкость всасывается через противоположную сторону трубки. Время, необходимое для перемещения жидкости от отметки 2 до отметки 1, используется для расчета вязкости.

Вискозиметры с диафрагмой

Вискозиметры с отверстиями, обычно используемые в нефтяной промышленности, состоят из резервуара, отверстия и приемника.Эти вискозиметры сообщают о вязкости в единицах времени истечения, поскольку измерение заключается в измерении времени, которое требуется данной жидкости, чтобы пройти от отверстия до приемника. Эти инструменты не являются точными, так как установка не гарантирует, что давление на жидкость остается постоянным, а энергия теряется на трение в отверстии. К наиболее распространенным типам этих вискозиметров относятся вискозиметры Редвуда, Энглера, Сейболта и Форда. Вискозиметр Сейболта представлен на рисунке \ (\ PageIndex {3} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \) Время, необходимое для заполнения колбы для сбора на 60 мл, используется для определения вязкости в единицах Сейболта.

Динамическая вязкость — Лаборатория по производству частиц

Вязкость — это количественная оценка толщины жидкости, которая измеряется путем приложения трения. Принцип действия ротационного вискозиметра заключается в приведении в действие шпинделя, погруженного в образец, с помощью калиброванной пружины. Сопротивление жидкости относительно шпинделя измеряется отклонением пружины, которое измеряется поворотным датчиком.Диапазон измерения ротационного вискозиметра (в сантипуазах или миллиПаскаль-секундах) определяется скоростью вращения шпинделя, размером и формой шпинделя, емкостью, в которой вращается шпиндель, температурой жидкости (по умолчанию 25 ° C. ) и полномасштабный крутящий момент калиброванной пружины. Это тестирование играет решающую роль в исследованиях, разработках и управлении процессами жидких и полужидких продуктов.

Когда применяется трение, одна плоскость жидкости движется относительно другой плоскости, и эта сила называется сдвигом.Вязкие материалы требуют большего сдвига, чем менее вязкие. Определение вязкости показано на рисунке ниже. Если две плоскости жидкости, разделенные dx, движутся в одном направлении с двумя разными скоростями, сила, необходимая для поддержания dv, пропорциональна градиенту скорости, или F / A = η dv / dx, в котором η является постоянная, известная как вязкость. Градиент скорости, представленный как dv / dx, представляет собой изменение скорости нескольких слоев жидкости относительно друг друга, которое определяется как скорость сдвига (γ).F / A — это сила на площадь, также известная как напряжение сдвига (τ). Вязкость затем можно рассчитать как η = τ / γ = (напряжение сдвига) / (скорость сдвига) × 100.

Для определения вязкости шпиндель погружают в контейнер для образца, который поддерживается при определенной температуре (по умолчанию 25 ° C). Когда шпиндель вращается с определенной скоростью, вязкое сопротивление жидкости шпинделю вызывает прогиб пружины. Вискозиметр измеряет это сопротивление и выдает результаты в сантипуазах или «сП».

Многие отрасли промышленности используют испытания на вязкость как быстрый и надежный способ анализа важных факторов, которые могут повлиять на характеристики, качество и / или эффективность продукта, как во время производства, так и для контроля качества конечных потребительских товаров. Например, пищевая промышленность использует измерения вязкости для определения или устранения неполадок внешнего вида, текстуры или консистенции пищевых продуктов, которые являются факторами сенсорного восприятия потребителя. Вязкость также используется для определения того, как жидкость будет двигаться в процессе производства, например, перемещение вязкой жидкости по трубам или другому оборудованию в процессе производства.

Фармацевтическая промышленность использует вязкость, чтобы предсказать, как продукты будут вести себя во время использования потребителями, например, как лекарство будет течь, литься или растекаться. Например, насколько быстро мазь покроет кожу или как сироп от кашля или другая суспензия выльется из бутылки.

Другие отрасли, в которых используются измерения вязкости, включают автомобильную промышленность, которая использует измерения для моторных смазок или гидравлических систем. В полиграфической промышленности тестируются свойства полужидких красок.Лакокрасочная промышленность испытывает покрытия и отделочные покрытия, чтобы улучшить их эксплуатационные свойства. Косметическая промышленность проверяет текучесть и растекаемость жидкой косметики и кремов для улучшения покрытия. Короче говоря, любой продукт или отрасль, в которых используется жидкость в производстве или их конечном продукте, используются для определения и контроля вязкости.

PTL предлагает испытания на динамическую вязкость (ньютоновскую и неньютоновскую) жидкостей и полутвердых веществ от 1 до 2 миллионов сП.Предлагаются два варианта. Один вариант тестов для ньютоновского материала; включены три измерения крутящего момента по возрастанию. Другой вариант — тесты для неньютоновского материала; выполняется цикл вязкости, который включает шесть измерений крутящего момента по возрастанию, а затем по убыванию.