Ölchemie. Umrechnung von kinematischer Viskosität in dynamische Viskosität gegen Druck

Die Viskosität bestimmt den inneren Widerstand einer Flüssigkeit gegenüber der Kraft, die verwendet wird, um diese Flüssigkeit zum Fließen zu bringen. Es gibt zwei Arten von Viskosität - absolut und kinematisch. Ersteres wird häufig in Kosmetika, Medizin und Lebensmitteln verwendet, während letzteres häufiger in der Automobilindustrie verwendet wird.

Absolute Viskosität und kinematische Viskosität

Absolute Viskosität Fluid, auch dynamisches Fluid genannt, misst den Widerstand gegen die Kraft, die es zum Fließen bringt. Sie wird unabhängig von den Stoffeigenschaften gemessen. Kinematische Viskosität im Gegenteil, es hängt von der Dichte des Stoffes ab. Zur Bestimmung der kinematischen Viskosität wird die absolute Viskosität durch die Dichte dieser Flüssigkeit dividiert.

Die kinematische Viskosität hängt von der Temperatur der Flüssigkeit ab, daher muss zusätzlich zur Viskosität selbst angegeben werden, bei welcher Temperatur die Flüssigkeit eine solche Viskosität annimmt. Die Viskosität eines Schmiermittels wird normalerweise bei 40 ° C (104 ° F) und 100 ° C (212 ° F) gemessen. Beim Ölwechsel in Automobilen nutzen Automechaniker oft die Eigenschaft von Ölen, mit steigender Temperatur dünnflüssiger zu werden. Um beispielsweise die maximale Ölmenge aus dem Motor zu entfernen, wird dieser vorgewärmt, wodurch das Öl leichter und schneller abfließt.

Newtonsche und nicht-newtonsche Flüssigkeiten

Die Viskosität ändert sich je nach Art der Flüssigkeit auf unterschiedliche Weise. Es gibt zwei Arten - newtonsche und nicht-newtonsche Flüssigkeiten. Flüssigkeiten werden als Newtonsch bezeichnet, wenn sich ihre Viskosität unabhängig von der Kraft ändert, die sie verformt. Alle anderen Flüssigkeiten sind nicht-newtonsch. Sie sind insofern interessant, als sie sich je nach Schubspannung unterschiedlich schnell verformen, dh je nach Stoff und Kraft, die auf die Flüssigkeit drückt, stärker oder umgekehrt verformt werden. Von dieser Verformung hängt auch die Viskosität ab.

Ketchup ist ein klassisches Beispiel für eine nicht-newtonsche Flüssigkeit. Während es in der Flasche ist, ist es fast unmöglich, es mit etwas Kraft herauszuholen. Wenden wir dagegen viel Kraft an, fangen wir beispielsweise an, die Flasche stark zu schütteln, dann fließt der Ketchup leicht heraus. Somit macht eine große Belastung Ketchup fließfähig, und eine kleine hat fast keinen Einfluss auf seine Fließfähigkeit. Diese Eigenschaft ist nur in nicht-Newtonschen Flüssigkeiten inhärent.

Andere nicht-Newtonsche Flüssigkeiten werden dagegen mit zunehmender Belastung viskoser. Ein Beispiel für eine solche Flüssigkeit ist eine Mischung aus Stärke und Wasser. Eine Person kann sicher durch ein damit gefülltes Becken rennen, wird jedoch anfangen zu tauchen, wenn sie aufhört. Dies liegt daran, dass im ersten Fall die auf die Flüssigkeit wirkende Kraft viel größer ist als im zweiten. Es gibt nicht-Newtonsche Flüssigkeiten mit anderen Eigenschaften – bei ihnen ändert sich beispielsweise die Viskosität nicht nur in Abhängigkeit von der Gesamtbelastung, sondern auch von der Zeit, während der die Kraft auf die Flüssigkeit einwirkt. Wenn beispielsweise die Gesamtbelastung durch eine größere Kraft verursacht wird und kurzzeitig auf den Körper einwirkt und sich nicht mit weniger Kraft über einen längeren Zeitraum verteilt, dann wird eine Flüssigkeit wie Honig weniger viskos. Das heißt, wenn Honig kräftig gemischt wird, wird er weniger viskos, als wenn man ihn mit weniger Kraft, aber für längere Zeit rührt.

Viskosität und Schmierung im Maschinenbau

Die Viskosität ist eine wichtige Eigenschaft von Flüssigkeiten, die im täglichen Leben verwendet wird. Die Wissenschaft, die die Fließfähigkeit von Flüssigkeiten untersucht, wird Rheologie genannt und befasst sich mit einer Reihe von Themen im Zusammenhang mit diesem Phänomen, einschließlich der Viskosität, da die Viskosität die Fließfähigkeit verschiedener Substanzen direkt beeinflusst. Die Rheologie untersucht normalerweise sowohl newtonsche als auch nicht-newtonsche Flüssigkeiten.

Anzeige der Motorölviskosität

Die Herstellung von Maschinenöl erfolgt unter strikter Einhaltung der Regeln und Rezepturen, so dass die Viskosität dieses Öls genau der jeweiligen Situation entspricht. Vor dem Verkauf kontrollieren Hersteller die Qualität des Öls, und Mechaniker in Autohäusern prüfen seine Viskosität, bevor sie es in den Motor gießen. In beiden Fällen werden Messungen auf unterschiedliche Weise vorgenommen. Bei der Ölherstellung wird normalerweise seine kinematische Viskosität gemessen, die Mechanik hingegen misst die absolute Viskosität und rechnet sie dann in kinematisch um. Dabei kommen unterschiedliche Messgeräte zum Einsatz. Es ist wichtig, den Unterschied zwischen diesen Messungen zu kennen und die kinematische Viskosität nicht mit der absoluten zu verwechseln, da sie nicht gleich sind.

Um genauere Messungen zu erhalten, bevorzugen Motorenölhersteller die kinematische Viskosität. Kinematische Viskositätsmesser sind auch viel billiger als absolute Viskositätsmesser.

Bei Autos ist es sehr wichtig, dass die Viskosität des Öls im Motor stimmt. Damit die Autoteile so lange wie möglich halten, ist es notwendig, die Reibung so weit wie möglich zu reduzieren. Dazu werden sie mit einer dicken Schicht Motoröl bedeckt. Das Öl sollte viskos genug sein, um möglichst lange auf den Reibflächen zu bleiben. Andererseits muss es flüssig genug sein, um auch bei kaltem Wetter die Ölkanäle zu passieren, ohne die Durchflussmenge merklich zu reduzieren. Das heißt, auch bei niedrigen Temperaturen sollte das Öl nicht sehr viskos bleiben. Wenn das Öl zu viskos ist, ist außerdem die Reibung zwischen den beweglichen Teilen hoch, was den Kraftstoffverbrauch erhöht.

Motoröl ist eine Mischung aus verschiedenen Ölen und Additiven wie Antischaummitteln und Reinigungsmitteln. Daher reicht es nicht aus, die Viskosität des Öls selbst zu kennen. Es ist auch notwendig, die Endviskosität des Produkts zu kennen und diese gegebenenfalls zu ändern, wenn sie nicht den akzeptierten Standards entspricht.

Ölwechsel

Mit der Nutzung nimmt der Anteil der Additive im Motoröl ab und das Öl selbst verschmutzt. Wenn die Verschmutzung zu groß ist und die zugesetzten Additive ausgebrannt sind, wird das Öl unbrauchbar und muss regelmäßig gewechselt werden. Andernfalls kann Schmutz die Ölkanäle verstopfen. Die Viskosität des Öls ändert sich und entspricht nicht dem Standard, was verschiedene Probleme wie verstopfte Ölkanäle verursacht. Einige Werkstätten und Ölhersteller empfehlen, das Öl alle 5 & nbsp000 Kilometer (3 & nbsp000 Meilen) zu wechseln, aber Autohersteller und einige Automechaniker behaupten, dass das Öl alle 8 & nbsp000 bis 24 & nbsp000 Kilometer (5 & nbsp000 bis 15 & nbsp000 Meilen) ist ausreichend, wenn das Fahrzeug in gutem Zustand ist. Ein Austausch alle 5 & nbsp000 Kilometer ist für ältere Motoren geeignet, und jetzt ist die Beratung zu so häufigen Ölwechseln ein Werbegag, der Autofahrer dazu zwingt, mehr Öl zu kaufen und häufiger Servicezentren aufzusuchen, als es eigentlich notwendig ist.

Mit der Verbesserung des Motorendesigns verbessert sich auch die Distanz, die ein Auto ohne Ölwechsel zurücklegen kann. Um zu entscheiden, wann Sie das Auto mit neuem Öl befüllen, beachten Sie daher die Informationen in der Bedienungsanleitung oder auf der Website des Autoherstellers. Einige Fahrzeuge haben auch Sensoren, die den Zustand des Öls überwachen – sie sind auch bequem zu bedienen.

So wählen Sie das richtige Motoröl

Um bei der Wahl der Viskosität nicht zu verwechseln, müssen Sie bei der Auswahl eines Öls berücksichtigen, welches Wetter und für welche Bedingungen es vorgesehen ist. Einige Öle sind so konzipiert, dass sie bei kalten oder heißen Bedingungen funktionieren, und andere sind bei jedem Wetter gut. Öle werden auch in synthetische, mineralische und gemischte Öle unterteilt. Letztere bestehen aus einer Mischung aus mineralischen und synthetischen Komponenten. Die teuersten Öle sind synthetisch und die billigsten sind Mineralöle, da ihre Herstellung billiger ist. Synthetische Öle werden immer beliebter, da sie länger halten und ihre Viskosität über einen weiten Temperaturbereich konstant bleibt. Beim Kauf von synthetischem Motoröl ist es wichtig zu prüfen, ob Ihr Filter so lange hält wie das Öl.

Die Änderung der Viskosität eines Motoröls aufgrund einer Temperaturänderung erfolgt bei verschiedenen Ölen auf unterschiedliche Weise, und diese Abhängigkeit wird durch den Viskositätsindex ausgedrückt, der normalerweise auf der Verpackung angegeben ist. Index gleich Null - für Öle, deren Viskosität am stärksten von der Temperatur abhängt. Je niedriger die Viskosität von der Temperatur abhängt, desto besser. Deshalb bevorzugen Autofahrer Öle mit einem hohen Viskositätsindex, insbesondere in kalten Klimazonen, in denen der Temperaturunterschied zwischen einem heißen Motor und kalter Luft sehr groß ist. Derzeit ist der Viskositätsindex von synthetischen Ölen höher als der von Mineralölen. Mischöle sind in der Mitte.

Um die Viskosität des Öls über längere Zeit unverändert zu halten, also den Viskositätsindex zu erhöhen, werden dem Öl häufig verschiedene Additive zugesetzt. Oft sind diese Additive vor der empfohlenen Ölwechselfrist ausgebrannt, wodurch das Öl weniger brauchbar wird. Fahrer, die Öle mit solchen Additiven verwenden, sind gezwungen, entweder regelmäßig zu prüfen, ob die Konzentration dieser Additive im Öl ausreichend ist, oft das Öl wechseln oder sich mit Ölen mit reduzierten Qualitäten begnügen. Das heißt, Öl mit einem hohen Viskositätsindex ist nicht nur teuer, sondern erfordert auch eine ständige Überwachung.

Öl für andere Fahrzeuge und Mechanismen

Die Viskositätsanforderungen für Öle für andere Fahrzeuge sind oft die gleichen wie für Automobilöle, aber manchmal unterscheiden sie sich. Beispielsweise sind die Anforderungen an das Öl der Fahrradkette unterschiedlich. Fahrradbesitzer müssen sich in der Regel zwischen einem nicht viskosen Öl, das sich leicht auf die Kette auftragen lässt, etwa aus einem Aerosolspray, oder einem viskosen Öl, das lange Zeit gut an der Kette haftet, entscheiden. Das zähflüssige Öl reduziert effektiv die Reibung und wird bei Regen nicht von der Kette abgewaschen, sondern verschmutzt schnell, wenn Staub, trockenes Gras und anderer Schmutz in die offene Kette gelangen. Nicht viskoses Öl hat solche Probleme nicht, muss aber oft neu aufgetragen werden, was unaufmerksame oder unerfahrene Radfahrer manchmal nicht wissen und die Kette und das Getriebe beschädigen.

Viskositätsmessung

Zur Messung der Viskosität werden sogenannte Rheometer oder Viskosimeter verwendet. Erstere werden für Flüssigkeiten verwendet, deren Viskosität sich je nach Umgebungsbedingungen ändert, und letztere arbeiten mit beliebigen Flüssigkeiten. Einige Rheometer sind ein Zylinder, der sich in einem anderen Zylinder dreht. Sie messen die Kraft, mit der das Fluid im äußeren Zylinder den inneren Zylinder dreht. Bei anderen Rheometern wird Flüssigkeit auf eine Platte gegossen, ein Zylinder darin platziert und die Kraft gemessen, mit der die Flüssigkeit auf den Zylinder einwirkt. Es gibt andere Arten von Rheometern, aber ihr Funktionsprinzip ist ähnlich - sie messen die Kraft, mit der eine Flüssigkeit auf ein bewegliches Element dieses Geräts einwirkt.

Viskosimeter messen den Widerstand einer Flüssigkeit, die sich in einem Messgerät bewegt. Dazu wird die Flüssigkeit durch ein dünnes Röhrchen (Kapillare) geschoben und der Widerstand der Flüssigkeit gegen die Bewegung durch das Röhrchen gemessen. Dieser Widerstand kann ermittelt werden, indem die Zeit gemessen wird, die die Flüssigkeit benötigt, um eine bestimmte Strecke im Rohr zurückzulegen. Die Zeit wird mithilfe von Berechnungen oder Tabellen in der Dokumentation für jedes Gerät in Viskosität umgerechnet.

Die Viskosität ist die wichtigste physikalische Konstante, die die Leistungseigenschaften von Kessel- und Dieselkraftstoffen, Erdölen und einer Reihe anderer Erdölprodukte charakterisiert. Der Viskositätswert wird verwendet, um die Versprühbarkeit und Pumpfähigkeit von Öl und Ölprodukten zu beurteilen.

Unterscheiden Sie zwischen dynamischer, kinematischer, bedingter und effektiver (Struktur-)Viskosität.

Dynamische (absolute) Viskosität [μ ] oder innere Reibung bezieht sich auf die Eigenschaften realer Flüssigkeiten, Scherkräften zu widerstehen. Offensichtlich manifestiert sich diese Eigenschaft, wenn sich die Flüssigkeit bewegt. Die dynamische SI-Viskosität wird in [N · s / m 2] gemessen. Dies ist der Widerstand, den die Flüssigkeit bei der Relativbewegung ihrer beiden Schichten mit einer Oberfläche von 1 m 2 ausübt, die sich in einem Abstand von 1 m voneinander befinden und sich unter Einwirkung einer äußeren Kraft von 1 N mit einer Geschwindigkeit von . bewegen 1m/s. Da 1 N / m 2 = 1 Pa gilt, wird die dynamische Viskosität oft in [Pa · s] oder [mPa · s] ausgedrückt. Im CGS-System (CGS) beträgt die Dimension der dynamischen Viskosität [dyn · s / m 2]. Diese Einheit heißt Poise (1 P = 0,1 Pa · s).

Umrechnungsfaktoren zur Berechnung der Dynamik [ μ ] Viskosität.

Kinematische Viskosität [ν ] ist der Wert gleich dem Verhältnis der dynamischen Viskosität der Flüssigkeit [ μ ] zu seiner Dichte [ ρ ] bei gleicher Temperatur: ν = μ / ρ. Die Einheit der kinematischen Viskosität ist [m 2 / s] - die kinematische Viskosität einer solchen Flüssigkeit, deren dynamische Viskosität 1 N · s / m 2 und eine Dichte von 1 kg / m 3 (H = kg · m / s2). Im CGS-System wird die kinematische Viskosität in [cm 2 / s] angegeben. Diese Einheit heißt Stokes (1 St = 10 -4 m 2 / s; 1 cSt = 1 mm 2 / s).

Umrechnungsfaktoren zur Berechnung der Kinematik [ ν ] Viskosität.

Öl- und Mineralölprodukte sind oft gekennzeichnet durch bedingte Viskosität, die als Verhältnis der Verweilzeit durch die kalibrierte Öffnung eines Standard-Viskosimeters 200 ml Öl bei einer bestimmten Temperatur [ T] bis zum Ablauf von 200 ml destilliertem Wasser mit einer Temperatur von 20 ° C. Bedingte Viskosität bei Temperatur [ T] wird durch das VU-Zeichen bezeichnet und durch die Anzahl der bedingten Grade ausgedrückt.

Die relative Viskosität wird in Grad VU (° VU) gemessen (wenn der Test in einem Standard-Viskosimeter nach GOST 6258-85 durchgeführt wird), Saybolt-Sekunden und Redwood-Sekunden (wenn der Test auf Saybolt- und Redwood-Viskosimetern durchgeführt wird).

Mit Hilfe eines Nomogramms können Sie die Viskosität von einem System auf ein anderes übertragen.

In Erdöl-dispergierten Systemen ist die Viskosität im Gegensatz zu Newtonschen Flüssigkeiten unter bestimmten Bedingungen ein variabler Wert, der vom Scherratengradienten abhängt. In diesen Fällen zeichnen sich Öl- und Erdölprodukte durch effektive oder strukturelle Viskosität aus:

Bei Kohlenwasserstoffen hängt die Viskosität maßgeblich von ihrer chemischen Zusammensetzung ab: Sie steigt mit steigendem Molekulargewicht und Siedepunkt. Auch das Vorhandensein von Seitenverzweigungen in Alkan- und Naphthenmolekülen und eine Erhöhung der Zyklenzahl erhöhen die Viskosität. Für verschiedene Gruppen von Kohlenwasserstoffen steigt die Viskosität in der Reihe Alkane – Arene – Cyclane.

Zur Bestimmung der Viskosität werden spezielle Standardgeräte verwendet - Viskosimeter, die sich in ihrem Funktionsprinzip unterscheiden.

Die kinematische Viskosität wird für relativ niedrigviskose Leichtölprodukte und Öle mit Kapillarviskosimetern bestimmt, deren Wirkung auf der Fließfähigkeit einer Flüssigkeit durch eine Kapillare gemäß GOST 33-2000 und GOST 1929-87 (Viskosimeter Typ VPZh , Pinkewitsch usw.).

Bei viskosen Erdölprodukten wird die relative Viskosität in Viskosimetern wie VU, Engler usw. gemessen. Der Flüssigkeitsausfluss bei diesen Viskosimetern erfolgt durch eine kalibrierte Bohrung gemäß GOST 6258-85.

Es besteht ein empirischer Zusammenhang zwischen den Werten des bedingten ° VU und der kinematischen Viskosität:

Die Viskosität der viskosesten, strukturierten Erdölprodukte wird auf einem Rotationsviskosimeter nach GOST 1929-87 bestimmt. Das Verfahren basiert auf der Messung der Kraft, die erforderlich ist, um den inneren Zylinder relativ zum äußeren zu drehen, wenn der Raum zwischen ihnen mit der Prüfflüssigkeit mit einer Temperatur von . gefüllt wird T.

Neben Standardmethoden zur Bestimmung der Viskosität werden in der Forschung manchmal auch nicht standardisierte Methoden verwendet, die auf der Messung der Viskosität zum Zeitpunkt des Fallens der Kalibrierkugel zwischen den Markierungen oder zum Zeitpunkt des Abklingens der Schwingungen eines Feststoffs basieren der Prüfflüssigkeit (Goppler-, Gurvich-Viskosimeter usw.).

Bei allen beschriebenen Standardmethoden wird die Viskosität bei streng konstanter Temperatur bestimmt, da sich die Viskosität mit ihrer Änderung stark ändert.

Temperaturabhängigkeit der Viskosität

Die Abhängigkeit der Viskosität von Ölprodukten von der Temperatur ist ein sehr wichtiges Merkmal sowohl in der Ölraffinationstechnik (Pumpen, Wärmeaustausch, Schlamm usw.) .).

Mit sinkender Temperatur nimmt ihre Viskosität zu. Die Abbildung zeigt die Kurven der Viskositätsänderung in Abhängigkeit von der Temperatur für verschiedene Schmieröle.

Allen Ölproben gemeinsam ist das Vorhandensein von Temperaturbereichen, in denen ein starker Viskositätsanstieg auftritt.

Es gibt viele verschiedene Formeln zur Berechnung der Viskosität in Abhängigkeit von der Temperatur, aber die am häufigsten verwendete ist die empirische Formel von Walter:

Logarithmiere diesen Ausdruck zweimal, wir erhalten:

Nach dieser Gleichung hat EG Semenido ein Nomogramm erstellt, auf dessen Abszissenachse zur Vereinfachung die Temperatur aufgetragen ist und auf der Ordinatenachse die Viskosität.

Nach dem Nomogramm kann man die Viskosität eines Erdölprodukts bei jeder gegebenen Temperatur finden, wenn seine Viskosität bei zwei anderen Temperaturen bekannt ist. In diesem Fall wird der Wert der bekannten Viskositäten durch eine Gerade verbunden und setzt sich fort, bis er die Temperaturlinie schneidet. Der Schnittpunkt damit entspricht der gewünschten Viskosität. Das Nomogramm eignet sich zur Bestimmung der Viskosität aller Arten von flüssigen Mineralölprodukten.

Bei Mineralölschmierölen ist es im Betrieb sehr wichtig, dass die Viskosität möglichst wenig von der Temperatur abhängt, da dies eine gute Schmierfähigkeit des Öls über einen weiten Temperaturbereich gewährleistet, dh nach der Walter-Formel bedeutet dies für die Schmierung Öle, je niedriger der Koeffizient B, desto höher die Qualität des Öls. Diese Eigenschaft von Ölen heißt Viskositätsindex was von der chemischen Zusammensetzung des Öls abhängt. Bei verschiedenen Kohlenwasserstoffen ändert sich die Viskosität unterschiedlich mit der Temperatur. Die steilste Abhängigkeit (großer B-Wert) für aromatische Kohlenwasserstoffe und die kleinste für Alkane. Naphthenische Kohlenwasserstoffe stehen in dieser Hinsicht den Alkanen nahe.

Zur Bestimmung des Viskositätsindex (VI) gibt es verschiedene Methoden.

In Russland wird IV durch zwei Werte der kinematischen Viskosität bei 50 und 100 ° C (oder bei 40 und 100 ° C - gemäß einer speziellen Tabelle des State Committee of Standards) bestimmt.

Bei der Zertifizierung von Ölen wird IV nach GOST 25371-97 berechnet, die die Bestimmung dieses Wertes anhand der Viskosität bei 40 und 100 ° C vorsieht. Nach dieser Methode wird nach GOST (für Öle mit einer IV von weniger als 100) der Viskositätsindex durch die Formel bestimmt:

Für alle Öle mit 100 ν, 1 und 3) wird gemäß der Tabelle GOST 25371-97 basierend auf bestimmt 40 und 100 dieses Öls. Wenn das Öl viskoser ist ( 100> 70 mm 2 / s), dann werden die in der Formel enthaltenen Werte durch spezielle, in der Norm angegebene Formeln bestimmt.

Es ist viel einfacher, den Viskositätsindex aus Nomogrammen zu bestimmen.

Ein noch bequemeres Nomogramm zum Ermitteln des Viskositätsindex wurde von G. V. Vinogradov entwickelt. Die Definition von IV wird auf die Verbindung durch Geraden bekannter Viskositätswerte bei zwei Temperaturen reduziert. Der Schnittpunkt dieser Linien entspricht dem gewünschten Viskositätsindex.

Der Viskositätsindex ist ein allgemein anerkannter Wert, der in den Normen für Öle in allen Ländern der Welt enthalten ist. Der Nachteil des Viskositätsindex besteht darin, dass er das Verhalten des Öls nur im Temperaturbereich von 37,8 bis 98,8°C charakterisiert.

Es wurde von vielen Forschern beobachtet, dass die Dichte und Viskosität von Schmierölen bis zu einem gewissen Grad ihre Kohlenwasserstoffzusammensetzung widerspiegeln. Vorgeschlagen wurde ein entsprechender Indikator, der die Dichte und Viskosität von Ölen verknüpft und als Viskositäts-Masse-Konstante (VMC) bezeichnet wird. Die Viskositäts-Masse-Konstante kann nach der Formel von Yu.A. Pinkevich berechnet werden:

Je nach chemischer Zusammensetzung des VMC-Öls kann dieser zwischen 0,75 und 0,90 liegen, und je höher das VMC-Öl, desto niedriger sein Viskositätsindex.

Bei niedrigen Temperaturen erhalten Schmieröle eine Struktur, die durch die Fließgrenze, Plastizität, Thixotropie oder Viskositätsanomalie dispergierten Systemen gekennzeichnet ist. Die Ergebnisse der Viskositätsbestimmung solcher Öle hängen von ihrer mechanischen Vormischung sowie von der Durchflussmenge oder von beiden Faktoren gleichzeitig ab. Strukturierte Öle gehorchen wie andere strukturierte Ölsysteme nicht dem Fließgesetz Newtonscher Flüssigkeiten, wonach die Viskositätsänderung nur von der Temperatur abhängen sollte.

Ein Öl mit intakter Struktur hat eine deutlich höhere Viskosität als nach seiner Zerstörung. Wenn die Viskosität eines solchen Öls durch Zerstörung der Struktur verringert wird, wird diese Struktur in einem ruhigen Zustand wiederhergestellt und die Viskosität kehrt zu ihrem ursprünglichen Wert zurück. Die Fähigkeit eines Systems, seine Struktur spontan wiederherzustellen, nennt man Thixotropie... Bei einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit, genauer des Geschwindigkeitsgradienten (Ausschnitt der Kurve 1), kollabiert die Struktur, wobei die Viskosität der Substanz abnimmt und ein gewisses Minimum erreicht. Dieses Viskositätsminimum bleibt mit anschließendem Anstieg des Geschwindigkeitsgradienten (Abschnitt 2) auf gleichem Niveau, bis eine turbulente Strömung auftritt, wonach die Viskosität wieder ansteigt (Abschnitt 3).

Viskosität versus Druck

Die Viskosität von Flüssigkeiten, einschließlich Erdölprodukten, hängt vom äußeren Druck ab. Die Viskositätsänderung von Ölen mit steigendem Druck ist von großer praktischer Bedeutung, da in einigen Reibeinheiten hohe Drücke auftreten können.

Die Abhängigkeit der Viskosität vom Druck für einige Öle wird durch Kurven veranschaulicht, wobei sich die Viskosität von Ölen mit zunehmendem Druck entlang einer Parabel ändert. Unter Druck R es kann durch die Formel ausgedrückt werden:

In Erdölen ändert sich die Viskosität von paraffinischen Kohlenwasserstoffen mit steigendem Druck am wenigsten und etwas mehr von naphthenischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen. Die Viskosität hochviskoser Ölprodukte nimmt mit steigendem Druck stärker zu als die Viskosität niedrigviskoser. Je höher die Temperatur, desto weniger ändert sich die Viskosität mit steigendem Druck.

Bei Drücken in der Größenordnung von 500 - 1000 MPa steigt die Viskosität von Ölen so stark an, dass sie die Eigenschaften einer Flüssigkeit verlieren und sich in eine plastische Masse verwandeln.

Um die Viskosität von Ölprodukten bei hohem Druck zu bestimmen, schlug D.E. Mapston die Formel vor:

Basierend auf dieser Gleichung entwickelte D.E. Mapston ein Nomogramm, anhand dessen die bekannten Werte z.B. ν 0 und R, mit einer geraden Linie verbinden und der Messwert wird auf der dritten Skala erhalten.

Viskosität von Mischungen

Bei der Compoundierung von Ölen ist es häufig erforderlich, die Viskosität von Mischungen zu bestimmen. Experimente haben gezeigt, dass sich die Additivität von Eigenschaften nur in Mischungen aus zwei Komponenten manifestiert, die in der Viskosität sehr ähnlich sind. Bei einem großen Unterschied der Viskositäten der gemischten Mineralölprodukte ist die Viskosität in der Regel geringer als die nach der Mischregel berechnete. Eine ungefähre Viskosität eines Ölgemisches kann berechnet werden, indem die Viskositäten der Komponenten durch ihren Kehrwert ersetzt werden - Beweglichkeit (Fließfähigkeit) ψ cm:

Zur Bestimmung der Viskosität von Mischungen können auch verschiedene Nomogramme verwendet werden. Am weitesten verbreitet sind das ASTM-Nomogramm und das Molina-Hurvich-Viskosigramm. Das ASTM-Nomogramm basiert auf der Walter-Formel. Das Molina-Gurewich-Nomogramm wurde auf der Grundlage der experimentell gefundenen Viskositäten einer Mischung der Öle A und B erstellt, von denen A eine Viskosität ° VU 20 = 1,5 und B eine Viskosität ° VU 20 = 60 aufweist. Beide Öle wurden in unterschiedlichen Verhältnissen von 0 bis 100 % (Vol.) gemischt und die Viskosität der Mischungen experimentell ermittelt. Das Nomogramm zeigt die Viskositätswerte in Kraftstoff. Einheiten und in mm2/s.

Viskosität von Gasen und Öldämpfen

Die Viskosität von Kohlenwasserstoffgasen und Erdöldämpfen unterliegt anderen Gesetzmäßigkeiten als bei Flüssigkeiten. Mit steigender Temperatur nimmt die Viskosität von Gasen zu. Dieses Muster wird durch die Sutherland-Formel zufriedenstellend beschrieben:

Viskosität von Flüssigkeiten

Dynamisch Viskosität, oder der Koeffizient der dynamischen Viskosität ƞ (Newton), wird durch die Formel bestimmt:

= r / (dv / dr),

wobei r die Kraft des viskosen Widerstands (pro Flächeneinheit) zwischen zwei benachbarten Flüssigkeitsschichten ist, die entlang ihrer Oberfläche gerichtet ist, und dv / dr der Gradient ihrer relativen Geschwindigkeit ist, genommen in der Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung. Dimension der dynamischen Viskosität ML -1 T -1, ihre Einheit im CGS-System ist Poise (pz) = 1g / cm * sec = 1din * sec / cm 2 = 100 Centipoise (cps)

Kinematik Viskosität wird durch das Verhältnis der dynamischen Viskosität ƞ zur Dichte der Flüssigkeit p bestimmt. Die Dimension der kinematischen Viskosität L 2 T -1, ihre Einheit im CGS-System ist Stokes (st) = 1 cm 2 /sec = 100 Centistokes (cst).

Die Fluidität φ ist der Kehrwert der dynamischen Viskosität. Letztere nimmt für Flüssigkeiten mit abnehmender Temperatur ungefähr nach dem Gesetz φ = A + B / T ab, wobei A und B charakteristische Konstanten sind und T die absolute Temperatur bezeichnet. Die A- und B-Werte für eine Vielzahl von Flüssigkeiten wurden von Barrer angegeben.

Wasserviskositätstabelle

Daten von Bingham und Jackson, verifiziert gegen den nationalen Standard in den USA und Großbritannien, Stand 1. Juli 1953, bei 20 °C = 1,0019 Centipoise.

Viskositätstabelle verschiedener Flüssigkeiten Ƞ, cps

Relative Viskosität einiger wässriger Lösungen (Tabelle)

Die Konzentration der Lösungen wird als normal angenommen, die ein Grammäquivalent eines gelösten Stoffes in 1 Liter enthält. Viskositäten bezogen auf die Viskosität von Wasser bei gleicher Temperatur.

Viskositätstabelle von wässrigen Lösungen von Glycerin

Bridgman-Viskosität von Flüssigkeiten bei hohen Drücken

Tabelle der relativen Viskosität von Wasser bei hohen Drücken

Tabelle der relativen Viskosität verschiedener Flüssigkeiten bei hohen Drücken

Ƞ = 1 bei 30 ° С und Druck 1 kgf / cm 2

Viskosität von Feststoffen (PV)

Viskositätstabelle von Gasen und Dämpfen

Dynamisch Gasviskosität normalerweise in Mikropoise (mkpz) ausgedrückt. Nach der kinetischen Theorie sollte die Viskosität von Gasen druckunabhängig sein und proportional zur Quadratwurzel der absoluten Temperatur variieren. Die erste Schlussfolgerung erweist sich im Allgemeinen als richtig, mit Ausnahme von sehr niedrigen und sehr hohen Drücken; die zweite Schlussfolgerung erfordert einige Änderungen. Um ƞ abhängig von der absoluten Temperatur T zu ändern, lautet die am häufigsten verwendete Formel:

Tabelle der Viskosität einiger Gase bei hohen Drücken (μp)

Zur Bestimmung der kinematischen Viskosität wird das Viskosimeter so gewählt, dass die Auslaufzeit des Ölprodukts mindestens 200 s beträgt. Dann wird es gründlich gewaschen und getrocknet. Eine Probe des Testprodukts wird durch einen Papierfilter filtriert. Viskose Produkte werden vor der Filtration auf 50–100 °C erhitzt. Falls Wasser im Produkt vorhanden ist, wird es mit Natriumsulfat oder grobkristallinem Kochsalz getrocknet und anschließend filtriert. Die gewünschte Temperatur wird im Thermostatisiergerät eingestellt. Die Genauigkeit der Einhaltung der gewählten Temperatur ist von großer Bedeutung, daher muss das Thermostatthermometer so installiert werden, dass sich sein Reservoir beim Eintauchen der gesamten Skala etwa auf Höhe der Mitte der Viskosimeterkapillare befindet. Andernfalls wird für die hervorstehende Quecksilbersäule eine Korrektur nach folgender Formel eingeführt:

^ T = Bh (T1 - T2)

• B - Wärmeausdehnungskoeffizient des Arbeitsmediums des Thermometers:
  • für ein Quecksilberthermometer - 0,00016
  • für Alkohol - 0,001
• h ist die Höhe der hervorstehenden Säule des Arbeitsmediums des Thermometers, ausgedrückt in Teilungen der Thermometerskala
• T1 - eingestellte Temperatur im Thermostat, оС
• T2 - Umgebungstemperatur in der Nähe der Mitte der hervorstehenden Säule, оС.

Die Bestimmung der Ablaufzeit wird mehrmals wiederholt. Gemäß GOST 33-82 wird die Anzahl der Messungen in Abhängigkeit von der Ablaufzeit eingestellt: fünf Messungen - mit einer Ablaufzeit von 200 bis 300 s; vier - von 300 bis 600 s und drei - mit einer Ablaufzeit von mehr als 600 s. Beim Ablesen ist auf Temperaturkonstanz und Luftblasenfreiheit zu achten.
Zur Berechnung der Viskosität wird das arithmetische Mittel der Verfallszeit bestimmt. Dabei werden nur die Messwerte berücksichtigt, die um nicht mehr als ± 0,3 % bei Genauigkeit und ± 0,5 % bei technischen Messungen vom arithmetischen Mittel abweichen.

Nutzen Sie einen komfortablen Online-Kinematik-zu-Dynamik-Viskositätsumrechner. Da das Verhältnis von kinematischer und dynamischer Viskosität von der Dichte abhängt, muss es bei der Berechnung in den nachfolgenden Rechnern mit angegeben werden.

Dichte und Viskosität sind bei gleicher Temperatur anzugeben.

Wenn Sie die Dichte bei einer anderen Temperatur als der Viskositätstemperatur einstellen, tritt ein Fehler auf, dessen Ausmaß von der Auswirkung der Temperatur auf die Dichteänderung einer bestimmten Substanz abhängt.

Umrechnungsrechner von kinematischer zu dynamischer Viskosität

Mit dem Umrechner können Sie die Viskosität mit Dimension umrechnen in Centistokes [cSt] in Centipoise [cP]... Beachten Sie, dass die Zahlenwerte von Mengen mit Abmessungen [mm2/s] und [cSt] für kinematische Viskosität und [cP] und [mPa * s] für dynamisch - sind einander gleich und erfordern keine zusätzliche Übersetzung. Für andere Abmessungen verwenden Sie die folgenden Tabellen.