Справка по кинематической вязкости. Единицы измерения кинематической взякости. Конвектор единиц измерения. |

Содержание

Кинематическая вязкость: что такое, в чем отличие от динамической вязкости | глоссарий компании «техноформ»

Вязкость – важная характеристика среды, которая присуща каждому телу, обладающему текучестью. Свойство имеет связь с сопротивлением вещества к его перемещению. Вязкость является одним из решающих показателей при выборе объемного насоса, игнорировать который недопустимо. На свойства вязкости влияют такие внешние факторы: температура, нагрузка, скорость сдвига, поэтому вместе с конкретным значением вязкости указывается, в каких условиях проводились испытания. Различают динамическую и кинематическую вязкость. Для измерения показателя используется вискозиметр.

Динамическая вязкость (m) показывает отношение напряжения сдвига, которые возникает, когда слои жидкости перемещаются в отношении один к другому, и скорости, с которой происходит это движение (скорость деформации). Динамическая вязкость – это мера сопротивления течению жидкости или ее деформации. Для выражения динамической вязкости чаще всего используется Пуаз и сантипуаз, в международной системе единиц – Паскаль х с. Кроме этого, для измерения показателя могут использоваться такие единицы: дин·с/см2 и кгс·с/м2 и производных от них.

Соотношение единиц:

  • 1 Пуаз = 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 = 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.

Кинематической вязкостью (ν) называют отношение вязкости динамической к плотности жидкости. Для выражения показателя используется следующая формула: ν = μ / ρ, где μ – динамическая вязкость, ρ – плотность жидкости, кг/м3.

Для выражения показателя чаще всего используются стокс и производное от него сантистокс. В международной системе единиц для измерения кинематической вязкости применяется м2/с.

Соотношение единиц:

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

Кинематическая вязкость показывает текучесть при нормальной и высокой температуре. Измеряется стеклянным вискозиметром. Для этого засекается время стекания смазки по капилляру при заданном температурном режиме.

Для измерения динамической вязкости используется ротационный вискозиметр, который воссоздает условия, наиболее приближенные к естественным.

Кинематическая вязкость – один из важнейших параметров при выборе промышленного теплоносителя. Чем выше этот показатель, тем большая нагрузка приходится на насосной оборудование инженерной системы. В сравнении с глицерином и иными традиционными антифризами гликолевые теплоносители обладает меньшей вязкостью. Это увеличивает эксплуатационный ресурс оборудования, снижая затраты на техническое обслуживание.

Вам могут быть интересны следующие товары

Вам могут быть интересны услуги

Важные формулы, в которые входит коэффициент динамической вязкости

Коэффициент вязкости присутствует в формуле силы трения (overline{F}r

— радиус сферической частицы,

overline{v}

— скорость движения частицы.

Характер движения газа (жидкости) определяется при помощи числа Рейнольдса (ReD

— величина, которая характеризует линейные размеры тела, обтекаемого жидкостью (газом).

Влияние температуры на вязкость газов

В отличие от жидкостей, вязкость газов увеличивается с увеличением температуры (у жидкостей она уменьшается при увеличении температуры).

Формула Сазерленда может быть использована для определения вязкости идеального газа в зависимости от температуры:[3]

μ=μ0T0 CT C(TT0)3/2,{displaystyle mu =mu _{0}{frac {T_{0} C}{T C}}left({frac {T}{T_{0}}}right)^{3/2},}

где

μ — динамическая вязкость (в Па·с) при заданной температуре T;
μ — контрольная вязкость (в Па·с) при некоторой контрольной температуре T;
T — заданная температура в кельвинах;
T — контрольная температура в кельвинах;
C — постоянная Сазерленда для того газа, вязкость которого требуется определить.

Эту формулу можно применять для температур в диапазоне 0 < T < 555 K и при давлениях менее 3,45 МПа с ошибкой менее 10 %, обусловленной зависимостью вязкости от давления.

Постоянная Сазерленда и контрольные вязкости газов при различных температурах приведены в таблице ниже:

ГазC, KT, Kμ, мкПа·с
Воздух120291,1518,27
Азот111300,5517,81
Кислород127292,2520,18
Углекислый газ240293,1514,8
Угарный газ118288,1517,2
Водород72293,858,76
Аммиак370293,159,82
Оксид серы(IV)416293,6512,54
Гелий79,4[4]27319[5]

Вязкость • большая российская энциклопедия — электронная версия

ВЯ́ЗКОСТЬ, свой­ст­во жид­ко­сти (или га­за) ока­зы­вать со­про­тив­ле­ние те­че­нию. В. рас­смат­ри­ва­ют так­же как од­но из пе­ре­но­са яв­ле­ний, оп­ре­де­ляю­щее дис­си­па­цию энер­гии при де­фор­ма­ции сре­ды. В. твёр­дых тел об­ла­да­ет ря­дом осо­бен­но­стей и рас­смат­ри­ва­ет­ся обыч­но от­дель­но (см. Внут­рен­нее тре­ние).

При ла­ми­нар­ном дви­же­нии жид­ко­сти ме­ж­ду дву­мя плос­ко­па­рал­лель­ны­ми пла­сти­на­ми, од­на из ко­то­рых не­под­виж­на, а дру­гая дви­жет­ся со ско­ро­стью $v$, мо­ле­ку­ляр­ный слой, не­по­сред­ст­вен­но при­мы­каю­щий к ниж­ней пла­сти­не, ос­та­ёт­ся не­под­виж­ным, а слой, при­мы­каю­щий к верх­ней пла­сти­не, бу­дет дви­гать­ся с макс. ско­ро­стью (рис.). Те­че­ние жид­ко­сти ха­рак­те­ри­зу­ет­ся гра­ди­ен­том ско­ро­сти $γ̇=dv/dz$, ука­зы­ваю­щим на бы­ст­роту из­ме­не­ния ско­ро­сти от слоя к слою в на­прав­ле­нии, пер­пен­ди­ку­ляр­ном дви­же­нию жид­ко­сти. Ес­ли ско­рость из­ме­ня­ет­ся ли­ней­но, то $ẏ=v/d$, где $d$ – рас­стоя­ние ме­ж­ду пла­сти­на­ми. Ве­ли­чи­ну $γ̇$ на­зы­ва­ют так­же ско­ро­стью сдви­га.

Со­глас­но осн. за­ко­ну вяз­ко­го те­че­ния, ус­та­нов­лен­но­му И. Нью­то­ном (опубл. в 1687), на­пря­же­ние сдви­га $τ=F/S$, вы­зы­ваю­ще­го те­че­ние жид­ко­сти, про­пор­цио­наль­но гра­ди­ен­ту ско­ро­сти те­че­ния: $τ=ηγ̇$. Ко­эф. про­пор­цио­наль­но­сти $η $на­зы­ва­ет­ся ко­эф. ди­нами­че­ской В., или про­сто В. Он ха­рак­те­ри­зу­ет со­про­тив­ле­ние жид­ко­сти те­че­нию. В. так­же мож­но рас­смат­ри­вать как ме­ру энер­гии, рас­сеи­вае­мой в фор­ме теп­ло­ты в про­цес­се те­че­ния жид­ко­сти. Рас­сея­ние энер­гии про­ис­хо­дит вслед­ст­вие пе­ре­но­са ко­ли­че­ст­ва дви­же­ния. Ве­ли­чи­ны ко­эф­фи­ци­ен­та В. и мощ­но­сти $W$, рас­сеи­вае­мой в еди­ни­це объ­ё­ма за счёт В., свя­за­ны со­от­но­ше­ни­ем: $W=ηγ̇^2$.

Со­от­но­ше­ние, ус­та­нов­лен­ное Нью­то­ном, спра­вед­ли­во толь­ко в том слу­чае, ко­гда $η$ не за­ви­сит от ско­ро­сти сдви­га. Сре­ды, в ко­то­рых вы­пол­ня­ет­ся это ус­ло­вие, на­зы­ва­ют­ся нью­то­нов­ски­ми (см. Нью­то­нов­ская жид­кость).

Еди­ни­цей из­ме­ре­ния ди­на­мич. В. в СИ яв­ля­ется Па·с [в СГС – пу­аз (дин·с/см2): 1 пу­аз=0,1 Па·с]. Ве­ли­чи­на $φ=1/η$, об­рат­ная В., на­зы­ва­ет­ся те­ку­че­стью. Так­же час­то рас­смат­ри­ва­ют ки­не­ма­ти­че­скую В. $ν=η/ρ$ (где $ρ$  – плот­ность ве­ще­ст­ва), из­ме­ряе­мую в м2/с (СИ) и сто­ксах (СГС). В. жид­ко­стей и га­зов из­ме­ря­ет­ся при по­мо­щи вис­ко­зи­мет­ров (см. Вис­ко­зи­мет­рия).

В. иде­аль­ных га­зов оп­ре­де­ля­ет­ся соот­но­ше­ни­ем: $η=(1/3)mnbar{u}bar{l}$, где $m $– масса мо­ле­ку­лы, $n$ – чис­ло мо­ле­кул в еди­ни­це объ­ё­ма, $bar{u}$ – ср. ско­рость мо­ле­кул, $bar{l}$ – дли­на сво­бод­но­го про­бе­га мо­ле­ку­лы.

В. га­зов уве­ли­чи­ва­ет­ся при на­гре­ва­нии, а В. жид­ко­стей, на­обо­рот, умень­ша­ет­ся. Это свя­за­но с разл. мо­ле­ку­ляр­ны­ми ме­ха­низ­ма­ми В. в этих сис­те­мах. Раз­ли­ча­ют два ме­ха­низ­ма пе­ре­но­са ко­ли­че­ст­ва дви­же­ния: ки­не­ти­че­ский (не пред­по­ла­гаю­щий столк­но­ве­ний ме­ж­ду мо­ле­ку­ла­ми) и столк­но­ви­тель­ный. Пер­вый яв­ля­ет­ся пре­об­ла­даю­щим в раз­ре­жен­ном га­зе, вто­рой – в плот­ном га­зе и жид­ко­сти.

В га­зах рас­стоя­ния ме­ж­ду мо­ле­ку­ла­ми су­ще­ст­вен­но боль­ше ра­диу­са дей­ст­вия мо­ле­ку­ляр­ных сил, по­это­му В. га­зов – след­ст­вие хао­тич. (те­п­ло­во­го) дви­же­ния мо­ле­кул, в ре­зуль­та­те ко­то­ро­го мо­ле­ку­лы пе­ре­хо­дят из слоя в слой, за­мед­ляя те­че­ние. По­сколь­ку ср. ско­рость мо­ле­кул $ū$ воз­рас­та­ет с по­вы­ше­ни­ем темп-ры, В. га­зов уве­ли­чи­ва­ет­ся при на­гре­ва­нии.

В. жид­ко­стей, где рас­стоя­ние ме­ж­ду мо­ле­ку­ла­ми мно­го мень­ше, чем в га­зах, обу­слов­ле­на в пер­вую оче­редь меж­мо­ле­ку­ляр­ны­ми взаи­мо­дей­ст­вия­ми, ог­ра­ни­чи­ваю­щи­ми под­виж­ность мо­ле­кул. С по­вы­ше­ни­ем темп-ры об­лег­ча­ет­ся вза­им­ное пе­ре­ме­ще­ние мо­ле­кул, ос­ла­бе­ва­ют меж­мо­ле­ку­ляр­ные взаи­мо­дей­ст­вия и, сле­до­ва­тель­но, умень­ша­ет­ся внутр. тре­ние жид­ко­сти.

В. жид­ко­сти оп­ре­де­ля­ет­ся раз­ме­ра­ми и фор­мой мо­ле­кул, их вза­им­ным рас­поло­же­ни­ем и си­лой меж­мо­ле­ку­ляр­ных взаи­мо­дей­ст­вий. В. за­ви­сит от хи­мич. струк­ту­ры мо­ле­кул жид­ко­сти. Так, В. ор­га­нич. ве­ществ воз­рас­та­ет с вве­де­ни­ем в мо­ле­ку­лу по­ляр­ных групп и цик­лов. В го­мо­ло­гич. ря­дах (на­сы­щен­ные уг­ле­во­до­ро­ды, спир­ты, ор­га­нич. ки­сло­ты и т. п.) В. со­еди­не­ний воз­рас­та­ет с рос­том мо­ле­ку­ляр­ной мас­сы.

В. рас­тво­ров за­ви­сит от их кон­цен­тра­ции и мо­жет быть как боль­ше, так и мень­ше В. чис­то­го рас­тво­ри­те­ля. В. пре­дель­но раз­бав­лен­ных сус­пен­зий ли­ней­но за­ви­сит от объ­ём­ной до­ли $φ$ взве­шенных час­тиц: $ η=η_0(1 αφ)$ (фор­му­ла Эйн­штей­на), где $η_0$ – В. дис­пер­си­он­ной сре­ды. Ко­эф. $α $ за­ви­сит от фор­мы час­тиц; в ча­ст­но­сти, для сфе­рич. час­тиц $α=2,5$. Ана­ло­гич­ная за­ви­си­мость В. от объ­ём­ной до­ли на­блю­да­ет­ся в рас­тво­рах гло­бу­ляр­ных бел­ков.

Сейчас читают:  Распиновка блока управления акпп пежо 307

В. мо­жет из­ме­нять­ся в ши­ро­ких пре­де­лах. Да­лее при­ве­де­ны зна­че­ния В. не­ко­то­рых жид­ко­стей и га­зов при темп-ре 20 °С (в 10–3 Па·с): га­зы – во­до­род 0,0088, азот 0,0175, кис­ло­род 0,0202; жид­кос­ти – во­да 1,002, эти­ло­вый спирт 1,200, ртуть 1,554, нит­ро­бен­зол 2,030, гли­це­рин 1,485.

Наи­бо­лее низ­кой В. об­ла­да­ет жид­кий ге­лий. При темп-ре 2,172 К он пе­ре­хо­дит в сверх­те­ку­чее со­стоя­ние, в ко­то­ром В. рав­на ну­лю (см. Сверх­те­ку­честь). В. га­зов в сот­ни раз мень­ше, чем В. обыч­ных жид­ко­стей. В. рас­плав­лен­ных ме­тал­лов по по­ряд­ку ве­ли­чи­ны близ­ка к В. обыч­ных жид­ко­стей.

Вы­со­кой В. об­ла­да­ют рас­тво­ры и рас­пла­вы по­ли­ме­ров. В. да­же раз­бав­лен­ных рас­тво­ров по­ли­ме­ров су­ще­ст­вен­но вы­ше, чем В. низ­ко­мо­ле­ку­ляр­ных со­еди­не­ний. Это свя­за­но с тем, что раз­ме­ры по­ли­мер­ных мак­ро­мо­ле­кул на­столь­ко ве­ли­ки, что раз­ные уча­ст­ки од­ной и той же мак­ро­мо­ле­ку­лы ока­зы­ва­ют­ся в сло­ях, дви­жу­щих­ся с раз­ны­ми ско­ро­стя­ми, что вы­зы­ва­ет до­пол­нит. со­про­тив­ле­ние те­че­нию. В. бо­лее кон­цен­три­ро­ван­ных рас­тво­ров по­ли­ме­ров ста­но­вит­ся ещё вы­ше из-за пе­ре­пу­тан­но­сти мак­ро­мо­ле­кул ме­ж­ду со­бой. На из­ме­ре­нии В. рас­тво­ров ос­но­ван один из спо­со­бов оцен­ки мо­ле­ку­ляр­ной мас­сы по­ли­ме­ров.

На­ли­чие в рас­тво­рах по­ли­ме­ров про­с­тран­ст­вен­ных струк­тур, об­ра­зуе­мых сцеп­ле­ни­ем мак­ро­мо­ле­кул, при­во­дит к воз­ник­но­ве­нию т. н. струк­тур­ной В., ко­торая (в от­ли­чие от В. нью­то­нов­ских жид­ко­стей) за­ви­сит от на­пря­же­ния (или ско­ро­сти) сдви­га (см. Рео­ло­гия). При те­че­нии струк­ту­ри­ро­ван­ной жид­ко­сти ра­бо­та внеш­них сил за­тра­чи­ва­ет­ся не толь­ко на пре­одо­ле­ние внутр. тре­ния, но и на раз­ру­ше­ние струк­ту­ры.

Вязкость аморфных материалов

Вязкость аморфных материалов (например, стекла или расплавов) — это термически активизируемый процесс[9]:

η(T)=Aexp⁡(QRT),{displaystyle eta (T)=Aexp left({frac {Q}{RT}}right),}

где

Q{displaystyle Q} — энергия активации вязкости (Дж/моль);
T{displaystyle T} — температура (К);
R{displaystyle R} — универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/моль·К);
A{displaystyle A} — некоторая постоянная.

Вязкое течение в аморфных материалах характеризуется отклонением от закона Аррениуса: энергия активации вязкости Q{displaystyle Q} изменяется от большой величины QH{displaystyle Q_{H}} при низких температурах (в стеклообразном состоянии) на малую величину QL{displaystyle Q_{L}} при высоких температурах (в жидкообразном состоянии). В зависимости от этого изменения аморфные материалы классифицируются либо как сильные, когда (QH−QL)<QL{displaystyle (Q_{H}-Q_{L})<Q_{L}}, или ломкие, когда (QH−QL)⩾QL{displaystyle (Q_{H}-Q_{L})geqslant Q_{L}}. Ломкость аморфных материалов численно характеризуется параметром ломкости Доримуса RD=QHQL{displaystyle R_{D}={frac {Q_{H}}{Q_{L}}}}: сильные материалы имеют RD<2{displaystyle R_{D}<2}, в то время как ломкие материалы имеют RD⩾2{displaystyle R_{D}geqslant 2}.

Вязкость аморфных материалов весьма точно аппроксимируется двуэкспоненциальным уравнением[10]

η(T)=A1T(1 A2exp⁡BRT)(1 Cexp⁡DRT){displaystyle eta (T)=A_{1}Tleft(1 A_{2}exp {frac {B}{RT}}right)left(1 Cexp {frac {D}{RT}}right)}

с постоянными A1{displaystyle A_{1}}, A2{displaystyle A_{2}}, B{displaystyle B}, C{displaystyle C} и D{displaystyle D}, связанными с термодинамическими параметрами соединительных связей аморфных материалов.
В узких температурных интервалах недалеко от температуры стеклованияTg{displaystyle T_{g}} это уравнение аппроксимируется формулами типа VTF или сжатыми экспонентами Кольрауша.
Если температура существенно ниже температуры стеклования, T<Tg{displaystyle T<T_{g}}, двуэкспоненциальное уравнение вязкости сводится к уравнению типа Аррениуса

η(T)=ALTexp⁡(QHRT){displaystyle eta (T)=A_{L}Texp left({frac {Q_{H}}{RT}}right)}

с высокой энергией активации QH=Hd Hm{displaystyle Q_{H}=H_{d} H_{m}}, где Hd{displaystyle H_{d}} — энтальпия разрыва соединительных связей, то есть создания конфигуронов, а Hm{displaystyle H_{m}} — энтальпия их движения. Это связано с тем, что при T<Tg{displaystyle T<T_{g}} аморфные материалы находятся в стеклообразном состоянии и имеют подавляющее большинство соединительных связей неразрушенными.
При T≫Tg{displaystyle Tgg T_{g}} двуэкспоненциальное уравнение вязкости также сводится к уравнению типа Аррениуса

η(T)=AHTexp⁡(QLRT),{displaystyle eta (T)=A_{H}Texp left({frac {Q_{L}}{RT}}right),}

но с низкой энергией активации QL=Hm{displaystyle Q_{L}=H_{m}}. Это связано с тем, что при T≫Tg{displaystyle Tgg T_{g}} аморфные материалы находятся в расправленном состоянии и имеют подавляющее большинство соединительных связей разрушенными, что облегчает текучесть материала.

Вязкость в практическом применении

На практике известны различные способы применения свойств жидкостной вязкости. В практическом смысле определить данную величину нужно: в работе нефтеперерабатывающей отрасли, деятельности с дисперсными, многофазными средами, ведь данные сферы подразумевают наличие определенных знаний о физических особенностях сред, особенно показателя их внутреннего трения.

Новые вискозиметры изготовляются из качественных материалов с использованием исключительно передовых технологий. В совокупности это дает возможность осуществлять деятельность с большой температурой и показателем давления без негативного влияния на оборудование.

Вязкость жидкости также достаточно важна для медицинского оборудования. Поступление смеси газа с помощью эндотрахеальной трубки зависимо от внутреннего трения этого газа. В этом случае, будет наблюдаться изменение показателей вязкости конкретной среды на проникновение воздуха непосредственно через аппарат.

Когда вводятся лекарственные препараты и вакцины через шприц, наблюдается реальный пример действия вышеуказанного процесса. Несмотря на начальное пренебрежение исследователями этого физического явления, в такой момент просматривается перепад давления на кончике иголки, когда впрыскивается жидкость. Высокое давление возникает на наконечнике и является результатом процесса внутреннего трения.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что вязкость среды — это определенная физическая величина, что характеризуется широким применением на практике. В промышленности, медицине, лаборатории достаточно часто наблюдается внутреннее трение. Осуществление работы самого простого лабораторного оборудования зависит напрямую от уровня вязкости среды, что используется в экспериментах.

Вязкость газов

В кинетической теории газов коэффициент внутреннего трения вычисляется по формуле

η=13⟨u⟩⟨λ⟩ρ,{displaystyle eta ={frac {1}{3}}langle urangle langle lambda rangle rho ,}

где ⟨u⟩{displaystyle langle urangle } — средняя скорость теплового движения молекул, ⟨λ⟩{displaystyle langle lambda rangle } − средняя длина свободного пробега. Из этого выражения в частности следует, что вязкость не очень разреженных газов практически не зависит от давления, поскольку плотность ρ{displaystyle rho } прямо пропорциональна давлению, а длина пробега ⟨λ⟩{displaystyle langle lambda rangle } — обратно пропорциональна. Такой же вывод следует и для других кинетических коэффициентов для газов, например, для коэффициента теплопроводности. Однако этот вывод справедлив только до тех пор, пока разрежение газа не становится столь малым, что отношение длины свободного пробега к линейным размерам сосуда (число Кнудсена) не становится по порядку величины равным единице; в частности, это имеет место в сосудах Дьюара (термосах).
С повышением температуры вязкость большинства газов увеличивается, это объясняется увеличением средней скорости молекул газа u{displaystyle u}, растущей с температурой как T{displaystyle {sqrt {T}}}.

Гост 33768-2022 метод определения кинематической вязкости и расчет динамической вязкости прозрачных и непрозрачных жидкостей (с поправкой) от 17 ноября 2022 —

ГОСТ 33768-2022

МКС 75.080

Дата введения 2022-02-01

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 2022 г. N 48)

За принятие проголосовали:

(Поправка, ИУС N 2-2022)

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 ноября 2022 г. N 1704-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 33768-2022 введен в действиев качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 февраля 2022 г.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ИЗДАНИЕ (август 2022 г.) с Поправкой (ИУС 2-2022)

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»

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.

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

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

Сейчас читают:  Предохранитель прикуривателя Рено Логан 1, 2: не работает, где находится, как снять, артикул, замена

ГОСТ 2517-2022 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 55878-2022 «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.

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.

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.

5.1 Повторяемостьd

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 ВоспроизводимостьR

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.

Динамическая вязкость

Внутреннее трение жидкостей, как и газов, возникает при движении жидкости вследствие переноса импульса в направлении, перпендикулярном к направлению движения. Для так называемых ньютоновских жидкостей (которых вокруг нас большинство) справедлив общий закон внутреннего трения — закон Ньютона:

τ=−η∂v∂n.{displaystyle tau =-eta {frac {partial v}{partial n}}.}

Коэффициент вязкости η{displaystyle eta } (коэффициент динамической вязкости, динамическая вязкость) может быть получен на основе соображений о движениях молекул. Очевидно, что η{displaystyle eta } будет тем меньше, чем меньше время t «оседлости» молекул. Эти соображения приводят к выражению для коэффициента вязкости, называемому уравнением Френкеля — Андраде:

η=Cew/kT.{displaystyle eta =Ce^{w/kT}.}

Иная формула, представляющая коэффициент вязкости, была предложена Бачинским[6]. Как показано, коэффициент вязкости определяется межмолекулярными силами, зависящими от среднего расстояния между молекулами; последнее определяется молярным объёмом вещества VM{displaystyle V_{M}}. Многочисленные эксперименты показали, что между молярным объёмом и коэффициентом вязкости существует соотношение

η=cVM−VC,{displaystyle eta ={frac {c}{V_{M}-V_{C}}},}

где:

c{displaystyle c} — константа, характерная для определенной жидкости;
VC{displaystyle V_{C}} — собственный объём, занимаемый частицами жидкости.

Динамическая вязкость жидкостей уменьшается с увеличением температуры и растёт с увеличением давления.

Динамическая вязкость разных веществ

Ниже приведены значения коэффициента динамической вязкости некоторых ньютоновских жидкостей:

Вязкость отдельных видов газов
Газпри 0 °C (273 K), мкПа·спри 27 °C (300 K), мкПа·с
воздух17,418,6
водород8,49,0
гелий20,0
аргон22,9
ксенон21,223,2
углекислый газ15,0
метан11,2
этан9,5
Вязкость жидкостей при 25 °C
ЖидкостьВязкость, Па·сВязкость, мПа·с
ацетон3,06·10−40,306
бензол6,04·10−40,604
кровь (при 37 °C)(3—4)·10−33—4
касторовое масло0,985985
кукурузный сироп1,38061380,6
этиловый спирт1.074·10−31.074
этиленгликоль1,61·10−216,1
глицерин (при 20 °C)1,491490
мазут2,0222022
ртуть1,526·10−31,526
метиловый спирт5,44·10−40,544
моторное масло SAE 10 (при 20 °C)0,06565
моторное масло SAE 40 (при 20 °C)0,319319
нитробензол1,863·10−31,863
жидкий азот (при 77K)1,58·10−40,158
пропанол1,945·10−31,945
оливковое масло0,08181
пек2,3·1082,3·1011
серная кислота2,42·10−224,2
вода8,94·10−40,894

Кинематическая вязкость

В технике, в частности, при расчёте гидроприводов и в триботехнике, часто приходится иметь дело с величиной

ν=ηρ,{displaystyle nu ={frac {eta }{rho }},}

и эта величина получила название кинематической вязкости[7].

Здесь ρ{displaystyle rho } — плотность жидкости; η{displaystyle eta } — коэффициент динамической вязкости.

Кинематическая вязкость в старых источниках часто указана в сантистоксах (сСт). В СИ эта величина переводится следующим образом: 1 сСт = 1 мм2/c = 10−6 м2/c.

Кинематическая вязкость (ν)

Кинематическая вязкость — это соотношение коэффициента динамической вязкости жидкости к ее плотности.

ν = ƞ/ρ (где ρ — плотность жидкости)

В системе СИ эта величина выражается в м2/с, а в системе СГС — в стоксах (Ст), или сантистоксах (сСт): 1 Ст=100 сСт.

1 сСт = 1 мм2/c = 10−6 м2/c.

Кинематическая вязкость у жидкостей демонстрирует, насколько легко способно течь данное вещество.
В практическом применении это связано с тем, насколько продукт густой. На данный показатель температура влияет несколько меньше, нежели на абсолютную вязкость,
ведь тепло также уменьшает и плотность (при нагревании молекулы смещаются дальше друг от друга).

Сейчас читают:  Кредит на Renault Logan Stepway купить новый Рено Логан Степвей 2020-2021 в рассрочку в Беларуси (автосалон)

На практике кинематическая и динамическая вязкость используется при гидравлических расчетах трубопроводов в частности для определении числа Рейнольдса.

Кинематическая вязкость ряда жидкостей для различных значений температуры представлена в таблице:

Название жидкостиТемпература СoКинематическая вязкость ν, м2
Бензин200,5…0,7 х 10-6
Вода201,004 х 10-6
Дизельное топливо арктическое (ДТ А) (ГОСТ Р 55475-2022)401,5…4,5 х 10-6
Дизельное топливо зимнее (ДТ З) (ГОСТ Р 55475-2022)401,5…4,5 х 10-6
Дизельное топливо летнее (ДТ Л) (ГОСТ 305-2022)402,0…6,0 х 10-6
Мазут топочный 40 (по ГОСТ 10585-2022)8059 х 10-6
Мазут топочный 100 (по ГОСТ 10585-2022)10050 х 10-6
Мазут флотский Ф5 (по ГОСТ 10585-2022)5036,2 х 10-6
Нефть*2040…60 х 10-6
Топливо авиационное ТС-1 (по ГОСТ 10227-2022)201,25 х 10-6
Топливо авиационное РТ (по ГОСТ 10227-2022)201,25 х 10-6
Трансформаторное масло ГОСТ 982-80)2030 х 10-6

* — Кинематическая вязкость нефти изменяется в широких пределах: от 2 до 300 мм2/с (20 °С). Однако в среднем вязкость большинства нефтей не превышает 40 – 60 мм2/с.

Методы определения вязкости жидкости

Вискозиметрия — это процесс осуществления измерения жидкостной вязкости. На сегодняшний день определить вязкость жидкости можно благодаря таким методам как:

  • Капиллярный. Для осуществления данного метода необходимо обзавестись двумя сосудами, соединенными стеклянным каналом между собой, который имеет небольшой диаметр и конкретную длину. Также нужно знать изначальное показание давления в каждом сосуде. Жидкость требуется поместить в стеклянный канал, она, в свою очередь, через некоторое время способна переместиться из одной в другую колбу. Следующие подсчеты можно рассчитать с помощью формулы Пуазейля. Новые капиллярные вискозиметры изготовлены из хорошего и прочного материала, что способен выдержать любые нагрузки температуры.
  • Медицинский по Гессе. Для того чтобы рассчитать жидкостную вязкость, нужны две одинаковые капиллярные установки. В одну из них необходимо поместить среду, значение внутреннего трения которой нам известно, а во вторую — исследуемую жидкость. Потом требуется осуществить измерение двух временных значений и составить пропорции, чтобы получить в результате необходимое число.
  • Ротационный. Для этого метода потребуется конструкция из двух непосредственно соосных цилиндров, один из который находится внутри другого. В тот промежуток, что образовался, помещается жидкость, а внутренний цилиндр получает конкретную скорость. Эта угловая скорость сообщается самой жидкости в сосуде. Разница в моментальной силе и определяет вязкость этой среде.
  • Стокса. Чтобы провести такой опыт, нужно обзавестись вискозиметром Гепплера, что имеет форму цилиндра, заполненного жидкостью. Перед экспериментом требуется поставить на поверхности две отметки и измерить длину между ними. Следом нужно взять шарик конкретного радиуса (R) и опустить его в жидкость. Для того чтобы вычислить скорость падения шара, требуется узнать время перемещения объекта от одной к другой метке. Если мы узнаем скорость движение, узнать вязкость жидкости не составит труда.

Ньютоновские и неньютоновские жидкости

Ньютоновскими называют жидкости, для которых вязкость не зависит от скорости деформации. В уравнении Навье — Стокса для ньютоновской жидкости имеет место аналогичный вышеприведённому закон вязкости (по сути, обобщение закона Ньютона, или закон Навье — Стокса[8]):

σij=η(∂vi∂xj ∂vj∂xi),{displaystyle sigma _{ij}=eta left({frac {partial v_{i}}{partial x_{j}}} {frac {partial v_{j}}{partial x_{i}}}right),}

где σi,j{displaystyle sigma _{i,j}} — тензор вязких напряжений.

Среди неньютоновских жидкостей по зависимости вязкости от скорости деформации различают псевдопластики и дилатантные жидкости. Моделью с ненулевым напряжением сдвига (действие вязкости подобно сухому трению) является модель Бингама.

С повышением температуры вязкость многих жидкостей падает. Это объясняется тем, что кинетическая энергия каждой молекулы возрастает быстрее, чем потенциальная энергия взаимодействия между ними. Поэтому все смазки всегда стараются охладить, иначе это грозит простой утечкой через узлы.[источник не указан 671 день]

Примечания

  1. Внутреннее трение в металлах, полупроводниках, диэлектриках и ферромагнетиках: Сб. статей (рус.) / Под ред. Ф. Н. Тавадзе. — М.: Наука, 1978. — 235 с.
  2. О некоторых ошибках в курсах гидродинамикиАрхивная копия от 22 декабря 2022 на Wayback Machine, с. 3—4.
  3. Alexander J. Smits, Jean-Paul Dussauge Turbulent shear layers in supersonic flowАрхивная копия от 17 июля 2022 на Wayback Machine. — Birkhäuser, 2006. — P. 46. — ISBN 0-387-26140-0.
  4. Data constants for Sutherland’s formulaАрхивная копия от 6 марта 2022 на Wayback Machine.
  5. Viscosity of liquids and gasesАрхивная копия от 3 октября 2022 на Wayback Machine.
  6. Хмельницкий Р. А. Физическая и коллоидная химия: Учебних для сельскохозяйственных спец. вузов. — М.: Высшая школа, 1988. — С. 40. — 400 с. — ISBN 5-06-001257-3.
  7. Попов Д. Н. Динамика и регулирование гидро- и превмосистем : Учеб. для машиностроительных вузов. — М. : Машиностроение, 176. — С. 175. — 424 с.
  8. Седов Л. И. Механика сплошной средыАрхивная копия от 28 ноября 2022 на Wayback Machine. Т. 1. — М.: Наука, 1970. — С. 166.
  9. Френкель Я. И. Кинетическая теория жидкостей. — Ленинград, Наука, 1975. — с. 226.
  10. Ojovan M. Viscous flow and the viscosity of melts and glasses. Physics and Chemistry of Glasses, 53 (4) 143—150 (2022).
  11. Gas Viscosity CalculatorАрхивная копия от 21 июля 2022 на Wayback Machine.

Сведения о вязкости. талнахский механический завод (4872) 73-02-03

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

Различают динамическую (или абсолютную) вязкость и кинематическую 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 системе СИ динамическая вязкость выражается в Па⋅с (паскаль-секунда), внесистемная единица П (пуаз).

Соотношение величин динамической вязкости в различных единицах измерения

Единицы измеренияПа⋅ссППкгс⋅с/м2Н⋅с/м2дин⋅с/cм2г/(см⋅с)
1 Па⋅с
паскаль-секунда
11000100,10211010
1 сП
сантипуаз
0,00110,010,00010,0010,010,01
1 П
пуаз
0,110010,010,111
1 кгс⋅с/м2
килограмм-сила-секунда на квадратный метр
9,819806,798,0719,8198,0798,07
1 Н⋅с/м2
ньютон-секунда на квадратный метр
11000100,10211010
1 дин⋅с/см2
дина-секунда на квадратный сантиметр
0,110010,010,111
1 г/(см⋅с)
грамм на сантиметр на секунду
0,110010,010,111

Кинематическая вязкость ν – отношение динамической вязкости µ к плотности жидкости ρ.

ν= µ / ρ

,

Сила вязкого трения

Если параллельные плоские тела площадью

S

каждое, находящиеся на малом расстоянии

h

, движутся в той же плоскости со скоростью

v→{displaystyle {vec {v}}}

друг относительно друга, а пространство между телами заполнено жидкостью или газом, то на каждое из них действует сила, в простейшем случае пропорциональная относительной скорости

v→{displaystyle {vec {v}}}

и площади

S

и обратно пропорциональная расстоянию между телами

h

Условная вязкость

Условная вязкость — величина, косвенно характеризующая гидравлическое сопротивление течению, измеряемая временем истечения заданного объёма раствора через вертикальную трубку (определённого диаметра). Измеряют в градусах Энглера (по имени немецкого химика К. О. Энглера), обозначают — °ВУ.

Определяется отношением времени истечения 200 мл испытываемой жидкости при данной температуре из специального вискозиметра ко времени истечения 200 мл дистиллированной воды из того же прибора при 20 °С. Условную вязкость до 16 °ВУ переводят в кинематическую по таблице ГОСТ, а условную вязкость, превышающую 16 °ВУ, по формуле

ν=7,4⋅10−6Et,{displaystyle nu =7,4cdot 10^{-6}E_{t},}

где ν{displaystyle nu } — кинематическая вязкость (в м2/с), а Et{displaystyle E_{t}} — условная вязкость (в °ВУ) при температуре t.

Закладка Постоянная ссылка.
1 ЗвездаНельзя так писать о ЛоганеЧто-то о новом Логане так себе написаноЛоган - супер машинаРено Логан лучше всех! (Пока оценок нет)
Загрузка...