Οι δύο μέθοδοι μέτρησης και αναφοράς του ιξώδους, η κινηματική και η απόλυτη (ονομάζονται επίσης δυναμικές), συχνά προκαλούν σύγχυση στο μυαλό όσων δεν τις χρησιμοποιούν τακτικά. Σε αυτή τη στήλη, θα εξηγήσω τις διαφορές μεταξύ τους και θα δώσω μερικές συμβουλές για το πώς να τις εφαρμόσετε σε λιπαντικά.
απόλυτο ιξώδες
Το απόλυτο ιξώδες ορίζεται ως η αντίσταση ενός ρευστού στη διάτμηση ή η ικανότητα του ρευστού να αντιστέκεται στην παραμόρφωση όταν ασκείται δύναμη. Με απλά λόγια, όσο πιο παχύρρευστο είναι το υγρό, τόσο περισσότερη ενέργεια χρειάζεται για να ρέει. Αυστηρά μιλώντας, το κινηματικό ιξώδες ορίζεται ως ο λόγος του απόλυτου ιξώδους προς την πυκνότητα.
Η πυκνότητα είναι μια ιδιότητα που προέρχεται από τη μάζα και δεδομένου ότι η μάζα και το βάρος είναι για πρακτικούς σκοπούς άμεσα ανάλογα οπουδήποτε στην επιφάνεια της Γης, το κινηματικό ιξώδες συχνά ερμηνεύεται ως η αντίσταση ενός ρευστού στη ροή υπό την επίδραση της βαρύτητας.
Μου αρέσει να σκέφτομαι το κινηματικό ιξώδες ως μια ειδική περίπτωση απόλυτου ιξώδους. Οι δυνάμεις διάτμησης που εισάγονται από τη βαρύτητα είναι στην πραγματικότητα πολύ μικρές σε σύγκριση με τις δυνάμεις διάτμησης που εισάγονται από τη μηχανική αλληλεπίδραση των εξαρτημάτων της μηχανής.
Ας επεξηγήσουμε αυτή τη διαφορά με ένα παράδειγμα. Ας υποθέσουμε ότι έχετε ένα βάζο με μέλι και ένα βάζο με νερό στο γραφείο σας. Τα βάζα είναι στερεωμένα στο τραπέζι ώστε να μην μπορούν να μετακινηθούν. Εάν βάλετε ένα κουτάλι σε κάθε βάζο και αρχίσετε να ανακατεύετε, εισάγετε διάτμηση στο υγρό.
Σημειώστε ότι αυτές οι δυνάμεις δεν προκαλούνται από τη βαρύτητα, επομένως αυτό που κάνετε είναι μια δοκιμή απόλυτου ιξώδους. Προφανώς το ρευστό με μεγαλύτερη αντοχή στην ανάδευση είναι το μέλι, οπότε μπορούμε να συμπεράνουμε ότι το απόλυτο ιξώδες του μελιού είναι μεγαλύτερο από το απόλυτο ιξώδες του νερού. Τώρα πάρτε αυτά τα βάζα, αφαιρέστε τα από το τραπέζι και αδειάστε τα στην άκρη.
Το υγρό θα ρέει όλο έξω από τη δεξαμενή, στην περίπτωση αυτή η δύναμη που προκαλεί τη ροή εισάγεται από τη βαρύτητα. Έτσι, μόλις κάναμε ένα κινηματικό τεστ ιξώδους και αυτό έδειξε επίσης ότι το μέλι έχει μεγαλύτερο κινηματικό ιξώδες από το νερό, επειδή έχει μεγαλύτερη αντίσταση να ρέει έξω από το βάζο.
Το ιξώδες ενός ρευστού, είτε κινηματικό είτε απόλυτο, αλλάζει ανάλογα με τη μετρούμενη θερμοκρασία. Επομένως, πρέπει να αναφέρεται η θερμοκρασία στην οποία μετράται το ιξώδες.
κινηματικό ιξώδες
Ως αυστηρός ορισμός της κατάστασης κίνησης, εάν η πυκνότητα του ρευστού είναι γνωστή, το απόλυτο ιξώδες και το κινηματικό ιξώδες μπορούν να μετατραπούν απευθείας. Αυτή η σχέση μπορεί να εκφραστεί ως εξής:
Απόλυτο ιξώδες=κινηματικό ιξώδες x πυκνότητα
Πρέπει να χρησιμοποιηθούν κατάλληλες μονάδες SI για τη σωστή χρήση αυτού του τύπου.
Μέχρι στιγμής έχουμε δείξει ότι τόσο το απόλυτο όσο και το κινηματικό τεστ ιξώδους αποδεικνύουν ότι το μέλι είναι πιο παχύρρευστο από το νερό. Ας δούμε ένα άλλο παράδειγμα.
Χρησιμοποιώντας δύο ίδια βάζα στερεωμένα στο τραπέζι, γεμίστε το ένα με μέλι και το άλλο με μαγιονέζα. Τώρα εκτελέστε μια δοκιμή απόλυτου ιξώδους ανακατεύοντας το υγρό. Η δοκιμή θα δείξει ότι το μέλι είναι πιο παχύρρευστο υγρό.
Αναποδογυρίστε το βάζο και κάντε ένα κινηματικό τεστ ιξώδους, το οποίο θα δείξει ότι η μαγιονέζα είναι πλέον πιο παχύρρευστο υγρό (το μέλι θα τελειώσει πιο γρήγορα από τη μαγιονέζα). Πρώτον ποια είναι η εξήγηση για τα διαφορετικά αποτελέσματα και δεύτερον ποιες είναι οι επιπτώσεις, τουλάχιστον όσον αφορά τα λιπαντικά μηχανών;
διαφορά
Για να εξηγήσουμε τα διαφορετικά αποτελέσματα, πρέπει να κατανοήσουμε τις νευτώνειες ιδιότητες του ρευστού. Εάν συσχετίσετε το ιξώδες ενός ρευστού με την ποσότητα διάτμησης που υφίσταται, ορισμένα ρευστά παρουσιάζουν ιξώδες που είναι ανεξάρτητο από την ποσότητα της διατμητικής δύναμης που εφαρμόζεται.
Αυτά ονομάζονται νευτώνεια υγρά, καλό παράδειγμα των οποίων είναι το μέλι. Η κατανομή του ιξώδους ορισμένων ρευστών αλλάζει ανάλογα με την ποσότητα της διάτμησης. Αυτά ονομάζονται μη νευτώνεια υγρά, για παράδειγμα η μαγιονέζα.
Τα μη νευτώνεια ρευστά παρουσιάζουν υψηλά ιξώδη όταν ο ρυθμός διάτμησης είναι χαμηλός (κινηματική δοκιμή ιξώδους). Όπως και με τη δοκιμή απόλυτου ιξώδους, το ιξώδες των μη νευτώνειων ρευστών μειώνεται όταν το ρευστό διατμηθεί πιο έντονα.
γιατί είναι σημαντικό
Τι σημαίνει λοιπόν αυτό για τα λιπαντικά;
1. Τα περισσότερα λιπαντικά (βλ. εξαιρέσεις παρακάτω) παρουσιάζουν ιδιότητες σχεδόν Νευτώνεια. Είτε λοιπόν μετρήσουμε το κινηματικό ιξώδες είτε το απόλυτο ιξώδες και το τεντώσουμε, δεν υπάρχει μεγάλη διαφορά.
2. Τα λάδια που παρουσιάζουν περισσότερες μη νευτώνειες ιδιότητες είναι:
Βελτιωμένα λιπαντικά (έλαια με πρόσθετα βελτίωσης του δείκτη ιξώδους)
Υποβαθμισμένο λάδι
Γαλακτώματα λαδιού, συμπεριλαμβανομένης της μέτριας μόλυνσης στερεών ή/και υγρών και της μεταφοράς αέρα, τα οποία όλα μπορούν να παράγουν γαλακτώματα.
3. Δεδομένου ότι οι μηχανικά εισαγόμενες δυνάμεις διάτμησης, αντί της βαρύτητας, επηρεάζουν τη ροή του λιπαντικού ρευστού σε μια μηχανή, μπορεί να υποστηριχθεί ότι η δοκιμή απόλυτου ιξώδους είναι καλύτερη μέθοδος προσδιορισμού του ιξώδους. Ωστόσο, είναι επίσης δίκαιο να υποθέσουμε ότι οποιοσδήποτε παράγοντας που επηρεάζει τις αλλαγές στο απόλυτο ιξώδες μπορεί επίσης να επηρεάσει τις αλλαγές στο κινηματικό ιξώδες.
Εφόσον μετράμε και διαμορφώνουμε μια μέθοδο μέτρησης (με κατάλληλη αναπαραγωγιμότητα), θα πρέπει να μπορούμε να έχουμε καλά μοτίβα στα δεδομένα. Παρόλο που κάνουμε κινηματικές μετρήσεις ιξώδους και γνωρίζουμε διαισθητικά ότι είναι λανθασμένες όσον αφορά το μηχάνημα, εξακολουθούν να είναι δημοφιλείς. Μείνετε λοιπόν σε μία μέθοδο. Σαν αστείο: Είναι καλύτερα να κάνεις λάθος συνέχεια παρά να έχεις δίκιο μερικές φορές.
4. Το κινηματικό ιξώδες είναι η κοινή μέθοδος μέτρησης και αναφοράς του ιξώδους στην ανάλυση χρησιμοποιημένων λιπαντικών, τουλάχιστον όσον αφορά τα περισσότερα εμπορικά εργαστήρια. Όπως αναφέρθηκε στην προηγούμενη παράγραφο, μπορεί να μην είναι η καλύτερη προσέγγιση, αλλά έχει γίνει η κυρίαρχη προσέγγιση λόγω του ιστορικού και της ευκολίας χρήσης.
5. Τα περισσότερα εμπορικά εργαστήρια θα χρησιμοποιήσουν ένα αυτοματοποιημένο ιξωδόμετρο για τη μέτρηση του κινηματικού ιξώδους. Τα περισσότερα εργαστηριακά όργανα πεδίου θα μετρήσουν το απόλυτο ιξώδες, αλλά το αναφέρουν ως κινηματικό ιξώδες χρησιμοποιώντας υποθέσεις πυκνότητας ρευστού και εκτελώντας κατάλληλους υπολογισμούς.
Αυτό συνήθως δεν αποτελεί πρόβλημα για τη λήψη αποτελεσμάτων τάσης, αλλά είναι σημαντικό να διασφαλιστεί ότι οι μετρήσεις ιξώδους εκτελούνται πάντα στην ίδια θερμοκρασία. Αυτή μπορεί να είναι θερμοκρασία δωματίου, αλλά πάντα βεβαιωθείτε ότι το λάδι είχε χρόνο να φτάσει σε θερμοκρασία δωματίου σε περιβάλλον ελεγχόμενο από το κλίμα πριν από τη δοκιμή.
Και μην προσπαθήσετε να συγκρίνετε τα αποτελέσματα του εμπορικού σας εργαστηρίου πετρελαίου με τα αποτελέσματα του εργαστηρίου πεδίου σας πολύ στενά. θα είναι διαφορετικά, αλλά αυτό συμβαίνει γιατί μετρούν διαφορετικά πράγματα. Θα πρέπει να υπάρχει κάποιος συσχετισμός, αλλά δεν θα είναι ακριβώς ισοδύναμοι.
Το ιξώδες θεωρείται συχνά η πιο σημαντική ιδιότητα ενός λιπαντικού. Επομένως, είναι επίσης σημαντικό να μπορούμε να το μετράμε και να το κατανοούμε. Ελπίζω ότι αυτό παρέχει μια σαφέστερη κατανόηση του θέματος.
