De to metodene for å måle og rapportere viskositet, kinematisk og absolutt (også kalt dynamisk), forårsaker ofte forvirring i hodet til de som ikke bruker dem regelmessig. I denne kolonnen vil jeg forklare forskjellene mellom dem og gi noen tips om hvordan du bruker dem på smøremidler.
absolutt viskositet
Absolutt viskositet er definert som en væskes motstand mot skjærkraft, eller væskens evne til å motstå deformasjon når en kraft påføres. Enkelt sagt, jo tykkere væsken er, jo mer energi tar det for å få den til å flyte. Strengt tatt er kinematisk viskositet definert som forholdet mellom absolutt viskositet og tetthet.
Tetthet er en egenskap avledet fra masse, og siden masse og vekt for praktiske formål er direkte proporsjonale hvor som helst på jordoverflaten, blir kinematisk viskositet ofte tolket som motstanden til en væske til å strømme under påvirkning av tyngdekraften.
Jeg liker å tenke på kinematisk viskositet som et spesielt tilfelle av absolutt viskositet. Skjærkreftene introdusert av tyngdekraften er faktisk veldig små sammenlignet med skjærkreftene som introduseres av den mekaniske interaksjonen mellom maskinkomponenter.
La oss illustrere denne forskjellen med et eksempel. Tenk deg at du har en krukke med honning og en krukke med vann på skrivebordet ditt. Krukkene er festet til bordet slik at de ikke kan bevege seg. Hvis du legger en skje i hver krukke og begynner å røre, introduserer du skjær i væsken.
Merk at disse kreftene ikke er forårsaket av tyngdekraften, så det du gjør er en absolutt viskositetstest. Det er klart at væsken med større motstand mot omrøring er honning, så vi kan konkludere med at den absolutte viskositeten til honningen er større enn den absolutte viskositeten til vann. Ta nå glassene, ta dem av bordet og hell dem til side.
All væsken vil strømme ut av tanken, i dette tilfellet blir kraften som forårsaker strømmen introdusert av tyngdekraften. Så vi gjorde nettopp en kinematisk viskositetstest, og som også viste at honning har en større kinematisk viskositet enn vann fordi den har mer motstand mot å strømme ut av glasset.
Viskositeten til en væske, enten kinematisk eller absolutt, endres avhengig av den målte temperaturen. Derfor skal temperaturen som viskositeten måles ved rapporteres.
KINEMATISK viskositet
Som en streng definisjon av bevegelsestilstanden, hvis tettheten til væsken er kjent, kan absolutt viskositet og kinematisk viskositet konverteres direkte. Dette forholdet kan uttrykkes som:
Absolutt viskositet=kinematisk viskositet x tetthet
Passende SI-enheter må brukes for å bruke denne formelen riktig.
Så langt har vi vist at både absolutte og kinematiske viskositetstester viser at honning er mer viskøs enn vann. La oss se på et annet eksempel.
Bruk to identiske krukker festet til bordet, fyll den ene med honning og den andre med majones. Utfør nå en absolutt viskositetstest ved å røre væsken. Testing vil vise at honning er en mer viskøs væske.
Snu glasset og gjør en kinematisk viskositetstest, som vil vise at majonesen nå er en mer viskøs væske (honning renner ut raskere enn majones). For det første hva er forklaringen på de forskjellige resultatene og for det andre hva er implikasjonene, i det minste når det gjelder maskinsmøremidler?
forskjell
For å forklare de forskjellige resultatene, må vi forstå de newtonske egenskapene til væsken. Hvis du relaterer viskositeten til en væske til mengden skjærkraft den opplever, viser noen væsker en viskositet som er uavhengig av mengden skjærkraft som påføres.
Disse kalles newtonske væsker, som honning er et godt eksempel på. Viskositetsfordelingen til noen væsker endres med mengden skjær som oppleves. Disse kalles ikke-newtonske væsker, majones er et eksempel.
Ikke-newtonske væsker viser høye viskositeter når skjærhastigheten er lav (kinematisk viskositetstest). Som med absolutt viskositetstesten, synker viskositeten til ikke-newtonske væsker når væsken skjæres sterkere.
hvorfor det er viktig
Så hva betyr dette for smøremidler?
1. De fleste smøremidler (se unntak nedenfor) har nesten Newtonske egenskaper. Så om vi måler kinematisk viskositet eller absolutt viskositet og trender den, er det ikke stor forskjell.
2. Oljer som viser flere ikke-newtonske egenskaper er:
Forbedrede smøremidler (oljer med viskositetsindeksforbedrende tilsetningsstoffer)
Nedbrutt olje
Oljeemulsjoner, inkludert moderat forurensning av faste stoffer og/eller væsker og luftinnblanding, som alle kan produsere emulsjoner.
3. Gitt at mekanisk innførte skjærkrefter, snarere enn tyngdekraft, påvirker strømmen av smørevæske i en maskin, kan det argumenteres for at absolutt viskositetstesting er en bedre metode for å bestemme viskositet. Imidlertid er det også rimelig å anta at enhver faktor som påvirker endringer i absolutt viskositet også kan påvirke endringer i kinematisk viskositet.
Så lenge vi måler og trender én målemetode (med passende reproduserbarhet) bør vi kunne få gode mønstre i dataene. Selv om vi gjør kinematiske viskositetsmålinger og vi intuitivt vet at de er feil når det gjelder maskinen, er de fortsatt populære. Så hold deg til én metode. Som en spøk: Det er bedre å ta feil hele tiden enn rett noen ganger.
4. Kinematisk viskositet er den vanlige metoden for å måle og rapportere viskositet i brukt smøremiddelanalyse, i hvert fall når det gjelder de fleste kommersielle laboratorier. Som nevnt i forrige avsnitt, er det kanskje ikke den beste tilnærmingen, men den har blitt den dominerende tilnærmingen på grunn av historie og brukervennlighet.
5. De fleste kommersielle laboratorier vil bruke et automatisert viskosimeter for å måle kinematisk viskositet. De fleste feltlaboratorieinstrumenter vil måle absolutt viskositet, men rapportere det som kinematisk viskositet ved å bruke væsketetthetsantakelser og utføre passende beregninger.
Dette er vanligvis ikke et problem for å få trendresultater, men det er viktig å sikre at viskositetsmålinger alltid utføres ved samme temperatur. Dette kan være romtemperatur, men sørg alltid for at oljen har rukket å nå romtemperatur i et klimakontrollert miljø før testing.
Og ikke prøv å sammenligne resultatene fra kommersielle petroleumslaboratorier med resultatene for feltlaboratorier for nært; de vil være forskjellige, men det er fordi de måler forskjellige ting. Det burde være en viss sammenheng, men de vil ikke være helt like.
Viskositet regnes ofte som den viktigste egenskapen til et smøremiddel. Derfor er det også viktig å kunne måle og forstå det. Jeg håper dette gir en klarere forståelse av emnet.
