การแปลงความหนืดจลนศาสตร์เป็นไดนามิก เคมีปิโตรเลียม ความหนืดกับความดัน

ใช้ตัวแปลงการแปลที่มีประโยชน์ ความหนืดจลนศาสตร์สู่ไดนามิกออนไลน์ เนื่องจากอัตราส่วนของจลนศาสตร์และ ความหนืดไดนามิกขึ้นอยู่กับความหนาแน่นจากนั้นจะต้องระบุเมื่อคำนวณในเครื่องคิดเลขด้านล่าง

ควรรายงานความหนาแน่นและความหนืดที่อุณหภูมิเดียวกัน

หากคุณตั้งค่าความหนาแน่นที่อุณหภูมิที่แตกต่างจากอุณหภูมิความหนืด จะมีข้อผิดพลาดบางอย่าง ซึ่งระดับจะขึ้นอยู่กับอิทธิพลของอุณหภูมิต่อการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของสารที่กำหนด

เครื่องคำนวณการแปลงค่าจลนศาสตร์เป็นความหนืดไดนามิก

ตัวแปลงช่วยให้คุณแปลงความหนืดด้วยขนาด ใน centistokes [cSt] ถึง centipoise [cP]. โปรดทราบว่าค่าตัวเลขของปริมาณที่มีขนาด [mm2/s] และ [cSt]สำหรับความหนืดจลนศาสตร์และ [cP] และ [mPa*s]สำหรับไดนามิกจะเท่ากันและไม่ต้องการการแปลเพิ่มเติม สำหรับมิติข้อมูลอื่น ให้ใช้ตารางด้านล่าง

ในการตรวจสอบความหนืดจลนศาสตร์ เครื่องวัดความหนืดจะถูกเลือกเพื่อให้เวลาการไหลของผลิตภัณฑ์น้ำมันอย่างน้อย 200 วินาที จากนั้นล้างและเช็ดให้แห้ง ตัวอย่างของผลิตภัณฑ์ที่จะทดสอบจะถูกกรองผ่านกระดาษกรอง ผลิตภัณฑ์หนืดจะถูกทำให้ร้อนถึง 50–100°C ก่อนการกรอง ในที่ที่มีน้ำอยู่ในผลิตภัณฑ์ จะทำให้แห้งด้วยโซเดียมซัลเฟตหรือเกลือแกงที่เป็นผลึกหยาบ ตามด้วยการกรอง อุณหภูมิที่ต้องการถูกตั้งค่าไว้ในอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิ ความถูกต้องแม่นยำของการรักษาอุณหภูมิที่เลือกนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง ดังนั้นจึงต้องติดตั้งเทอร์โมมิเตอร์เทอร์โมมิเตอร์เพื่อให้อ่างเก็บน้ำอยู่ที่ระดับกึ่งกลางของเส้นโลหิตฝอย viscometer โดยประมาณโดยจุ่มสเกลทั้งหมดพร้อมกัน มิฉะนั้น จะมีการแนะนำการแก้ไขคอลัมน์ปรอทที่ยื่นออกมาตามสูตร:

^T = Bh(T1 – T2)

• B - สัมประสิทธิ์ การขยายตัวทางความร้อน น้ำยาทำงานเครื่องวัดอุณหภูมิ:
  • สำหรับเทอร์โมมิเตอร์แบบปรอท - 0.00016
  • สำหรับแอลกอฮอล์ - 0.001
• h คือความสูงของคอลัมน์ที่ยื่นออกมาของสารทำงานของเทอร์โมมิเตอร์ซึ่งแสดงเป็นหน่วยของมาตราส่วนเทอร์โมมิเตอร์
• T1 - ตั้งอุณหภูมิในเทอร์โมสตัท, °C
• T2 คืออุณหภูมิอากาศแวดล้อมใกล้บริเวณตรงกลางของเสาที่ยื่นออกมา °C

การกำหนดเวลาหมดอายุซ้ำหลายครั้ง ตาม GOST 33-82 จำนวนการวัดจะถูกกำหนดขึ้นอยู่กับเวลาหมดอายุ: การวัดห้าครั้ง - โดยมีเวลาหมดอายุ 200 ถึง 300 วินาที สี่จาก 300 ถึง 600 วินาที และสามสำหรับเวลาหมดอายุมากกว่า 600 วินาที เมื่ออ่านค่าจำเป็นต้องตรวจสอบความคงตัวของอุณหภูมิและไม่มีฟองอากาศ
ในการคำนวณความหนืด ค่าเฉลี่ยเลขคณิตของเวลาในการไหลจะถูกกำหนด ในกรณีนี้ จะพิจารณาเฉพาะค่าที่อ่านได้ซึ่งแตกต่างกันไม่เกิน ± 0.3% สำหรับความแม่นยำ และ ± 0.5% สำหรับ การวัดทางเทคนิคจากค่าเฉลี่ยเลขคณิต

ความหนืดเป็นตัวกำหนด ความต้านทานภายในแรงของไหลซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อทำให้ของไหลนี้ไหล ความหนืดมีสองประเภท - สัมบูรณ์และจลนศาสตร์ อันแรกมักใช้ในเครื่องสำอาง ยา และการปรุงอาหาร และอันที่สองมักใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์

ความหนืดสัมบูรณ์และความหนืดจลนศาสตร์

ความหนืดสัมบูรณ์ของเหลวหรือที่เรียกว่าไดนามิกวัดความต้านทานต่อแรงที่ทำให้ไหล มันถูกวัดโดยไม่คำนึงถึงคุณสมบัติของสาร ความหนืดจลนศาสตร์ในทางตรงกันข้ามขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของสาร เพื่อกำหนดความหนืดจลนศาสตร์ ความหนืดสัมบูรณ์จะถูกหารด้วยความหนาแน่นของของเหลวนั้น

ความหนืดจลนศาสตร์ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของของเหลว ดังนั้น นอกจากความหนืดนั้นเองแล้ว ยังจำเป็นต้องระบุที่อุณหภูมิที่ของเหลวได้มาซึ่งความหนืดดังกล่าว ความหนืดของน้ำมันเครื่องมักจะวัดที่ 40° C (104° F) และ 100° C (212° F) ระหว่างการเปลี่ยนถ่ายน้ำมันเครื่องในรถยนต์ ช่างยนต์มักจะใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติของน้ำมันเพื่อให้มีความหนืดน้อยลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ตัวอย่างเช่น การลบ จำนวนเงินสูงสุดน้ำมันจากเครื่องยนต์จะถูกอุ่นก่อนจึงทำให้น้ำมันไหลออกได้ง่ายขึ้นและเร็วขึ้น

ของไหลของนิวตันและของไหลที่ไม่ใช่ของนิวตัน

ความหนืดจะแตกต่างกันไปตามประเภทของของเหลว มีสองประเภท - ของไหลของนิวตันและไม่ใช่ของนิวตัน ของเหลวของนิวตันเป็นของเหลวที่มีความหนืดเปลี่ยนแปลงโดยไม่คำนึงถึงแรงที่ทำให้เสียรูป ของเหลวอื่นๆ ทั้งหมดไม่ใช่นิวตัน น่าสนใจตรงที่มันเสียรูปด้วย ความเร็วต่างกันขึ้นอยู่กับแรงเฉือน กล่าวคือ การเสียรูปเกิดขึ้นมากกว่าหรือตรงกันข้าม ความเร็วช้าลงขึ้นอยู่กับสารและแรงที่กดบนของเหลว ความหนืดยังขึ้นอยู่กับการเสียรูปนี้ด้วย

ซอสมะเขือเทศ - ตัวอย่างคลาสสิกของเหลวที่ไม่ใช่นิวตัน ขณะที่อยู่ในขวด แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะเอามันออกด้วยแรงเพียงเล็กน้อย ในทางกลับกัน หากเราใช้แรงมาก เช่น เราเริ่มเขย่าขวดแรงๆ ซอสมะเขือเทศก็จะไหลออกจากขวดได้ง่าย ดังนั้นความเครียดที่มากจะทำให้ซอสมะเขือเทศเป็นของเหลว และของไหลขนาดเล็กแทบไม่มีผลกระทบต่อความลื่นไหลของมัน คุณสมบัตินี้มีลักษณะเฉพาะของของไหลที่ไม่ใช่ของนิวตัน

ในทางกลับกัน ของเหลวอื่นๆ ที่ไม่ใช่ของนิวตันจะมีความหนืดมากขึ้นเมื่อความเครียดเพิ่มขึ้น ตัวอย่างของของเหลวดังกล่าวคือส่วนผสมของแป้งและน้ำ คนสามารถวิ่งผ่านสระที่เต็มไปด้วยมันได้อย่างปลอดภัย แต่จะเริ่มจมถ้าเขาหยุด นี่เป็นเพราะในกรณีแรกแรงที่กระทำต่อของไหลนั้นมากกว่าในวินาที มีของไหลที่ไม่ใช่ของนิวตันที่มีคุณสมบัติอื่นๆ - ตัวอย่างเช่น ความหนืดจะแปรผันไม่เฉพาะในนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณความเครียดทั้งหมดเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับเวลาที่แรงกระทำต่อของเหลวด้วย ตัวอย่างเช่น หากความเครียดโดยรวมเกิดจากแรงที่มากกว่าและกระทำต่อร่างกายในช่วงเวลาสั้นๆ แทนที่จะกระจายในระยะเวลานานโดยใช้แรงน้อยลง ของเหลว เช่น น้ำผึ้ง จะมีความหนืดน้อยลง กล่าวคือถ้าคนน้ำผึ้งมากก็จะหนืดน้อยลงเมื่อเทียบกับการกวนด้วยกำลังน้อยแต่จะใช้เวลานานกว่า

ความหนืดและการหล่อลื่นในงานวิศวกรรม

ความหนืดเป็นคุณสมบัติสำคัญของของเหลวที่ใช้ใน ชีวิตประจำวัน. วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาความลื่นไหลของของเหลวเรียกว่า รีโอโลยี (rheology) และครอบคลุมหัวข้อต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์นี้ รวมถึงความหนืด เนื่องจากความหนืดส่งผลโดยตรงต่อความลื่นไหลของสารต่างๆ รีโอโลยีศึกษาทั้งของไหลของนิวตันและไม่ใช่ของนิวตัน

ตัวบ่งชี้ความหนืดของน้ำมันเครื่อง

การผลิตน้ำมันเครื่องเกิดขึ้นด้วยการปฏิบัติตามกฎและสูตรอย่างเคร่งครัด เพื่อให้ความหนืดของน้ำมันนี้ตรงตามที่ต้องการในสถานการณ์ที่กำหนด ก่อนขาย ผู้ผลิตจะควบคุมคุณภาพของน้ำมัน และช่างในตัวแทนจำหน่ายรถยนต์จะตรวจสอบความหนืดของน้ำมันก่อนเทลงในเครื่องยนต์ ในทั้งสองกรณี การวัดจะดำเนินการแตกต่างกัน ในการผลิตน้ำมัน มักวัดความหนืดจลนศาสตร์ และกลศาสตร์จะวัดความหนืดสัมบูรณ์ แล้วแปลงเป็นจลนศาสตร์ ในกรณีนี้จะใช้อุปกรณ์วัดต่างๆ สิ่งสำคัญคือต้องทราบความแตกต่างระหว่างการวัดเหล่านี้และต้องไม่สับสนความหนืดจลนศาสตร์กับความหนืดสัมบูรณ์ เนื่องจากไม่เหมือนกัน

สำหรับการวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้น ผู้ผลิต น้ำมันเครื่องชอบที่จะใช้ความหนืดจลนศาสตร์ เครื่องวัดความหนืดจลนศาสตร์ยังมีราคาถูกกว่าเครื่องวัดความหนืดสัมบูรณ์อีกด้วย

สำหรับรถยนต์ ความหนืดของน้ำมันเครื่องในเครื่องยนต์ต้องถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญมาก เพื่อให้ชิ้นส่วนรถยนต์มีอายุการใช้งานยาวนานที่สุด ต้องลดแรงเสียดทานให้มากที่สุด การทำเช่นนี้ถูกปกคลุมด้วยชั้นหนา น้ำมันเครื่อง. น้ำมันต้องมีความหนืดเพียงพอที่จะคงอยู่บนพื้นผิวที่ถูให้นานที่สุด ในทางกลับกัน จะต้องเป็นของเหลวเพียงพอที่จะผ่านทางเดินน้ำมันโดยไม่ทำให้อัตราการไหลลดลงอย่างเห็นได้ชัด แม้แต่ใน สภาพอากาศหนาวเย็น. นั่นคือแม้ในขณะที่ อุณหภูมิต่ำ Ah น้ำมันไม่ควรหนืดมาก นอกจากนี้ หากน้ำมันมีความหนืดมากเกินไป ความเสียดทานระหว่างชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวก็จะสูง ซึ่งจะส่งผลให้การสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น

น้ำมันเครื่องเป็นส่วนผสมของน้ำมันและสารเติมแต่งต่างๆ เช่น แอนตี้โฟม และ สารเติมแต่งผงซักฟอก. ดังนั้นการรู้ความหนืดของน้ำมันเองจึงไม่เพียงพอ นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องทราบความหนืดสุดท้ายของผลิตภัณฑ์และหากจำเป็นให้เปลี่ยนหากไม่เป็นไปตามมาตรฐานที่ยอมรับ

เปลี่ยนถ่ายน้ำมันเครื่อง

เมื่อใช้งาน เปอร์เซ็นต์ของสารเติมแต่งในน้ำมันเครื่องจะลดลงและตัวน้ำมันเองก็สกปรก เมื่อการปนเปื้อนสูงเกินไปและสารเติมแต่งที่เติมเข้าไปถูกเผาไหม้ออก น้ำมันจะใช้ไม่ได้จึงต้องเปลี่ยนเป็นประจำ หากไม่เสร็จ สิ่งสกปรกอาจอุดตันได้ ช่องน้ำมัน. ความหนืดของน้ำมันจะเปลี่ยนและไม่เป็นไปตามมาตรฐานทำให้ ปัญหาต่างๆเช่น ท่อน้ำมันอุดตัน ร้านซ่อมและผู้ผลิตน้ำมันบางแห่งแนะนำให้เปลี่ยนถ่ายน้ำมันเครื่องทุกๆ 5,000 กิโลเมตร (3,000 ไมล์) แต่ผู้ผลิตรถยนต์และช่างซ่อมรถยนต์บางรายกล่าวว่าการเปลี่ยนถ่ายน้ำมันเครื่องทุกๆ 8,000 ถึง 24,000 กิโลเมตร (5,000 ถึง 15,000 ไมล์) ก็เพียงพอแล้วหากรถอยู่ในสภาพที่ดีและอยู่ในสภาพดี สภาพดี. การเปลี่ยนทุกๆ 5 000 กิโลเมตรเหมาะสำหรับเครื่องยนต์รุ่นเก่า และตอนนี้คำแนะนำในเรื่องนี้ เปลี่ยนบ่อยน้ำมัน - การแสดงผาดโผน,บังคับเอาใจคนชอบรถซื้อ น้ำมันมากขึ้นและใช้บริการ ศูนย์บริการบ่อยเกินความจำเป็นจริงๆ

เมื่อการออกแบบเครื่องยนต์ดีขึ้น ระยะทางที่รถสามารถเดินทางได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนถ่ายน้ำมันเครื่องก็เช่นกัน ดังนั้นเพื่อตัดสินใจว่าเมื่อใดควรเทน้ำมันใหม่ลงในรถ ให้ทำตามคำแนะนำในคู่มือการใช้งานหรือเว็บไซต์ของผู้ผลิตรถยนต์ ในบางส่วน ยานพาหนะอา มีการติดตั้งเซ็นเซอร์ที่ตรวจสอบสภาพของน้ำมันด้วย - พวกมันยังใช้งานได้สะดวก

วิธีการเลือกน้ำมันเครื่องที่เหมาะสม

เพื่อไม่ให้ผิดพลาดกับการเลือกความหนืดเมื่อเลือกน้ำมันคุณต้องคำนึงถึงสภาพอากาศและสภาพที่ต้องการ น้ำมันบางชนิดได้รับการออกแบบมาให้ทำงานในสภาพอากาศหนาวเย็นหรือในสภาพอากาศร้อนในทางตรงกันข้าม และบางชนิดก็ใช้งานได้ดีในทุกสภาพอากาศ น้ำมันยังแบ่งออกเป็นสารสังเคราะห์ แร่ธาตุ และน้ำมันผสม หลังประกอบด้วยส่วนผสมของแร่ธาตุและส่วนประกอบสังเคราะห์ น้ำมันที่แพงที่สุดคือน้ำมันสังเคราะห์ และน้ำมันแร่ที่ถูกที่สุดคือน้ำมันแร่ เนื่องจากมีราคาถูกกว่าในการผลิต น้ำมันเครื่องสังเคราะห์กำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าและความหนืดยังคงเท่าเดิมในช่วงอุณหภูมิที่หลากหลาย เมื่อซื้อน้ำมันเครื่องสังเคราะห์ สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบว่าตัวกรองของคุณมีอายุการใช้งานยาวนานเท่ากับน้ำมันเครื่องหรือไม่

การเปลี่ยนแปลงความหนืดของน้ำมันเครื่องเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเกิดขึ้นใน น้ำมันต่างๆต่างกันและการพึ่งพาอาศัยกันนี้แสดงโดยดัชนีความหนืดซึ่งมักจะระบุไว้บนบรรจุภัณฑ์ ดัชนีเท่ากับศูนย์ - สำหรับน้ำมัน ความหนืดขึ้นอยู่กับอุณหภูมิมากที่สุด ความหนืดน้อยได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิยิ่งดี ซึ่งเป็นเหตุผลที่ผู้ขับขี่ชอบน้ำมันที่มีดัชนีความหนืดสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพอากาศหนาวเย็นซึ่งความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเครื่องยนต์ที่ร้อนและอากาศเย็นมีขนาดใหญ่มาก บน ช่วงเวลานี้ดัชนีความหนืด น้ำมันเครื่องสังเคราะห์สูงกว่าแร่ธาตุ น้ำมันผสมอยู่ตรงกลาง

เพื่อให้ความหนืดของน้ำมันไม่เปลี่ยนแปลงอีกต่อไป กล่าวคือ เพื่อเพิ่มดัชนีความหนืด สารเติมแต่งต่างๆ มักจะถูกเติมลงในน้ำมัน สารเติมแต่งเหล่านี้มักหมดไฟก่อนวันเปลี่ยนถ่ายน้ำมันเครื่องที่แนะนำ ซึ่งหมายความว่าน้ำมันจะใช้งานได้น้อยลง ผู้ขับขี่ที่ใช้น้ำมันที่มีสารเติมแต่งเหล่านี้จะต้องตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอว่าความเข้มข้นของสารเติมแต่งเหล่านี้ในน้ำมันเพียงพอหรือไม่ หรือเปลี่ยนน้ำมันบ่อย หรือพึงพอใจกับน้ำมันที่มีคุณสมบัติลดลง นั่นคือน้ำมันที่มีดัชนีความหนืดสูงไม่เพียงแต่มีราคาแพง แต่ยังต้องมีการตรวจสอบอย่างต่อเนื่องด้วย

น้ำมันสำหรับยานยนต์และกลไกอื่นๆ

ข้อกำหนดด้านความหนืดของน้ำมันสำหรับยานพาหนะอื่นๆ มักจะเหมือนกับ น้ำมันเครื่องรถยนต์แต่บางครั้งก็แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ข้อกำหนดสำหรับน้ำมันที่ใช้สำหรับ โซ่จักรยาน, อื่นๆ. เจ้าของจักรยานมักจะต้องเลือกระหว่างน้ำมันบางๆ ที่นำไปใช้กับโซ่ได้ง่าย เช่น สเปรย์ฉีดสเปรย์ หรือน้ำมันหนาที่เกาะติดกับโซ่ได้ดี น้ำมันหนืดช่วยลดแรงเสียดทานได้อย่างมีประสิทธิภาพและไม่ถูกชะล้างออกจากโซ่เมื่อฝนตก แต่จะสกปรกอย่างรวดเร็ว เนื่องจากฝุ่น หญ้าแห้ง และสิ่งสกปรกอื่นๆ เข้าไปในโซ่เปิด น้ำมันแบบบางไม่มีปัญหาเหล่านี้ แต่ต้องใช้ซ้ำบ่อยๆ และบางครั้งนักปั่นจักรยานที่ไม่ตั้งใจหรือไม่มีประสบการณ์ก็ไม่รู้เรื่องนี้ และทำให้โซ่และเฟืองเสียหาย

การวัดความหนืด

ในการวัดความหนืดจะใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่ารีโอมิเตอร์หรือเครื่องวัดความหนืด แบบแรกใช้สำหรับของเหลวที่มีความหนืดแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม ในขณะที่ชนิดหลังใช้ได้กับของเหลวทุกชนิด รีโอมิเตอร์บางตัวเป็นทรงกระบอกที่หมุนอยู่ภายในอีกกระบอกหนึ่ง พวกเขาวัดแรงที่ของเหลวในกระบอกสูบด้านนอกหมุนกระบอกสูบด้านใน ในรีโอมิเตอร์อื่น ๆ ของเหลวจะถูกเทลงบนจานวางกระบอกสูบและวัดแรงที่ของเหลวกระทำต่อกระบอกสูบ มีรีโอมิเตอร์ประเภทอื่น ๆ แต่หลักการทำงานของมันคล้ายกัน - วัดแรงที่ของเหลวกระทำต่อองค์ประกอบที่เคลื่อนที่ของอุปกรณ์นี้

Viscometers วัดความต้านทานของของเหลวที่เคลื่อนที่ภายใน เครื่องมือวัด. เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ของเหลวจะถูกผลักผ่านท่อบาง ๆ (เส้นเลือดฝอย) และวัดความต้านทานของของเหลวต่อการเคลื่อนที่ผ่านท่อ ความต้านทานนี้สามารถพบได้โดยการวัดเวลาที่ของเหลวใช้ในการเคลื่อนที่ในระยะทางที่กำหนดในท่อ เวลาจะถูกแปลงเป็นความหนืดโดยใช้การคำนวณหรือตารางที่มีอยู่ในเอกสารประกอบสำหรับแต่ละอุปกรณ์

ความหนืดเป็นค่าคงที่ทางกายภาพที่สำคัญที่สุด คุณสมบัติการดำเนินงานบ้านหม้อไอน้ำและ น้ำมันดีเซล, น้ำมันปิโตรเลียม และผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง ค่าความหนืดใช้เพื่อตัดสินความเป็นไปได้ของการทำให้เป็นละอองและความสามารถในการสูบของน้ำมันและผลิตภัณฑ์น้ำมัน

มีความหนืดแบบไดนามิก จลนศาสตร์ แบบมีเงื่อนไข และมีประสิทธิภาพ (โครงสร้าง)

ความหนืดแบบไดนามิก (สัมบูรณ์) [μ ], หรือ แรงเสียดทานภายในเป็นคุณสมบัติของของไหลจริงในการต้านทานแรงเฉือน เห็นได้ชัดว่าคุณสมบัตินี้ปรากฏขึ้นเมื่อของเหลวเคลื่อนที่ ความหนืดไดนามิกในระบบ SI วัดเป็น [N·s/m 2 ] นี่คือความต้านทานที่ของเหลวกระทำในระหว่างการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของสองชั้นที่มีพื้นผิว 1 ม. 2 ซึ่งอยู่ห่างจากกัน 1 ม. และเคลื่อนที่ภายใต้การกระทำของแรงภายนอก 1 นิวตันที่ความเร็ว 1 ม. / วินาที เมื่อพิจารณาว่า 1 N/m 2 = 1 Pa ความหนืดไดนามิกมักแสดงเป็น [Pa s] หรือ [mPa s] ในระบบ CGS (CGS) มิติของความหนืดไดนามิกคือ [dyn·s/m 2 ] หน่วยนี้เรียกว่าการทรงตัว (1 P = 0.1 Pa s)

ปัจจัยการแปลงสำหรับการคำนวณไดนามิก [ μ ] ความหนืด

ความหนืดจลนศาสตร์ [ν ] คือค่าเท่ากับอัตราส่วนความหนืดไดนามิกของของไหล [ μ ] ถึงความหนาแน่น [ ρ ] ที่อุณหภูมิเท่ากัน: ν = μ/ρ หน่วยของความหนืดจลนศาสตร์คือ [m 2 /s] - ความหนืดจลนศาสตร์ของของเหลวดังกล่าว ความหนืดแบบไดนามิกคือ 1 N s / m 2 และความหนาแน่น 1 kg / m 3 (N \u003d kg m / s 2). ในระบบ CGS ความหนืดจลนศาสตร์แสดงเป็น [ซม. 2 / วินาที] หน่วยนี้เรียกว่าสโต๊ค (1 St = 10 -4 m 2 / s; 1 cSt = 1 mm 2 / s)

ปัจจัยการแปลงสำหรับการคำนวณจลนศาสตร์ [ ν ] ความหนืด

น้ำมันและผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมมักมีลักษณะเฉพาะ ความหนืดตามเงื่อนไขซึ่งนำมาเป็นอัตราส่วนของเวลาไหลออกผ่านรูที่สอบเทียบของน้ำมันความหนืดมาตรฐาน 200 มล. ที่อุณหภูมิที่กำหนด [ t] เมื่อสิ้นสุดน้ำกลั่น 200 มล. ที่อุณหภูมิ 20°C ความหนืดเล็กน้อยที่อุณหภูมิ [ t] หมายถึง ป้ายหวู่ฮั่นและแสดงเป็นจำนวนองศาทั่วไป

ความหนืดสัมพัทธ์วัดเป็นองศา VU (°VU) (หากทำการทดสอบในเครื่องวัดความหนืดมาตรฐานตาม GOST 6258-85) วินาทีของ Saybolt และวินาทีของ Redwood (หากทำการทดสอบกับเครื่องวัดความหนืดของ Saybolt และ Redwood)

คุณสามารถถ่ายโอนความหนืดจากระบบหนึ่งไปยังอีกระบบหนึ่งโดยใช้โนโมแกรม

ในระบบที่กระจายตัวของปิโตรเลียม ภายใต้เงื่อนไขบางประการ ตรงกันข้ามกับของเหลวของนิวตัน ความหนืดเป็นตัวแปรที่ขึ้นอยู่กับการไล่ระดับของอัตราเฉือน ในกรณีเหล่านี้ น้ำมันและผลิตภัณฑ์น้ำมันมีลักษณะความหนืดที่มีประสิทธิภาพหรือเชิงโครงสร้าง:

สำหรับไฮโดรคาร์บอน ความหนืดจะขึ้นอยู่กับ องค์ประกอบทางเคมี: เพิ่มขึ้นตามน้ำหนักโมเลกุลและจุดเดือดที่เพิ่มขึ้น การมีอยู่ของกิ่งข้างในโมเลกุลของอัลเคนและแนฟทีน และการเพิ่มขึ้นของจำนวนรอบยังเพิ่มความหนืดอีกด้วย สำหรับ กลุ่มต่างๆความหนืดของไฮโดรคาร์บอนเพิ่มขึ้นในซีรีย์ แอลเคน - อารีน - ไซเคลน

ในการกำหนดความหนืดจะใช้เครื่องมือมาตรฐานพิเศษ - เครื่องวัดความหนืดซึ่งแตกต่างกันในหลักการทำงาน

ความหนืดจลนศาสตร์ถูกกำหนดสำหรับผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมและน้ำมันที่มีความหนืดต่ำและมีความหนืดต่ำโดยใช้เครื่องวัดความหนืดของเส้นเลือดฝอยซึ่งการทำงานจะขึ้นอยู่กับการไหลของของเหลวผ่านเส้นเลือดฝอยตาม GOST 33-2000 และ GOST 1929-87 (ประเภทความหนืด VPZh, Pinkevich เป็นต้น)

สำหรับผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมที่มีความหนืด ความหนืดสัมพัทธ์จะถูกวัดในเครื่องวัดความหนืด เช่น VU, Engler เป็นต้น การไหลออกของของเหลวในเครื่องวัดความหนืดเหล่านี้เกิดขึ้นผ่านรูที่สอบเทียบตาม GOST 6258-85

มีความสัมพันธ์เชิงประจักษ์ระหว่างค่าของ° VU ธรรมดาและความหนืดจลนศาสตร์:

ความหนืดของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมที่มีโครงสร้างที่มีความหนืดมากที่สุดถูกกำหนดโดยเครื่องวัดความหนืดแบบหมุนตาม GOST 1929-87 วิธีการนี้ใช้การวัดแรงที่ต้องใช้ในการหมุนกระบอกในที่สัมพันธ์กับกระบอกด้านนอกเมื่อเติมช่องว่างระหว่างพวกมันด้วยของเหลวทดสอบที่อุณหภูมิ t.

นอกจากวิธีมาตรฐานในการกำหนดความหนืดแล้ว บางครั้งยังใช้วิธีที่ไม่ได้มาตรฐานในงานวิจัย โดยยึดตามการวัดความหนืดตามเวลาที่ลูกบอลสอบเทียบตกลงระหว่างเครื่องหมายหรือโดยเวลาการสลายตัวของการสั่นสะเทือนของวัตถุที่เป็นของแข็งในของเหลวทดสอบ (Geppler, Gurvich viscometers เป็นต้น)

ในวิธีมาตรฐานทั้งหมดที่อธิบายไว้ ความหนืดจะถูกกำหนดอย่างเคร่งครัด อุณหภูมิคงที่เนื่องจากความหนืดเปลี่ยนไปอย่างมากตามการเปลี่ยนแปลง

ความหนืดกับอุณหภูมิ

ความหนืดของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเป็นอย่างมาก ลักษณะสำคัญทั้งในเทคโนโลยีการกลั่นน้ำมัน (การสูบ การแลกเปลี่ยนความร้อน การตกตะกอน ฯลฯ) และการใช้ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมเชิงพาณิชย์ (การระบายน้ำ การสูบ การกรอง การหล่อลื่นพื้นผิวเสียดทาน ฯลฯ)

เมื่ออุณหภูมิลดลง ความหนืดจะเพิ่มขึ้น รูปภาพแสดงกราฟความหนืดเทียบกับกราฟอุณหภูมิของน้ำมันหล่อลื่นต่างๆ

โดยทั่วไปสำหรับตัวอย่างน้ำมันทั้งหมดคือการมีอยู่ของบริเวณอุณหภูมิซึ่งมีความหนืดเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

มีสูตรต่างๆ มากมายในการคำนวณความหนืดตามฟังก์ชันของอุณหภูมิ แต่สูตรที่ใช้บ่อยที่สุดคือสูตรเชิงประจักษ์ของวอลเตอร์:

หาลอการิทึมของนิพจน์นี้สองครั้ง เราจะได้:

ตามสมการนี้ E. G. Semenido ได้คอมไพล์โนโมแกรมบนแกน abscissa ซึ่งเพื่อความสะดวกในการใช้งาน อุณหภูมิจะถูกพล็อต และจุดความหนืดบนแกนพิกัด

เมื่อใช้โนโมแกรม คุณสามารถค้นหาความหนืดของผลิตภัณฑ์น้ำมันได้ที่อุณหภูมิใดก็ตาม หากทราบความหนืดที่อุณหภูมิอื่นอีกสองอุณหภูมิ ในกรณีนี้ ค่าของความหนืดที่ทราบจะเชื่อมต่อกันด้วยเส้นตรงและดำเนินต่อไปจนกว่าจะตัดกับเส้นอุณหภูมิ จุดตัดกับมันสอดคล้องกับความหนืดที่ต้องการ โนโมแกรมเหมาะสำหรับกำหนดความหนืดของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมเหลวทุกประเภท

สำหรับน้ำมันหล่อลื่นปิโตรเลียม ในระหว่างการทำงานนั้น ความหนืดจะต้องขึ้นอยู่กับอุณหภูมิให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เป็นสิ่งสำคัญมากในระหว่างการทำงาน เนื่องจากจะทำให้มั่นใจถึงคุณสมบัติการหล่อลื่นที่ดีของน้ำมันในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง กล่าวคือ ตามสูตรวอลเตอร์ นี่หมายความว่า สำหรับน้ำมันหล่อลื่น ยิ่งค่าสัมประสิทธิ์ B ต่ำ คุณภาพของน้ำมันก็จะยิ่งสูงขึ้น คุณสมบัติของน้ำมันนี้เรียกว่า ดัชนีความหนืดซึ่งเป็นหน้าที่ขององค์ประกอบทางเคมีของน้ำมัน สำหรับไฮโดรคาร์บอนหลายชนิด ความหนืดจะแปรผันตามอุณหภูมิในลักษณะต่างๆ การพึ่งพาอาศัยกันที่ชันที่สุด (ค่า B มาก) สำหรับอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนและที่เล็กที่สุด - สำหรับอัลเคน สารแนฟเทนิกไฮโดรคาร์บอนใกล้เคียงกับอัลเคนในแง่นี้

มีอยู่ วิธีการต่างๆการกำหนดดัชนีความหนืด (VI)

ในรัสเซีย VI ถูกกำหนดโดยค่าความหนืดจลนศาสตร์สองค่าที่ 50 และ 100°C (หรือที่ 40 และ 100°C - ตามตารางพิเศษของคณะกรรมการมาตรฐานแห่งรัฐ)

เมื่อทำการรับรองน้ำมัน IV จะคำนวณตาม GOST 25371-97 ซึ่งกำหนดค่านี้โดยความหนืดที่ 40 และ 100°C ตามวิธีนี้ตาม GOST (สำหรับน้ำมันที่มี VI น้อยกว่า 100) ดัชนีความหนืดจะถูกกำหนดโดยสูตร:

สำหรับน้ำมันทั้งหมดที่มี วี 100 ν, วี 1และ วี 3) ถูกกำหนดตามตาราง GOST 25371-97 ตาม วี 40และ วี 100 น้ำมันนี้. ถ้าน้ำมันมีความหนืดมากขึ้น ( วี 100> 70 mm 2 /s) จากนั้นปริมาณที่รวมอยู่ในสูตรจะถูกกำหนดโดยสูตรพิเศษที่ให้ไว้ในมาตรฐาน

การกำหนดดัชนีความหนืดจากโนโมแกรมทำได้ง่ายกว่ามาก

โนโมแกรมที่สะดวกยิ่งขึ้นสำหรับการค้นหาดัชนีความหนืดได้รับการพัฒนาโดย G.V. Vinogradov คำจำกัดความของ VI จะลดลงตามค่าความหนืดที่ทราบที่อุณหภูมิสองระดับด้วยเส้นตรง จุดตัดของเส้นเหล่านี้สอดคล้องกับดัชนีความหนืดที่ต้องการ

ดัชนีความหนืดเป็นค่าที่ยอมรับโดยทั่วไปซึ่งรวมอยู่ในมาตรฐานน้ำมันในทุกประเทศทั่วโลก ข้อเสียของดัชนีความหนืดคือแสดงลักษณะการทำงานของน้ำมันในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 37.8 ถึง 98.8°C เท่านั้น

นักวิจัยหลายคนสังเกตเห็นว่าความหนาแน่นและความหนืดของน้ำมันหล่อลื่นในระดับหนึ่งสะท้อนถึงองค์ประกอบของไฮโดรคาร์บอน มีการเสนอตัวบ่งชี้ที่สอดคล้องกันซึ่งเชื่อมโยงความหนาแน่นและความหนืดของน้ำมันและเรียกว่าค่าคงที่มวลความหนืด (VMC) ค่าคงที่ความหนืดและมวลสามารถคำนวณได้จากสูตรของ Yu. A. Pinkevich:

ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของน้ำมัน VMK ค่าได้ตั้งแต่ 0.75 ถึง 0.90 และยิ่งน้ำมัน VMK สูง ดัชนีความหนืดก็จะยิ่งต่ำลง

ในบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ น้ำมันหล่อลื่นได้โครงสร้างที่มีลักษณะเฉพาะโดยความแข็งแรงของผลผลิต, ความเป็นพลาสติก, ไทโซโทรปี หรือความผิดปกติด้านความหนืดที่มีอยู่ในระบบที่กระจัดกระจาย ผลลัพธ์ของการกำหนดความหนืดของน้ำมันดังกล่าวขึ้นอยู่กับการผสมเชิงกลเบื้องต้น ตลอดจนอัตราการไหล หรือปัจจัยทั้งสองในเวลาเดียวกัน น้ำมันที่มีโครงสร้างเช่นเดียวกับระบบปิโตรเลียมที่มีโครงสร้างอื่นๆ ไม่เป็นไปตามกฎหมายการไหลของของไหลของนิวตัน ซึ่งการเปลี่ยนแปลงความหนืดควรขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเท่านั้น

น้ำมันที่มีโครงสร้างไม่แตกหักจะมีความหนืดสูงกว่าหลังจากถูกทำลายอย่างมีนัยสำคัญ หากความหนืดของน้ำมันดังกล่าวลดลงโดยการทำลายโครงสร้าง โครงสร้างนี้ในสภาวะสงบจะได้รับการฟื้นฟูและความหนืดจะกลับคืนสู่ค่าเดิม ความสามารถของระบบในการฟื้นฟูโครงสร้างตามธรรมชาติเรียกว่า thixotropy. ด้วยการเพิ่มขึ้นของความเร็วการไหลที่แม่นยำยิ่งขึ้นการไล่ระดับความเร็ว (ส่วนโค้ง 1) โครงสร้างจะถูกทำลายและดังนั้นความหนืดของสารจึงลดลงและถึงค่าต่ำสุดที่แน่นอน ความหนืดต่ำสุดนี้ยังคงอยู่ที่ระดับเดียวกันแม้ว่าจะมีการไล่ระดับความเร็วเพิ่มขึ้นในภายหลัง (ส่วนที่ 2) จนกระทั่งมีการไหลแบบปั่นป่วนปรากฏขึ้น หลังจากนั้นความหนืดจะเพิ่มขึ้นอีกครั้ง (ส่วนที่ 3)

ความหนืดกับความดัน

ความหนืดของของเหลว รวมถึงผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม ขึ้นอยู่กับแรงดันภายนอก การเปลี่ยนความหนืดของน้ำมันด้วยแรงดันที่เพิ่มขึ้นนั้นมีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างมาก เนื่องจากแรงดันสูงอาจเกิดขึ้นได้ในหน่วยแรงเสียดทานบางหน่วย

การพึ่งพาความหนืดของแรงดันของน้ำมันบางชนิดนั้นแสดงให้เห็นโดยกราฟ ความหนืดของน้ำมันที่มีแรงดันเพิ่มขึ้นจะเปลี่ยนไปตามพาราโบลา ภายใต้ความกดดัน Rมันสามารถแสดงโดยสูตร:

ในน้ำมันปิโตรเลียม ความหนืดของพาราฟินิกไฮโดรคาร์บอนเปลี่ยนแปลงน้อยที่สุดด้วยแรงดันที่เพิ่มขึ้นและแนฟเทนิกและอะโรมาติกเพิ่มขึ้นเล็กน้อย ความหนืดของผลิตภัณฑ์น้ำมันที่มีความหนืดสูงจะเพิ่มขึ้นตามแรงดันที่เพิ่มขึ้นมากกว่าความหนืดของผลิตภัณฑ์ที่มีความหนืดต่ำ ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น ความหนืดก็จะยิ่งเปลี่ยนแปลงน้อยลงตามแรงดันที่เพิ่มขึ้น

ที่ความดัน 500 - 1,000 MPa ความหนืดของน้ำมันจะเพิ่มขึ้นมากจนสูญเสียคุณสมบัติของเหลวและกลายเป็นมวลพลาสติก

เพื่อตรวจสอบความหนืดของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมที่ความดันสูง D.E. Mapston เสนอสูตร:

จากสมการนี้ D.E. Mapston ได้พัฒนา nomogram โดยใช้ปริมาณที่ทราบ เช่น ν 0 และ Rเชื่อมต่อกันด้วยเส้นตรงและได้ค่าที่อ่านได้ในระดับที่สาม

ความหนืดของสารผสม

เมื่อผสมน้ำมัน มักจำเป็นต้องกำหนดความหนืดของสารผสม จากการทดลองแสดงให้เห็นว่าการเติมคุณสมบัติจะปรากฏเฉพาะในส่วนผสมของสององค์ประกอบที่มีความหนืดคล้ายกันมาก ด้วยความหนืดที่แตกต่างกันมากของผลิตภัณฑ์น้ำมันผสม ตามกฎแล้ว ความหนืดจะน้อยกว่าที่คำนวณตามกฎการผสม ความหนืดของส่วนผสมของน้ำมันโดยประมาณสามารถคำนวณได้หากเราแทนที่ความหนืดของส่วนประกอบด้วยส่วนกลับ - ความคล่องตัว (ความลื่นไหล) ψ cm:

นอกจากนี้ยังสามารถใช้โนโมแกรมต่างๆ เพื่อกำหนดความหนืดของสารผสมได้อีกด้วย โนโมแกรม ASTM และ viscosigram ของ Molin-Gurvich พบการใช้งานที่ดีที่สุด โนโมแกรม ASTM ขึ้นอยู่กับสูตรของ Walther โนโมแกรม Molin-Gurevich ถูกรวบรวมบนพื้นฐานของความหนืดที่พบในการทดลองของส่วนผสมของน้ำมัน A และ B ซึ่ง A มีความหนืด °VU 20 = 1.5 และ B มีความหนืด °VU 20 = 60 ทั้งคู่ น้ำมันถูกผสมในอัตราส่วนที่ต่างกันตั้งแต่ 0 ถึง 100% (ปริมาตร) และความหนืดของของผสมถูกสร้างขึ้นในการทดลอง โนโมแกรมแสดงค่าความหนืดเป็นหน่วย หน่วย และในหน่วย mm 2 / s

ความหนืดของก๊าซและไอน้ำมัน

ความหนืดของก๊าซไฮโดรคาร์บอนและไอน้ำมันอยู่ภายใต้กฎหมายอื่นที่ไม่ใช่ของเหลว เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความหนืดของก๊าซจะเพิ่มขึ้น รูปแบบนี้อธิบายได้อย่างน่าพอใจโดยสูตร Sutherland:

ความหนืดของของเหลว

พลวัต ความหนืดหรือสัมประสิทธิ์ความหนืดไดนามิก ƞ (นิวตัน) ถูกกำหนดโดยสูตร:

η = r / (dv/dr),

โดยที่ r คือแรงลากหนืด (ต่อหน่วยพื้นที่) ระหว่างชั้นของเหลวสองชั้นที่อยู่ติดกันซึ่งพุ่งไปตามพื้นผิวของพวกมัน และ dv/dr คือการไล่ระดับของความเร็วสัมพัทธ์ของพวกมันซึ่งมีทิศทางตั้งฉากกับทิศทางของการเคลื่อนที่ หน่วยของความหนืดไดนามิกคือ ML -1 T -1 หน่วยของมันในระบบ CGS คือความสุขุม (pz) \u003d 1g / cm * s \u003d 1dyn * s / cm 2 \u003d 100 centipoise (cps)

Kinematic ความหนืดถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของความหนืดไดนามิก ƞ ต่อความหนาแน่นของของเหลว p มิติของความหนืดจลนศาสตร์คือ L 2 T -1 หน่วยของมันในระบบ CGS คือสโต๊ค (st) \u003d 1 cm 2 / วินาที \u003d 100 centistokes (cst)

ความลื่นไหล φ คือส่วนกลับของความหนืดไดนามิก หลังสำหรับของเหลวจะลดลงตามอุณหภูมิที่ลดลงโดยประมาณตามกฎหมาย φ \u003d A + B / T โดยที่ A และ B เป็นค่าคงที่ลักษณะเฉพาะ และ T หมายถึงอุณหภูมิสัมบูรณ์ Barrer ให้ค่า A และ B สำหรับของเหลวจำนวนมาก

ตารางความหนืดของน้ำ

ข้อมูลบิงแฮมและแจ็คสัน กระทบยอด มาตรฐานแห่งชาติในสหรัฐอเมริกาและบริเตนใหญ่ในวันที่ 1 กรกฎาคม พ.ศ. 2496 ƞ ที่ 20 0 C = 1.0019 centipoise

ความหนืดตารางของของเหลวต่างๆ Ƞ, cps

ความหนืดสัมพัทธ์ของสารละลายในน้ำบางชนิด (ตาราง)

ความเข้มข้นของสารละลายจะถือว่าปกติ ซึ่งมีหนึ่งกรัมเทียบเท่าของตัวถูกละลายต่อ 1 ลิตร ความหนืดให้สัมพันธ์กับความหนืดของน้ำที่อุณหภูมิเท่ากัน

ตารางความหนืดของสารละลายกลีเซอรีน

ความหนืดของของเหลวที่ความดันสูงตาม Bridgman

ตารางความหนืดสัมพัทธ์ของน้ำที่ ความกดดันสูง

ตารางความหนืดสัมพัทธ์ของของเหลวต่างๆ ที่ความดันสูง

Ƞ=1 ที่ 30 ° C และความดัน 1 kgf/cm 2

ความหนืดของของแข็ง (PV)

ตารางความหนืดของก๊าซและไอระเหย

พลวัต ความหนืดของก๊าซมักแสดงเป็นไมโครพอยส์ (mpuses) ตามทฤษฎีจลนศาสตร์ ความหนืดของก๊าซไม่ควรขึ้นอยู่กับความดันและการเปลี่ยนแปลงในสัดส่วนของรากที่สองของ อุณหภูมิสัมบูรณ์. ข้อสรุปแรกมักจะถูกต้อง ยกเว้นแรงกดดันที่ต่ำมากและสูงมาก ข้อสรุปที่สองต้องมีการแก้ไข ในการเปลี่ยน ƞ ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิสัมบูรณ์ T สูตรมักใช้บ่อยที่สุด:

ตารางความหนืดของก๊าซบางชนิดที่ความดันสูง (mcpz)

บ้าน » เกียร์ คลัช » การแปลงความหนืดจลนศาสตร์เป็นไดนามิก เคมีปิโตรเลียม ความหนืดกับความดัน