Материал: 2254

В начале и конце нижней емкости расположены метки М1 и М2, по которым определяют время перетекания жидкости. Например, время τ = 10 с, а постоянная прибора С = 0,1 мм2/с2. Кинематическую вязкость в сСт (мм2/с) находят по формуле

С 10 0,1 1мм2с, или1сСт.

Для нахождения кинематической вязкости жидкости при определенной температуре применяют термостат (рис. 1.3), который поддерживает нужную для эксперимента температуру.

Зная кинематическую вязкость в м2/с, можно оценить динамическую вязкость в Па∙с (Н∙с/м2). Для этого величину кинематической вязкости в м2/c умножают на плотность жидкости в кг/м3 (μ = υ ρ). Умножая дополнительно числитель и знаменатель на секунду (с), получим кг

м/с2 (это Ньютон). В числителе остается с (секунда), в знаменателе м2

(Н/м2 = Па).

~6 ~

Кинематическая вязкость в м2/с применяется для оценки зависимости вязкости жидкости от температуры, при определении режимов движения (ламинарное или турбулентное) и расчете потерь энергии при движении жидкости в местных сопротивлениях и по длине.

Динамическую вязкость в Н∙с/м2 (Па∙с) применяют при расчете сил трения, например между подшипниками скольжения и шейками коленчатого вала двигателя. В холодное время года вязкость моторного масла резко повышается, силы трения достигают величины, при которой затрудняется вращение коленчатого вала и запуск двигателя. При кинематической вязкости моторного масла более 3000 сСт запуск двигателя затруднен.

Расход жидкости или газа – это количество жидкости (газа), протекающее за единицу времени через данное живое сечение. Различают расход объёмный (м3/с) и массовый (кг/с).

Сжимаемость жидкости (газа) – её способность уменьшаться в объёме при повышении давления. Оценивается коэффициентом объёмного сжатия (м2/Н):

где V – первоначальный объём системы; V – изменение объёма системы; P – изменение давления.

Величина, обратная β, – модуль упругости: К = 1/β. Для воды величина К = 2·10 9 Н/м2 , для нефтепродуктов К = 1,35·10 9 Н/м2.

В любой замкнутой системе (насос, цилиндр) создаваемое давление определяется по формуле

Величину давления Р ограничивают при помощи перепускных или предохранительных клапанов. Оптимальная величина Р выбирается с учётом назначения конструкции исполнительного механизма, например гидроцилиндра для привода в действие ковша экскаватора. В гидравлических системах давление масла не превышает 30 МПа.

~7 ~

Состав и свойства топлив нефтяного происхождения изменяются в зависимости от температуры и давления. Углеводороды, содержащие от 1 до 4 атомов углерода, при нормальных атмосферных условиях являются газами. При повышении давления молекулы газа укрупняются и переходят в жидкое состояние. Бутан (С4Н10) переходит в жидкое состояние при повышении давления до 0,8 МПа. При понижении давления до величины атмосферного сжиженный бутан переходит в газообразное состояние. Данное свойство газов используется при создании систем питания двигателей, работающих на сжиженном газе (пропан - бутановая смесь газа).

При нормальных физических условиях (температура Т= 273 К, давление Р = 760 мм рт. ст.) диаметр молекул газа одинаков и составляет 2∙10-10 м. Массу молекулы малых размеров определить трудно. В 1811 г. итальянский физик Авогадро (1776 – 1856) предположил, что одинаковый объем газа (любого типа) при одинаковом давлении и температуре должен содержать равное количество молекул. Опыты показывают, что 1 г атомов Н (водорода) содержит 6∙1023 атомов. В 2 г Н2 (молекула) содержится 6∙1023 молекул. Это специфичное число 6∙1023 называется числом Авогадро.

Масса молекул газа в килограммах, содержащая в объеме 22,4 л при Р = 760 мм рт. ст. (1∙10 5 Па) и Т = 273 К (t = 0 оС), называется молем.

Моль (молекулярная масса) – количество вещества в определен-

ном объеме. Если количество молекул, равное 6∙1023, компактно упаковать, то их объем составит 22,4 л. Плотность воздуха при атмосферных условиях равна 1,29 кг/м3. В объеме, равном 22,4 м3, его масса составит

28,9 кг (1,29 ∙ 22,4 = 28,9).

Один киломоль воздуха равен 28,9 кг. Один моль воздуха составит 0,0289 кг, или 28,9 г. Киломоль – количество газа, масса которого в килограммах численно равна его молекулярной массе. В воздухе по массе 23% (0,23) кислорода О2 и 77% (0,77) азота N2.. Молекулярная масса кислорода 32, азота 28. Молекулярная масса воздуха Мм = 0,23∙32 + 0,77∙28 = = 28,9 кг/ кмоль.

Для полного сгорания 1 кг бензина требуется 14,45 кг воздуха, или 0,5 киломолей воздуха. В тепловом расчете двигателя внутреннего сгорания требуемое количество воздуха для сгорания 1кг топлива определяют в килограммах или в киломолях.

Свойства топлив и смазочных материалов условно разделяются на три группы: физико-химические, эксплуатационные и экологические.

~8 ~

Кфизико-химическим группам относят свойства, определяемые в лабораторных условиях, например плотность, вязкость, испаряемость, теплота сгорания [1].

Кэксплуатационным относят свойства, проявляемые непосредственно в двигателе, например детонационная стойкость бензина, склонность топлива к образованию нагара.

Кэкологическим относят свойства, оказывающие влияние на окружающую среду, например загрязнение воздуха отработавшими газами, пожарную и взрывную опасность нефтепродуктов.

Контрольные вопросы и задания

1.Что называют плотностью, как она определяется и с какой целью?

2.Что называют удельным весом и удельным объемом?

3.Дайте определение давления. Что понимают под абсолютным, избыточным (манометрическим) и вакуумметрическим давлениями, единицы величины?

4.Что называют давлением насыщенных паров?

5.Кинематическая и динамическая вязкость, единицы величины. Способы измерения.

6.Дайте определение объемному и массовому расходу жидкости.

7.Что называют сжимаемостью жидкости или газа?

8.Что называют молем и киломолем?

9.Что относят к физическим, химическим, эксплуатационным и экологическим свойствам топлив?

~9 ~