О механизме вязкого течения минерального масла АСВ-6
Прокопенко В.В., Стеценко С.А.,
Хорольский А.В., Хлопов А.М
Аннотация
В работе проводится анализ применимости формулы Фогеля-Фульчера-Таммана для описания температурной зависимости вязкости минерального масла АСВ-6
The analysis of applicability the Vogel-Fulcher-Tamman equation for description of temperature dependence of viscosity for mineral oil ASV-6.
Масла - нефтяные продукты переработки высококипящих () нефтяных фракций, представляющих собой жидкие смеси парафиновых, нафтеновых, ароматических и нафтено-ароматических углеродов, а также их гетеропроизводных, содержащих , , и некоторые металлы (, , , и др.). Масла в основном используются в качестве смазочных материалов, а также как гидравлические и смазочно-охлаждающие жидкости, электроизоляционные среды, поверхностно-активные вещества, смягчители, компоненты пластичных смазок, лекарственных препаратов и др. [1]
Для каждого вида масел разработан и строго нормируется стандартами перечень физико-химических свойств, зависящий от условий использования. Масла характеризуются вязкостью, которая измеряется обычно при температурах 50 и 100 °С; индексом вязкости, который характеризует температурную зависимость вязкости. Важный показатель для нефтяных масел есть их фракционный состав.
При понижении температуры они ведут себя как неньютоновские жидкости и в большинстве случаев приобретают свойства коллоидных систем. Сложность химического состава масел исключает возможность привлечения физических теорий для обсуждения результатов исследования. В лучшем случае мы можем опираться на качественные суждения, вытекающие из тех или иных физических теорий, относящихся к интересующим нас свойствам жидкостей.
Нами проведены измерения плотности и сдвиговой вязкости масла марки АСВ-6 вдоль линии насыщения в интервале температур 297,5-375 К. Плотность измерялась пикнометрическим методом с точностью 0,1%. Кинематическая вязкость измерялась с помощью вискозиметров типу ВПЖ с точностью 0,5%. [2]
Таблица 1
|
297,5 |
866,3 |
64,7 |
||
|
307,5 |
859,9 |
39,1 |
37,72 |
|
|
322,5 |
849,9 |
19,8 |
36,74 |
|
|
353,5 |
829,7 |
7,5 |
28,93 |
|
|
375,0 |
815,7 |
4,1 |
30,07 |
Как видно из таблицы, кинематическая вязкость уменьшается с повышением температуры. Зависимость вязкости от температуры представлена на рис 1.
Анализ графика зависимости от обратной температуры (рис. 2) показывает, что температурная зависимость вязкости исследованных нами масел хорошо описывается формулой Фогеля-Фульчера-Таммана [3]
, (1)
где , , и - эмпирические постоянные для данного вещества.
Величина сжимаемости имеет большое значение при выборе рабочей жидкости для гидравлических систем. На основе полученных нами экспериментальных результатов о скорости распространения звука и плотности была вычислена величина адиабатической сжимаемости в минеральном масле.
Исходя из обычных термодинамических представлений, можно сказать, что чем выше , тем ниже будут эксплуатационные качества гидравлических жидкостей, так абсолютная деформация сжатия согласно уравнению (2) равна:
, (2)
где - пропорционально массе соприкасающихся деталей, амплитуде их вибрации и квадрату скорости вращения, - площадь контакта.
Таким образом, при одинаковых условиях работы в сильно сжимающихся жидкостях абсолютная деформация сжатия будет больше, и, следовательно, выделяется большее количество тепла, которое при наличии вибрационных импульсных воздействий будет расходоваться на изменение внутренней энергии системы, что приводит к более быстрому ее разрушению.
Список литературы
минеральный масло гидравлический вязкость
1. Папок К.К. Словарь по топливам, маслам, смазкам, присадкам и специальным жидкостям/ К.К. Папок, Н.А. Рагозин//М.:Издательство Химия, 1975. - 391с.
2. Руденко О.П. Експериментальні методи визначення поглинання звуку в рідинах. Методичні рекомендації для студентів фізичних спеціальностей./ О.П. Руденко, В.С. Сперкач// Полтава, 1992. - 68с.
3. Кусаков М.М. Характеристика температурной зависимости вязкости смазочных масел./ М.М. Кусаков// В сборнике Вязкость жидкостей и коллоидных растворов. М.-Л.: Издательство АНСССР. 1941.