Зависимость вязкости масла от температуры таблица: Вязкость масла в зависимости от температуры

Содержание

Вязкость масла в зависимости от температуры

Вязкость — это одна из наиболее важных характеристик моторной смазки. Основной задачей данного материалаявляется недопущение трения «сухих» рабочих элементов при сохранении герметичности двигателя.

Описание понятия «вязкость масла»

Вязкость моторного масла — наиболее важный его параметр. Физический смысл данного свойства состоит в способности оставаться в виде защитной пленки на поверхностях элементов движка и в то же время обладать текучестью.

В связи с тем, что в рабочем моторе температура смазки непостоянна, колеблется в широких диапазонах, сложно обеспечить стабильность ее характеристик. При равномерной температуре тосола или антифриза, которую отражает шкала прибора, нагрев смазки в прогретом движке может доходить до 140 °C и выше, все зависит от нагрузок, получаемых силовым агрегатом.

При изготовлении смазочного материала задается конкретная вязкость автомобильного масла, обеспечивающая лучший коэффициент полезного действия для каждого вида мотора, с учетом допустимых эксплуатационных условий.

Зависимость густоты материала от температуры

Вязкость моторного масла является величиной непостоянной, имеющей переменные показания при разной температуре внутри движка.В процессе эксплуатации силовых моторов возникла необходимость определять зависимость вязкости масла от температуры.

В ассоциации инженеров SAE проводится классификация масел по вязкости в зависимости от различных температур. Разработанная таблица вязкости позволяет определить границы возможных значений температуры, в которых эксплуатация данного силового агрегата не представляется опасной при использовании смазочного материала, имеющего определенные параметры.

Классификация моторных масел по вязкости помогает произвести правильный выбор при покупке смазочного вещества. В зависимости от интервалов температур в специальный документ занесена вязкость моторного масла, таблица является вспомогательным инструментом для получения необходимой информации.

Индекс вязкости моторного масла по SAE должен обозначаться в зависимости от ее величин при 100°C и 150°C в соответствии с таблицей. Определение вязкости масла при помощи данных, размещенных в таблице, не представляет сложностей.

Обозначения в маркировке смазочных веществ

Маркировка моторной жидкости содержит аббревиатуру SAE, затем идут числовые и буквенные обозначения. Например, наиболее часто используется обозначение марки всесезонного средства SAE 5W — 40. Что означают цифры в данной надписи? Чтобы расшифровать надпись, нужно отнять 40 от 5, получится минус 35°C — при таком значении температуры можно запускать холодный двигатель. Латинская буква W означает зимний вид, первая буква слова Winter.

Цифры, стоящие после буквы W, указывают на густоту смазочного материала при повышении температуры. Чем это число больше, тем более высокой вязкостью будет обладать смазывающая жидкость в работающем двигателе при возрастании температуры. Для определения, подходит ли данное средство для конкретного мотора, необходимо воспользоваться информацией, содержащейся в документации на автомобиль.

Степень вязкости моторного масла указана на этикетке, размещенной на канистре.

Выбор подходящей густоты смазки

Автовладельцы часто задаются вопросом, какую вязкость масла выбрать. Существует общее мнение о том, что чем выше вязкость моторного масла при повышенных температурах, тем лучше работает двигатель. Такое утверждение справедливо для езды на автомобилях спортивных моделей. Но для деталей моторов обычных машин густой вид смазки может стать губительным.

Чтобы не ошибиться при покупке смазочного средства, выбрать вязкость, являющуюся оптимальной, необходимо изучить рекомендации производителей, размещенные в сервисной книжке. Использовать моторные масла, имеющие непредусмотренную вязкость для данного вида автомобиля и его мотора, крайне нежелательно.

При производстве автомобиля учитываются допустимые режимы эксплуатации двигателя. Исходя из этого даются рекомендации по параметрам густоты смазочных материалов, оптимальным для данного силового агрегата. Только при применении правильной смазки двигатель будет стабильно работать.

На правильность выбора моторного средства не должны оказывать влияния следующие данные:

  1. Дата выпуска автомобиля.
  2. Количество пройденных километров.
  3. Стиль вождения.
  4. Материальные возможности автовладельца.
  5. Некомпетентность обслуживающего персонала СТО.

Параметры заливаемой смазочной жидкости должны соответствовать требованиям, выдвинутым разработчиками данного силового агрегата.

Динамика изменения густоты смазки, кинематическая вязкость

Работа двигателя находится в прямой зависимости не только от абсолютной густоты смазочных материалов, но и от такого показателя, как динамическая вязкость масла, изменяющаяся при определенных скачках рабочей температуры, присущих данному мотору.

Выбирая нужную смазку, необходимо помнить, что динамика должна подходить к конструктивным особенностям данного движка.

Повышенная вязкость моторного масла приводит к таким негативным последствиям:

  • рост рабочей температуры двигателя;
  • ускоренный износ деталей;
  • быстрое окисление и выход из строя смазки, приводящее к частой замене.

Снижение высокотемпературной густоты автомасел ниже рекомендуемого уровня более опасно для силового агрегата, чем ее завышение. При схожем индексе по SAE такие виды смазки имеют классы качества ACEAA1/B1, ACEAA5/B5. Данные смазочные материалы используются только в специальных моторах.

Обычные двигатели не рассчитаны на низкий класс вязкости моторных масел. Высокие температуры и обороты мотора приводят к интенсивному истончению созданной защитной пленки на трущихся поверхностях. Смазка становится неэффективной, расход смазочной жидкости увеличивается в результате ускоренного выгорания. В таких условиях высока опасность заклинивания мотора.

Если сервисная книжка или инструкция по эксплуатации автомобиля не содержат рекомендаций по применению моторных масел, относящихся к классам ACEAA1/B1, ACEAA5/B5, то применять их для своего авто нежелательно.

Кинематическая вязкость масла — это показатель, характеризующий те свойства масла, что присущи ему при нормальной и повышенной температуре, 40°C и 100°C соответственно. Данный параметр измеряется в сантистоксах.

Масла низкой вязкости

Кроме привычной классификации вязкости масел по SAE, автомеханиками используется современный индекс HTHS, учитывающий высокотемпературную вязкость при высокой скорости сдвига. С помощью данного показателя определяется толщина защитной пленки при высоких температурах смазки.

Исходя из данной классификации, моторные масла делятся на маловязкие и полновязкие. Числовое значение коэффициента HTHS указывает на степень защитных и энергосберегающих качеств смазки.

В связи с жесткими требованиями экологов в странах Европы и Японии к количеству вредных выбросов автопроизводители вынуждены использовать маловязкие сорта моторных смазочных материалов. Применение энергосберегающих масел приводит к снижению трения в двигателях, что способствует уменьшению потребления горючего и выделения в атмосферу углекислого газа.

Знакомство со стабилизаторами густоты масла

В процессе эксплуатации моторная смазка претерпевает изменение, теряет необходимую вязкость. Стабилизатор вязкости масла, предназначен для восстановления утраченных полезных свойств и доведения густоты до необходимых величин. Использование стабилизаторов показано для силовых агрегатов любого вида, имеющих среднюю либо высокую степень износа.

При использовании данного средства улучшаются такие показатели:

  • увеличивается вязкость масла;
  • снижается давление в системе смазки;
  • исчезают шумовые эффекты работающего мотора;
  • резкое уменьшение количества вредных выхлопных газов;
  • приостанавливается разжижение и окисление смазочного материала;
  • трущиеся поверхности покрываются защитной пленкой;
  • снижается образование нагаров в цилиндрах.

Благодаря простоте использования и получаемому эффекту стабилизаторы вязкости смазочных материалов нашли широкое применение среди автолюбителей.

Особенности масловязких гидравлических масел

Низко застывающие масловязкие жидкости типа гидравлического либо турбинного масла, используются для смазки трущихся деталей в северных широтах при сверхнизких температурах.

Минимальная вязкость гидравлического масла увеличивает надежность системы смазки. Если правильно подобрать марку вещества, масляный насос стабильно получает смазку, создается оптимальное гидравлическое сопротивление, что способствует выравниванию мощности и замедлению износа элементов мотора.

Масловязкие моторные жидкости обладают неоспоримыми преимуществами. К плюсам жидкостей 5W-20, OW-40 относятся следующие факторы:

  1. Уменьшение выбросов углекислого газа в атмосферу.
  2. Существенная экономия топлива.
  3. Высокая эффективность охлаждения двигателя за счет быстрой циркуляции жидкости.

Вязкость растительных масел

В производственных целях в качестве смазочных веществ используются также смазки растительного происхождения:

Как определить вязкость растительных масел? Коэффициент вязкости касторового масла, подсолнечного и другого растительного масла определяется при помощи специальных установок в лабораторных условиях.

Использование машинных смазок в производстве

Веретенный машинный вид смазки имеет низкую вязкость, применяется в слабонагруженных механизмах, работающих на высоких скоростях (текстильное производство).

Турбинная жидкость используется для смазки и охлаждения подшипников в механизмах турбинного типа:

  • газовая либо паровая турбина;
  • гидравлическая турбина;
  • турбокомпрессорный привод.

Определяющий фактор турбинной смазки — это ее устойчивость против окисления, способствующая стойкой защите металлических элементов, входящих в действующий механизм. Благодаря уникальным свойствам турбинной смазки продлевается срок эксплуатации механизмов.

Широкую популярность приобретает ВМГЗ, обозначение должно расшифровываться как всесезонное масло гидравлическое загущенное. Данное средство используется в технических устройствах, оснащенных гидравлическими приводами, работающих в северных районах. Уникальный продукт ВМГЗ, определяемый как вещество, обладающее минимальной динамической вязкостью, обеспечивает стабильную работу техники.

Ойлрайт — это графитная смазка, имеющая водостойкую консистенцию, используемая для обработки и консервации деталей. Данный продукт сохраняет свои свойства при температуре от минус 20°С до плюс 70°С.

OILRIGHT применяется для покрытия ответственных узлов автомобилей и механизмов, деталей из нержавеющей стали, сохраняет прокат, годится для борьбы со скрипами и для защиты металлических поверхностей от коррозии. Под воздействием данного средства пластмассовые и резиновые части механизмов не должны становиться разбухшими и пористыми.

Проверка чистоты моторной жидкости

Измерение степени загрязненности моторных масел посторонними включениями производят под действием ультразвука при помощи специальных устройств. Основным недостатком проверок данного вида является невозможность проведения оперативного анализа моторной жидкости непосредственно в силовом агрегате. Ультразвуковой метод диагностики смазочного материала возможен только в условиях лаборатории.

На Вязкость масла поверку, вязкость моторного масла — один из самых не очевидных параметров, который часто стает камнем преткновения при выборе масла. Проблема в том, что существует множество различных точек зрения — у продавцов, официальных сервис-менов, «гаражных» автомехаников и просто опытных автолюбителей. И эти мнения зачастую противоречат одно другому.

На самом же деле, если понимать хотя бы в общем назначение масла в двигателе, вопрос о вязкости не должен быть слишком сложным.
Вместо вступления:
Самые популярные заблуждения автолюбителей относительно вязкости моторного масла, навязанные производителями автомасла и мотористами СТО:
1. «Если я люблю ездить быстро – мне стандартное моторное масло не подходит – нужно заливать более спортивные автомобильные масла» — реальная потеря мощности и быстрый капитальный ремонт двигателя Вам обеспечены – действуйте!

2. «Когда разрабатывался мой мотор – еще не было современных масел с большой вязкостью, так что автопроизводитель и не мог их рекомендовать» — не было тогда не только современных марок моторного масла, не было еще и технологий производства двигателей, рассчитанных на современное автомасло, так что начинайте подыскивать хорошего мастера для капремонта мотора.

Что такое вязкость масла?

Главная задача автомасла – не допустить сухого трения движущихся внутренних деталей двигателя, а также обеспечить минимальную силу трения при максимальной герметичности рабочих цилиндров. Очевидно, что сделать субстанцию, которая обладала бы необходимыми для этого свойствами, и при этом имела бы стабильные характеристики в широком диапазоне температур невозможно, а диапазон рабочих температур масла в двигателе достаточно широк.

Необходимо Вязкость масла заметить, что та температура, которую большинство автолюбителей наблюдают на приборной доске, и которую принято называть температурой двигателя – на самом деле является температурой охлаждающей жидкости, которая действительно стабильна в прогретом двигателе и должна составлять около 90 градусов. Температура масла при этом существенно «гуляет» и может доходить до 140-150 градусов в зависимости от скорости и интенсивности движения.

Исходя из этого, для каждого отдельно взятого двигателя производитель определяет компромиссные оптимальные параметры автомасла. Именно эти параметры, как считает производитель мотора, должны обеспечить максимальный коэффициент полезного действия (КПД) при минимальном износе внутренних деталей мотора при заданных «типичных» условиях эксплуатации.

Наиболее важным из параметров автомасла считается его вязкость.

Простым языком, понятным автолюбителю, можно сказать так: вязкость масла – это его способность оставаться на поверхности внутренних деталей мотора и при этом сохранять текучесть. Вроде не сложно? Но ведь именно вязкость масла более всего меняется в зависимости от температуры, являясь «переменной» величиной?

Именно поэтому, Американской ассоциацией автомобильных инженеров (SAE) разработана классификация моторного масла по вязкости, которая описывает вязкость того или иного автомасла при разных рабочих температурах. По сути, эта классификация дает диапазон температур, в котором работа двигателя является безопасной, при условии, что производитель мотора допустил моторное масло с такими параметрами к использованию в этом двигателе.

Что означают цифры обозначения вязкости масла на этикетке?
После аббревиатуры SAE мы видим несколько чисел, разделенных буквой W и тире, например 5W-30 (для всесезонного масла, которое, как правило и используют все автолюбители). Не вдаваясь в физику и сложную терминологию (это есть ниже), расшифровать эту надпись можно так:

5W Расшифровка кодировки вязкости масла – это низкотемпературная вязкость, которая означает, что холодный запуск двигателя возможен при температуре не ниже -35°С (т.е. от цифры перед W нужно отнять 40). Это та минимальная температура этого автомасла, при которой масляный насос двигателя сможет прокачать масло по системе, не допустив при этом сухого трения внутренних деталей. На работу прогретого двигателя этот параметр никак не влияет.

Если отнять от этой же цифры 35 (в данном случае – это -30°С), то мы получим минимальную температуру «проворачиваемости» двигателя. Очевидно, что с понижением температуры масло становится гуще и стартеру все сложнее становится провернуть мотор при холодном запуске. Но это усредненный параметр, реальная картина очень сильно зависит от самого двигателя, а потому очень важно при выборе вязкости не отступать от рекомендаций производителя Вашего авто.

Все, больше первая цифра перед W ровным счетом ничего не означает, и на работу прогретого двигателя ровным счетом никак не влияет. Так что если Вы живете в регионе, где температура воздуха зимой редко опускается ниже -20°С – Вам по этому параметру подойдет практически любое масло из продающихся на рынке. Другой вопрос, в каком состоянии Ваши стартер и аккумулятор, если они уже слегка подуставшие, им безусловно легче будет завести мотор при -20°С на масле 0W-30, чем если это будет 15W-40.

Гораздо интереснее второе число в обозначении – высокотемпературная вязкость (в данном случае это 30). Его нельзя так просто, как первое, перевести на понятный автолюбителю язык, ибо это сборный показатель, указывающий на минимальную и максимальную вязкость масла при рабочих температурах 100-150°С. Чем больше это число, тем выше вязкость моторного масла при высоких температурах. Хорошо это, или плохо именно для Вашего мотора – знает только производитель автомобиля.

Какая вязкость лучше подходит для двигателя?

Принято считать, что чем выше вязкость при высоких температурах – тем лучше. В частности, масла с высоким показателем высокотемпературной вязкости рекомендуют для спортивных автомобилей. Но это абсолютно не означает, что если Вы зальете в свой гражданский мотор спортивное масло, он от этого станет спортивным или лучше поедет. Скорее всего, будет как раз наоборот – вы таким образом потеряете мощность и быстро уложите двигатель.

Повторюсь рекомендации о вязкости масла в сервисной книжке уже в который раз – ни в коем случае не следует заливать в двигатель масло, вязкость которого не предусмотрена производителем автомобиля именно для Вашего мотора! Производитель авто учел все возможные режимы езды на Вашем двигателе и рекомендовал именно те параметры вязкости, которые для ЭТОГО мотора являются оптимальными.

Очень показательным является эксперимент, произведенный Михаилом Колодочкиным и Александром Шабановым, описанный в журнале «ЗА РУЛЕМ» № 3/2008. Они попробовали залить в двигатель ВАЗовской восьмерки масло с высокотемпературной вязкостью в 50 единиц и обнаружили (и доказали) существенное падение мощности, а также увеличение износа двигателя по сравнению с предусмотренным производителем моторным маслом с верхней вязкостью в 40 единиц.

Только не надо улыбаться, приговаривая: «а, Жигули, ну понятно…». На любой иномарке эксперимент дал бы те же результаты, потому что суть там именно в том, какую максимальную вязкость предусмотрел производитель авто!

Таблица значений вязкости моторного масла по классификации SAE

Автомобильные масла — классификация SAE J-300 DEC99

Какую вязкость масла выбрать?
5W-50 или 0W-30?
Или что хуже для двигателя, завышенная или заниженная вязкость?

Вроде по вязкости автомобильных масел уже все разжевали, да видно не совсем. Вопросы, которые часто задаются на форуме сайта, подсказывают, что нужно написать еще на тему вязкости масла. Итак, что лучше выбрать, большую или меньшую вязкость моторного масла? И как быть, если гарантийный сервис заливает автомобильное масло с непредусмотренной в инструкции по эксплуатации вязкостью?

Сразу скажу в который раз: вязкость автомасла должна соответствовать требованиям автопроизводителя, не зависимо от возраста, пробега, стиля вождения, бюджета и «авторитетного» мнения сервис-менов, даже если это официальный сервис. Эта статья написана для сомневающихся и тех, кому просто интересно, почему так. Если Вы – из таких – читайте дальше, если нет – читайте инструкцию по эксплуатации (либо сервисную книжку), и требуйте, чтобы Вам заливали исключительно предусмотренное конструкторами двигателя моторное масло (по всем параметрам, включая вязкость).

Итак, углубляемся в вопрос вязкости моторного масла. Самая понятная большинству автолюбителей пара трения в двигателе – это «поршень-цилиндр», поэтому берем для наглядности именно эту пару трения в свою небольшую логическую экспертизу.

Что такое зазоры в парах трения и зачем они нужны?
Для начала, риторический вопрос: диаметр поршня (в сборе с кольцами), и внутренний диаметр цилиндра, одинаковы? Конечно, нет! Для того, чтобы поршень мог сотни раз за минуту сделать поступательные движения в цилиндре, его диаметр просто обязан быть немного меньше, иначе трение мгновенно нагреет обоих участников нашей подследственной пары трения до температур, при которых они разрушатся.

Итак, разница в диаметрах (зазор) есть, вопрос следующий – насколько велик этот зазор, чем он заполнен и на что он влияет? Исходя из принципа работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС), именно этот зазор и определяет в результате КПД мотора (коэффициент полезного действия), ибо именно через этот зазор происходит «утечка» толкательной силы взрыва топливной смеси в цилиндре. Таким образом получается, что чем меньше зазор – тем больше мощность?

С другой стороны, как уже говорилось, зазор (пусть минимальный) все-таки необходим, кроме того, как и любой другой паре трения, нашей паре также обязательно нужна постоянная смазка. Поэтому, главная задача конструкторов сделать этот зазор точно соответствующим той масляной пленке, которую создает моторное масло, имеющее такое свойство, как вязкость. В этом случае мощность двигателя будет максимально возможной (при прочих равных) для его конструкции.

Вот на этом месте как раз и начинаются проблемы. Почему? Да потому, что вязкость масла – величина переменная, существенно зависящая от температуры в обратной пропорции. Например, у стандартного масла 5W-40, при прогреве двигателя, скажем от 40 до 100°С, реальная вязкость падает с примерно 90 до 14 мм2/с, т.е. более, чем в 6 раз! И падает вязкость не одномоментно, а постепенно, по кривой. И кривая эта у каждого масла своя. Соответственно, если температура масла ниже 40 – вязкость будет еще больше, если выше 100 – еще меньше. Очевидно, что вместе со значением вязкости изменяется и толщина пленки на парах трения.

Прогрев двигателя и вязкость автомасла

Что-же происходит в двигателе, когда он холодный и вязкость масла в разы превышает расчетную рабочую? Вспоминаем школьный курс физики и делаем вывод: если масляная пленка толще зазора, увеличивается сила трения, что приводит к падению мощности и повышению температуры. Именно в этом и заключается «секрет» моторостроителей: они рассчитывают зазоры именно под рабочие температуры двигателя (каковыми для большинства моторов считается диапазон 100-150 °С), сознательно заставляя двигатель работать под повышенными нагрузками при прогреве.

Именно завышенная вязкость холодного масла помогает двигателю прогреться быстрее. И именно поэтому автопроизводители категорически не рекомендуют нагружать двигатель до полного прогрева. Ну и именно по этой причине специалисты утверждают, что один (каждый) прогрев мотора в сильные морозы отнимает порядка 300-500 километров у общего моторесурса нового двигателя (не путать с ресурсом моторного масла – на сервисный интервал это влияет не так сильно).

Нужно отметить, что со временем внутренние поверхности двигателя постепенно изнашиваются, зазоры увеличиваются, соответственно, степень влияния повышенной вязкости холодного автомасла на износ уменьшается.

Вязкость масла при рабочих температурах
Что же происходит, когда двигатель, и, соответственно, моторное масло, прогрелись до рабочей температуры? А в этот момент начинает работать система охлаждения двигателя. Происходит все примерно по такой схеме (очень упрощенно): при повышенной нагрузке или оборотах коэффициент трения увеличивается => температура масла растет => вязкость масла падает => толщина масляной пленки уменьшается => коэффициент трения уменьшается => температура масла падает (не без помощи системы охлаждения), или во всяком случае, ее рост существенно замедляется. Круг замкнулся, мотор работает. Но вязкость и температура моторного масла при этом не стоят на месте – они динамически изменяются в определенных, строго рассчитанных производителем мотора диапазонах.

Таким образом, на самом деле, эффективность работы двигателя зависит не от абсолютного значения вязкости при определенной температуре, а от динамики ее изменения при работе в определенном диапазоне рабочих температур и соответствия этой динамики конструкции конкретного мотора.

Не следует забывать о том, что любой двигатель, особенно современный – очень точный механизм, и от этой самой точности в основном и зависят все те параметры, по которым мы, обычно, оцениваем потребительскую привлекательность двигателя: мощность, крутящий момент, топливная экономичность.

И вот тут как раз приобретает особенную ценность главный вопрос: а есть ли разница в зазорах и рабочих температурах двигателей разных типов, объемов и производителей? Есть, и разница эта очень существенна, особенно если речь идет о последних моделях двигателей. Именно поэтому существуют разные допуски автопроизводителей для моторных масел, а также различные по температурно-вязкостным требованиям классы качества некоторых международных классификаций (наиболее яркий пример – классификация ACEA).

Подчеркну, речь идет далеко не только о маслах с разным индексом вязкости по SAE! Индекс высокотемпературной вязкости по SAE присваивается исходя из абсолютных значений вязкости масла при температурах 100 и 150 °С (детальнее, см. таблицу вязкости масла – там есть все диапазоны). А вот до, между, и после указанных промежуточных значений, кривая изменения вязкости разных масел при изменении температуры может достаточно сильно отличаться. Уже не говоря о том, что даже в указанных контрольных точках температуры, требования SAE предполагают не точные значения вязкости, а достаточно широкий их диапазон.

Таким образом, даже два разных масла, на этикетках которых написано, скажем, 5W-40, вполне могут иметь разную абсолютную вязкость при температуре 90, 120, или 145 °С. И именно эта динамика, в числе прочих параметров, зашифрована в тех самых таинственных буквах и цифрах допусков автопроизводителей и классификаций качества моторных масел. Причем, следует в который раз подчеркнуть: динамика вязкости масла не может быть хорошей или плохой – она должна быть подходящей, т.е. соответствующей конструкции конкретного двигателя!

Что происходит, когда вязкость масла выше нормы?
Итак, двигатель прогрелся до рабочих температур, но вязкость масла не упала до нужного (рассчитанного конструктором) значения, что произойдет? На нормальных оборотах и нагрузках в принципе ничего страшного – температура двигателя несколько повысится и вязкость упадет до необходимой нормы, которая уже будет компенсироваться системой охлаждения. В этом случае рабочая температура двигателя будет выше нормы для этих оборотов и нагрузки, но при этом все еще будет, скорее всего, укладываться в допустимый диапазон. Другой вопрос в том, что двигатель будет большую часть времени работать на более высокой температуре, что однозначно не способствует увеличению его моторесурса.

Совсем другое дело, если Вы, к примеру, резко увеличите обороты мотора (экстренный разгон при обгоне на затяжном подъеме, например). скорость сдвига резко возрастает, а вязкость не соответствует текущей температуре (опять таки речь идет о расчетах конструктора двигателя), поэтому двигателю в этот момент придется прогреться несколько больше (до более высокой температуры), чтобы снизить уровень вязкости масла до допустимого значения. И в этот момент температура масла и двигателя вполне может перейти предельно допустимую безопасную норму.

Результат этого всего примерно таков (если перевести на понятный автолюбителю язык): если вязкость масла выше нормы, предусмотренной производителем, двигатель постоянно работает в режиме повышенных температур, от чего быстрее изнашиваются его детали. Кроме того, рабочие температуры еще напрямую влияют и на ресурс самого моторного масла: чем выше температура, тем скорее масло окисляется и приходит в негодность. Так что такое масло и менять нужно гораздо чаще.

В любом случае, все негативные последствия завышения вязкости масла Вы никак не сможете, без сложных замеров и вскрытия двигателя, заметить или почувствовать в относительно коротком промежутке времени, это вылезет не через 10 ил 20 тысяч км, а скорее через 100-150 тысяч. И доказать, что причина повышенного износа двигателя именно в неподходящем автомобильном масле практически невозможно – поэтому многие сервисмены, и даже официальные СТО часто не особенно утруждают себя вопросом соответствия вязкости масла, которое они заливают, требованиям автопроизводителя для данного конкретного мотора. Помните – им выгодно, если после окончания гарантийного срока Ваш мотор придет в негодность, даже если Вы не будете у них ремонтироваться!

Заниженная вязкость масла – угроза клина?
Совершенно обратная ситуация возникает, когда вязкость масла ниже нормы. Сейчас практически все производители автомобильных масел делают так называемые энергосберегающие масла, с пониженной высокотемпературной вязкостью. Причем, речь идет именно о вязкости при высоких температурах и скорости сдвига HTTS (более 100 °С), поэтому индекс вязкости по SAE у этих масел такой-же, как у обычных. Отличаются эти масла от обычных классами качества и допусками автопроизводителей. В частности, низковязкие масла соответствуют классам качества ACEA A1/B1 и ACEA A5/B5.

Проблема заключается в том, что для таких масел делают специальные моторы! А в обычном двигателе, не рассчитанном на такую низкую вязкость, применять такое автомасло просто опасно. Речь идет о том, что при высоких температурах и на высоких оборотах пленка, создаваемая на парах трения становится слишком тонкой, в результате чего снижается эффективность смазки и существенно возрастает расход масла на угар. При определенном стечении обстоятельств мотор может даже заклинить.

Таким образом, занижать вязкость масла по сравнению с требованиями автопроизводителя гораздо опаснее, чем завышать. Поэтому ни в коем случае не следует применять автомасла классов ACEA A1/B1 и ACEA A5/B5, а также специальные, на которых написан только один допуск (одобрение) автопроизводителя, если эти классы качества либо допуски не значатся в Вашей сервисной книжке или инструкции по эксплуатации.

Вязкость моторного масла — основная характеристика, по которой выбирают смазочную жидкость. Она может быть кинематической, динамической, условной и удельной. Однако чаще всего для выбора того или иного масла пользуются показателями кинематической и динамической вязкости. Их допустимые показатели четко указывает производитель двигателя автомобиля (зачастую допускается два или три значения). Правильный подбор вязкости обеспечивает нормальную работу двигателя с минимальными механическими потерями, надежную защиту деталей, нормальный расход топлива. Для того, чтобы подобрать оптимальную смазку, необходимо тщательно разобраться в вопросе вязкости моторного масла.

Классификация вязкости моторных масел

Вязкость (другое название — внутреннее трение) в соответствии с официальным определением — это свойство текучих тел оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. При этом выполняется работа, которая рассеивается в виде тепла в окружающую среду.

Вязкость — величина непостоянная, и она меняется в зависимости от температуры масла, имеющихся в его составе примесей, значения ресурса (пробега мотора на данном объеме). Однако эта характеристика определяет положение смазывающей жидкости в определенный момент времени. А при выборе той или иной смазывающей жидкости для двигателя необходимо руководствоваться двумя ключевыми понятиями — динамической и кинетической вязкостью. Их еще называют низкотемпературной и высокотемпературной вязкостью соответственно.

Исторически так сложилось, что автолюбители по всему миру определяют вязкость по так называемому стандарту SAE J300. SAE — это аббревиатура названия организации Сообщества автомобильных инженеров, которое занимается стандартизацией и унификацией различных систем и понятий, используемых в автомобилестроении. А стандарт J300 характеризует динамическую и кинематическую составляющие вязкости.

В соответствии с этим стандартом существует 17 классов масел, 8 из них зимних и 9 летних. Большинство масел, используемых в странах СНГ имеют обозначение XXW-YY. Где XX — обозначение динамической (низкотемпературной) вязкости, а YY — показатель кинематической (высокотемпературной) вязкости. Буква W означает английское слово Winter — зима. В настоящее время большинство масел являются всесезонными, что и находит отражение в таком обозначении. Восемь же зимних — это 0W, 2,5W, 5W, 7,5W, 10W, 15W, 20W, 25W, девять летних — 2, 5, 7,10, 20, 30, 40, 50, 60).

В соответствии со стандартом SAE J300 моторное масло должно соответствовать следующим требованиям:

  • Прокачиваемость. Особенно это актуально для работы двигателяпри низких температурах. Насос должен без проблем качать масло по системе, а каналы не забиваться загустевшей смазывающей жидкостью.
  • Работа при высоких температурах. Тут обратная ситуация, когда смазывающая жидкость не должно испаряться, угорать, и надежно защищать стенки деталей за счет образования на них надежной защитной масляной пленки.
  • Защита двигателя от износа и перегрева. Это касается работы во всех температурных диапазонах. Масло должно обеспечивать защиту от перегрева двигателя и механического износа поверхностей деталей во время всего эксплуатационного периода.
  • Удаление продуктов сгорания топлива из блока цилиндров.
  • Обеспечение минимальной силы трения между отдельными парами в двигателе.
  • Уплотнение зазоров между деталями цилиндро-поршневой группы.
  • Отведение тепла от трущихся поверхностей деталей двигателя.

На перечисленные свойства моторного масла динамическая и кинематическая вязкости влияют каждая по своему.

Динамическая вязкость

В соответствии с официальным определением, динамическая вязкость (она же абсолютная) характеризует силу сопротивления маслянистой жидкости, которая возникает во время движения двух слоев масла, удаленных на расстояние один сантиметр, и движущихся со скоростью 1 см/с. Единица ее измерения — Па•с (мПа•с). Имеет обозначение в английской аббревиатуре CCS. Тестирование отдельных образцов выполняется на специальном оборудовании — вискозиметре.

В соответствии со стандартом SAE J300 динамическая вязкость всесезонных (и зимних) моторных масел определяется так (по сути, температура проворачиваемости):

  • 0W — используется при температуре до -35°С;
  • 5W — используется при температуре до -30°С;
  • 10W — используется при температуре до -25°С;
  • 15W — используется при температуре до -20°С;
  • 20W — используется при температуре до -15°С.

Также стоит отличать температуру застывания и температуру прокачиваемости. В обозначении вязкости речь идет именно о прокачиваемости, то есть, состоянии. когда масло может беспрепятственно распространиться по масляной системе в допустимых температурных рамках. А температура его полного застывания обычно на несколько градусов ниже (на 5. 10 градусов).

Как вы можете видеть, для большинства регионов Российской Федерации масла со значением 10W и выше НЕ могут быть рекомендованы к использованию как всесезонное. Это находит прямое отражение в допусках различных автопроизводителей для машин, реализуемых на российском рынке. Оптимальными для стран СНГ будут масла с низкотемпературной характеристикой 0W или 5W.

Кинематическая вязкость

Другое ее название — высокотемпературная, с ней разбираться гораздо интереснее. Здесь, к сожалению, нет такой же четкой привязки, как у динамической, и значения имеют другой характер. Фактически эта величина показывает время, за которое некоторое количество жидкости выливается через отверстие определенного диаметра. Измеряется высокотемпературная вязкость в мм²/с (другая альтернативная единица измерения сантистокс — сСт, существует следующая зависимость — 1 сСт = 1 мм²/c = 0,000001 м²/c).

Наиболее популярные коэффициенты высокотемпературной вязкости по стандарту SAE — 20, 30, 40, 50 и 60 (перечисленные выше меньшие значения используются редко, например, их можно встретить у некоторых японских машинах, использующихся на внутреннем рынке этой страны). Если сказать в двух словах, то чем меньше этот коэффициент, тем масло жиже, и наоборот, чем выше — тем оно гуще. Лабораторные тесты проводят при трех температурах — +40°С, +100°С и +150°С. Прибор, при помощи которого проводят опыты — ротационный вискозиметр.

Три эти температуры выбраны не случайно. Они позволяют увидеть динамику изменения вязкости при различных условиях — нормальных (+40°С и +100°С) и критических (+150°С). Испытания проводятся и при других температурах (а по их результатам строятся соответствующие графики), однако эти температурные значения приняты за основные точки.

И динамическая и кинематическая вязкости напрямую зависят от плотности. Зависимость между ними следующая: динамическая вязкость является произведением кинематической вязкости на плотность масла при температуре +150 градусов по Цельсию. Это вполне соответствует законам термодинамики, ведь известно, что при повышении температуры плотность вещества уменьшается. А это значит, что при постоянной динамической вязкости кинематическая при этом будет снижаться (о чем соответствуют и ее низкие коэффициенты). И наоборот при снижении температуры кинематические коэффициенты увеличиваются.

Прежде чем перейти к описанию соответствий описанных коэффициентов, остановимся на таком понятии как High temperature/High shear viscosity (сокращенно — HT/HS). Это отношение температуры работы двигателя к высокотемпературной вязкости. Оно характеризует текучесть масла при испытуемой температуре, равной +150°С. Это значение было введено организацией API в конце 1980-х годов для лучшей характеристики выпускаемых масел.

Таблица высокотемпературной вязкости

Значение высокотемпературной вязкости по SAE J300 Вязкость, мм²/с (сСт) при температуре +100°C Минимальная вязкость в отношении HT/HS, мПа•с при температуре +150°C и скорости сдвига 1 млн/с
20 5,6…9,3 2,6
30 9,3…12,5 2,9
40 12,5…16,3 3,5 (для масел 0W-40; 5W-40;10W-40)
40 12,5…16,3 3,7 (для масел 15W-40; 20W-40; 25W-40)
50 16,3…21,9 3,7
60 21,9…26,1 3,7

Обратите внимание, что в новых версиях стандарта J300 масло с вязкостью SAE 20 имеет нижнюю границу, равную 6,9 сСт. Те же смазывающие жидкости, у которых это значение ниже (SAE 8, 12, 16), выделены в отдельную группу под названием энергосберегающие масла. По классификации стандарта ACEA они имеют обозначение A1/B1 (устаревший после 2016 года) и A5/B5.

Минимальная температура холодного пуска двигателя, °С Класс вязкости по SAE J300 Максимальная температура окружающей среды, °С
Ниже -35 0W-30 25
Ниже -35 0W-40 30
-30 5W-30 25
-30 5W-40 35
-25 10W-30 25
-25 10W-40 35
-20 15W-40 45
-15 20W-40 45

Индекс вязкости

Существует еще один интересный показатель — индекс вязкости. Он характеризует снижение кинематической вязкости с увеличением рабочей температуры масла. Это относительная величина, по которой можно условно судить о пригодности смазывающей жидкости работать при различных температурах. Его вычисляют эмпирически, сопоставляя свойства при разных температурных режимах. В хорошем масле этот индекс должен быть высоким, поскольку тогда его эксплуатационные характеристики мало зависят от внешних факторов. И наоборот, если индекс вязкости определенного масла маленький, то такой состав очень зависит от температуры и прочих рабочих условий.

Другими словами можно сказать, что при низком коэффициенте масло быстро разжижается. А из-за этого толщина защитной пленки становится очень маленькой, что приводит к значительному износу поверхностей деталей двигателя. А вот масла с высоким индексом способны работать в широком температурном диапазоне и полностью справляться со своими задачами.

Индекс вязкости напрямую зависит от химического состава масла. В частности, от количества в нем углеводородов и легкости используемых фракций. Соответственно, минеральные составы будут иметь самый плохой индекс вязкости, обычно он находится в диапазоне 120. 140, у полусинтетических смазывающих жидкостей аналогичное значение будет 130. 150, а “синтетика” может похвастаться самыми лучшими показателями — 140. 170 (иногда даже до 180).

Можно ли смешивать масла разной вязкости

Довольно распространенной бывает ситуация, когда автовладельцу по какой-либо причине нужно долить в картер двигателя иное масло, чем то, которое уже находится там, особенно при условии, что они имеют разные вязкости. Можно ли так делать? Ответим сразу — да, можно, однако с определенными оговорками.

Основное, о чем стоит сказать сразу — все современные моторные масла можно смешивать между собой (разной вязкости, синтетику, полусинтетику и минералку). Это не вызовет никаких негативных химических реакций в картере двигателя, не приведет к образованию осадка, вспениваемости или другим негативным последствиям.

Падение плотности и вязкости при повышении температуры

Доказать это очень легко. Как известно, все масла имеют определенную стандартизацию по API (американский стандарт) и ACEA (европейский стандарт). В одних и других документах четко прописаны требования безопасности, в соответствии с которыми допускается любое смешивание масел таким образом, чтобы это не вызывало каких-либо разрушительных последствий для двигателя машины. А поскольку смазывающий жидкости соответствуют этим стандартам (в данном случае не важно, какому именно классу), то и требование это соблюдается.

Другой вопрос — стоит ли смешивать масла, тем более разной вязкости? Делать такую процедуру допускается лишь в крайнем случае, например, если в данный момент (в гараже или на трассе) у вас нет подходящего (идентичного тому, что находится в данный момент в картере) масла. В этом экстренном случае можно долить смазывающую жидкость до нужного уровня. Однако дальнейшая эксплуатация зависит от разницы старого и нового масел.

Так, если вязкости очень близки, например, 5W-30 и 5W-40 (а тем более производитель и их класс одинаковы), то с такой смесью вполне можно ездить и дальше до очередной смены масла по регламенту. Аналогично допускается смешивать и соседние по значению динамической вязкости (например, 5W-40 и 10W-40. В результате вы получите некое среднее значение, которое зависит от пропорций того и другого состава (в последнем случае получится некий состав с условной динамической вязкостью 7,5W-40 при условии смешивания их одинаковых объемов).

Также допускается к длительной эксплуатации смесь близких по значению вязкости масел, которые однако относятся к соседним классам. В частности, допускается смешивать полусинтетику и синтетику, или минералку и полусинтетику. На таких составах можно ездить длительное время (хотя и нежелательно). А вот смешивать минеральное масло и синтетическое, хотя и можно, но лучше доехать на нем лишь до ближайшего автосервиса, и там уже выполнить полную замену масла.

Что касается производителей, то тут аналогичная ситуация. Когда у вас есть масла разной вязкости, но от одного производителя — смешивайте смело. Если же к хорошему и проверенному маслу (в котором вы уверены, что это не подделка) от известного мирового производителя (например, таких как SHELL или MOBIL) добавляете похожее как по вязкости, так и по качеству (в том числе стандартам API и ACEA), то в таком случае на машине тоже можно ездить еще длительное время.

Также обратите внимание на допуски автопроизводителей. Для некоторых моделей машин их производитель прямо указывает, что используемое масло должно обязательно соответствовать допуску. В случае, если добавляемая смазывающая жидкость не имеет такого допуска, то длительное время на такой смеси ездить нельзя. Нужно как можно быстрее выполнить замену, и залить смазку с необходимым допуском.

Иногда возникают ситуации, когда смазывающую жидкость нужно залить в дороге, и вы подъезжаете к ближайшему автомагазину. Но в его ассортименте нет такой смазывающей жидкости, как и в картере вашего авто. Что делать в таком случае? Ответ простой — залить аналогичное или лучше. Например, вы пользуете полусинтетикой 5W-40. В этом случае желательно подобрать 5W-30. Однако тут нужно руководствоваться теми же соображениями, которые были приведены выше. То есть, масла не должны сильно отличаться друг от друга по характеристикам. В противном случае полученную смесь нужно как можно быстрее заменить на новый подходящий для данного двигателя смазывающий состав.

Вязкость и базовое масло

Многих автолюбителей интересует вопрос о том, какую вязкость имеет синтетическое, полусинтетическое и полностью минеральное масло. Он возникает потому что существует распространенное заблуждение, что у синтетического средства якобы вязкость лучше и именно поэтому «синтетика» лучше подходит для двигателя автомобиля. И напротив, якобы минеральные масла обладают плохой вязкостью.

На самом деле это не совсем так. Дело в том, что обычно минеральное масло само по себе гораздо гуще, поэтому на полках магазинов такая смазывающая жидкость зачастую встречается с показаниями вязкости такими как 10W-40, 15W-40 и так далее. То есть, маловязких минеральных масел практически не бывает. Другое дело синтетика и полусинтетика. Использование в их составах современных химических присадок позволяет добиться снижения вязкости, именно поэтому масла, например, с популярной вязкостью 5W-30 могут быть как синтетическими, так и полусинтетическими. Соответственно, при выборе масла нужно обращать внимание не только на значение вязкости, но и на тип масла.

Качество конечного продукта во многом зависит от базы. Моторные масла не исключение. При производстве масел для двигателя автомобиля используют 5 групп базовых масел. Каждое из них отличается способом добывания, качеством и характеристиками
Подробнее

У различных производителей в ассортименте можно найти самые разные смазывающие жидкости, относящиеся к разным классам, однако имеющие одинаковую вязкость. Поэтому при покупке той или иной смазывающей жидкости выбор его вида — это отдельный вопрос, который нужно рассматривать, исходя из состояния двигателя, марки и класса машины, стоимости непосредственно масла и так далее. Что касается приведенных выше значений динамической и кинематической вязкости, то они имеют одинаковое обозначение по стандарту SAE. Но вот стабильность и долговечность защитной пленки у разных типов масел будут другими.

Выбор масла

Подбор смазывающей жидкости для конкретного двигателя машины — процесс достаточно трудоемкий, поскольку нужно проанализировать много информации для принятия правильного решения. В частности, кроме непосредственно вязкости желательно поинтересоваться физическими характеристиками моторного масла, его классами по стандартам API и ACEA, тип (синтетика, полусинтетика, минералка), конструкцию двигателя и много чего еще.

Какое масло лучше заливать в двигатель

Выбор моторного масла дол основывается на вязкости, спецификации API, АСЕА, допусках и тех важных параметрах, на которые вы никогда не обращаете внимание. Подбирать нужно по 4 основным параметрам.
Подробнее

Что касается первого шага — выбора вязкости нового моторного масла, то стоит отметить, что изначально нужно исходить из требований завода-изготовителя двигателя. Не масла, а двигателя! Как правило, в мануале (технической документации) имеется конкретная информация о том, смазывающие жидкости какой вязкости допускается использовать в силовом агрегате. Зачастую допускается применять два или три значения вязкости (например, 5W-30 и 5W-40).

Обратите внимание, что толщина образуемой защитной масляной пленки не зависит от ее прочности. Так, минеральная пленка выдерживает нагрузку около 900 кг на квадратный сантиметр, а такая же пленка, образованная современными синтетическими маслами на основе эстеров уже выдерживает нагрузку 2200 кг на квадратный сантиметр. И это при одинаковой вязкости масел.

Что будет, если неправильно подобрать вязкость

В продолжение предыдущей темы перечислим возможные неприятности, которые могут возникнуть в случае, если будет выбрано масло в неподходящей для данного вязкостью. Так, если оно слишком густое:

  • Рабочая температура двигателя будет повышаться, поскольку тепловая энергия будет отводиться хуже. Однако при езде на невысоких оборотах и/или в холодную погоду это можно не считать критическим явлением.
  • При езде на высоких оборотах и/или при высокой нагрузке на двигатель температура может значительно возрасти, из-за чего возникнет значительный износ как отдельных частей, так и двигателя в целом.
  • Высокая температура двигателя приводит к ускоренному окислению масла, из-за чего оно быстрее изнашивается и теряет свои эксплуатационные свойства.

Однако если залить в двигатель очень жидкое масло, то также могут возникнуть проблемы. Среди них:

  • Масляная защитная пленка на поверхности деталей будет очень тонкой. Это значит, что детали не получают должную защиту от механического износа и воздействия высоких температур. Из-за этого детали быстрее изнашиваются.
  • Большое количество смазочной жидкости обычно уходит в угар. То есть, будет иметь место большой расход масла.
  • Возникает риск появления так называемого клина мотора, то есть, его выхода его из строя. А это очень опасно, поскольку грозит сложными и дорогостоящими ремонтами.

Поэтому, чтобы избежать подобных неприятностей старайтесь подбирать масло той вязкости, которую допускает производитель двигателя машины. Этим вы не только продлите срок его эксплуатации, но и обеспечите нормальный режим его работы в разных режимах.

Заключение

Всегда придерживайтесь рекомендаций автопроизводителя и заливайте смазочную жидкость с теми значениями динамической и кинематической вязкости, которая прямо им указана. Незначительные отклонения допускаются лишь в редких и/или аварийных случаях. Ну а выбор того или иного масла нужно проводить по нескольким параметрам, а не только по вязкости.

Вязкость моторного масла — что это такое, расшифровка по SAE

Большинство автолюбителей знает, что при выборе смазочных материалов наиболее важным параметром является вязкость масла.

Однако, не все понимают значение цифр, которые имеются на канистрах.

Моторная смазка подвергается воздействию довольно высокой температуре как внутри самого двигателя, так и извне.

Вязкость как один из важнейших параметров моторного масла

Всю необходимую информацию производители указывают на этикетке, поэтому необходимо уметь ее читать и анализировать.

Кроме всего прочего, следует различать саму вязкость, которая бывает как кинематической, так и динамической. Типы вязкости имеют определенные различия. Они заключаются в плотности, отличающихся методах измерения и предназначены для определения показателей различных классов смазки.

Кинематическая вязкость моторного масла определяет его текучесть при нормальной (стандартной) рабочей температуре, а также максимальной. За основу проведения испытаний берут 40 и 100 градусов по Цельсию, а измерения проводятся в сантистоксах.

По полученным результатам осуществляются расчеты индекса вязкости, поэтому, если вы хотите приобрести действительно хорошее масло — выбирайте, чтобы индекс превышал значение 200. Чаще всего наиболее подходящий индекс имеют всесезонные масла.

Что касается динамической вязкости — то она отображает силу сопротивления в ходе перемещения жидкостей, которая от плотности никак не зависит. Единицей измерения динамической вязкости является сантипуаз.

Ниже приведена таблица вязкости моторного масла для работы двигателя в холодных условиях.

Основные параметры вязкости

Одним из основных параметров являются низкотемпературные показатели.

К данным показателям относятся следующие:

  • проворачиваемость;
  • прокачиваемость.

Первый определяет диапазон текучести при низких температурах и указывает на то, какой должна быть максимально допустимая динамическая вязкость. Последняя позволяет коленчатому валу вращаться с такой скоростью, которая обеспечивает хороший запуск двигателя.

Прокачиваемость всегда имеет значение, которое на 5˚С ниже необходимой. Это нужно для того, чтобы масляный насос не начал закачивать воздух вследствие чрезмерного загустевания смазочной жидкости. Параметры прокачиваемости не должны превышать значения в 60000 мПа*с.

Если вы хотите разобраться в том, как определить вязкость моторного масла — следует познакомиться с таким понятием, как спецификация SAE. Это принятый в большинстве стран стандарт, определяющий необходимый уровень вязкости смазки при том или ином температурном режиме.

Вот таблица, где показано, какая классификация соответствует определенной температуре воздуха.

Международный стандарт вязкости масел

О важности такого свойства, как вязкость масла, стало известно еще с тех времен, как был выпущен первый автомобиль. С тех самых времен инженеры пытались произвести классификацию смазочных материалов. Основываясь на определенных качествах, все имевшиеся масла были разделены на следующие типы:

  • маловязкие смазки
  • средневязкие
  • тяжелые

После того, как были изобретены подходящие для определения вязкости приборы — американским обществом автомобильных инженеров (SAE) была разработана наиболее точная классификация — SAE J300.

Данная классификация моторных масел в процессе своего развития претерпевала определенные изменения и сегодня представляет 11 классов вязкости.

Их полный список выглядит следующим образом:

  1. SAE 0W;
  2. SAE 5W;
  3. SAE 10W;
  4. SAE 15W;
  5. SAE 20W;
  6. SAE 25W;
  7. SAE 20;
  8. SAE 30;
  9. SAE 40;
  10. SAE 50;
  11. SAE 60.

В связи с этим, классы вязкости моторных масел стали в спецификации SAE по степени вязкости, которая определяется условиями, близкими к реально существующим. Вследствие этого и произошло разделение масел на летние и зимние виды.

Летние смазки не имеют буквенного обозначения и обладают более высокой вязкостью, вследствие чего обеспечивают качественную смазку всех деталей двигателя при высокой температуре окружающей среды.

Однако, при низких температурах такие масла становятся чересчур плотными и создают серьезную проблему при запуске холодного двигателя.

Зимнее масло является менее вязким, благодаря чему проблем при холодном пуске двигателя не возникает. Зато в жаркое время года оно становится слишком текучим, поэтому не в состоянии обеспечить детали силового агрегата должной защитой.

Благодаря изобретению всевозможных присадок, появилась новая категория масел, объединивших в себе хорошее соотношение зимних и летних характеристик. Такие смазывающие материалы получили название всесезонных.

Виды масел в зависимости от температурного режима

Вязкость определяется по международному стандарту SAE J300 и подразделяет все смазочные материалы на три основных вида — летние, зимние и всесезонные.

К летним относятся масла, имеющие следующий показатель SAE:

Зимние смазки имеют свои преимущества:

  • невысокая стоимость;
  • невысокая вязкость, благодаря которой запуск холодного двигателя при минусовой температуре происходит лучше, чем с применением всесезонных жидкостей;
  • высокая стойкость к деструкции.
  • К ним относятся следующие виды:
  • SAE 0W;
  • SAE 5W;
  • SAE 10W;
  • SAE 15W;
  • SAE 20W.

Самыми распространенными являются всесезонные жидкости. Они также имеет свои достоинства, а наиболее главным следует считать его использование в любое время года. Благодаря имеющимся в составе полимерным присадкам, оно способно изменять степень вязкости относительно окружающей температуры. Кроме того, оно имеет хорошие энергосберегающие свойства, благодаря которым силовой агрегат работает в жаркую погоду более экономичней, чем при использовании летнего типа масел.

Всесезонные:

  • SAE 0W-30;
  • SAE 0W-40;
  • SAE 5W-30;
  • SAE 5W-40;
  • SAE 10W-30;
  • SAE 10W-40;
  • SAE 15W-40;
  • SAE 20W-40.

Благодаря прекрасно сбалансированным показателям, всесезонки показывают хорошие результаты в работе с критическими температурами.

Для того, чтобы подобрать для двигателя своего автомобиля наиболее подходящее по вязкости масло — следует опираться на два основных показателя:

  • в каких климатических условиях эксплуатируется автомобиль;
  • сколько лет эксплуатируется двигатель.

Опираясь на первый показатель, для регионов с высокой температурой воздуха следует выбирать жидкости с более высоким показателем вязкости. Данный параметр представлен цифрой, находящейся перед буквой «W».

Так, к примеру, при эксплуатации транспортного средства при температуре воздуха от -10 и до +45 следует выбирать SAE 20W-40.

Второй параметр: в этом случае следует выбирать смазку согласно выработанному ресурсу двигателя. Так для нового двигателя следует подбирать меньшую вязкость, а для мотора постаршеболее вязкое масло. Это необходимо для того, чтобы более выработанные детали, имеющие между собой значительно увеличенные зазоры, могли более или менее нормально функционировать.

Помните, что любая смазка содержит показатели вязкости как при низких, так и при высоких температурах, поэтому при выборе это следует обязательно учитывать. Чем выше первая цифра (стоящая перед буквой W), тем рабочий диапазон на низких температурах будет меньше. Чтобы произвести расчеты — необходимо от цифры 40 отнять первый показатель смазки.

К примеру, жидкость со значением 5W20 имеет температурный диапазон -35˚ С и -30˚ С.

Второе число, расположенное после буквы «W», дает понятие высокотемпературной вязкости. Если не вдаваться в технические тонкости, то можно сказать так — чем больше второе значение — тем выше будет вязкость масла при высоких температурах.

Диапазоны рабочих температур для разных масел по SAE

Основываясь на спецификацию SAE, все смазывающие жидкости можно расшифровать по температурному режиму и определить для себя диапазон их использования.

По классу вязкости и температурному режиму жидкости имеют следующий диапазон:

  • 5 W-30 — предназначена для работы при температуре от -25˚ С и до +20˚ С;
  • 5 W-40 — предназначена для работы от -25˚ С и до +35˚ С;
  • 10 W-30 — предназначена для работы от -20˚ С и до +30˚ С;
  • 10 W-40 — предназначена для работы от -20˚ С и до +35˚ С;
  • 15 W-30 — подходит для работы при температуре воздуха от -15˚ С и до +35˚ С;
  • 15 W-40 — подходит для работы при температуре воздуха от -15˚ С и до +45˚ С;
  • 20 W-40 — подходит для работы при температуре воздуха от -10˚ С и до +45˚ С;
  • 20 W-50 — подходит для работы при температуре воздуха от -10˚ С до +45˚ С и более.

Однако, в подборе наиболее подходящего масла для своего транспортного средства, в первую очередь необходимо руководствоваться информацией, которую предоставляет завод изготовитель.

Выбор моторного масла по его вязкости

Подбор необходимого масла строго индивидуален и направлен на определенный двигатель. Поэтому в первую очередь следует ориентироваться на те указания и рекомендации, которые сделал производитель в технической документации к тому или иному автомобилю.

Помните, что только оригинальное масло либо его качественный аналог способны обеспечить двигатель хорошей работой и максимальным износом деталей.

В том случае, если данного рода документация отсутствует — ориентироваться следует на указанные допуски масла в отношении определенных двигателей, которые, чаще всего, имеются на этикетке производителя.

Видео по теме:

Исследование зависимости вязкости моторного масла от температуры

Томск — это город, в котором зима бывает очень суровой. И ежегодно среди автомобилистов возникает проблема сложного, а порой и невозможного, запуска двигателя автомобиля в зимних условиях. Эта проблема может возникнуть по ряду причин. Когда двигатель холодный, наоборот, масло обладает тенденцией сгущаться.  И, как следствие,  невозможность прокрутки вала двигателя. Моторное масло играет важнейшую роль в эксплуатации двигателя автомобиля. Его основная задача — это смазка. Моторное масло разных видов и сортов отличается по характеристикам, определяющим сферу их применения. В зависимости от характеристик, масло рекомендуется для использования в разных типах двигателей, работающих в различных условиях и температурных режимах. Для покупателей наибольшую важность представляют два показателя: вязкость (позволяет определить, подойдет ли масло для определенного сезона и климата) и допуск (подходит ли масло для данного автомобиля). Причем даже для одного и того же типа масла, но разных марок показатель вязкости может отличаться в зависимости от температурных условий. Исходя из этого, нами была поставлена следующая цель: исследование зависимости вязкости моторных масел различных марок от температуры.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

  1. Изучить классификацию моторных масел;
  2. Изучить характеристики моторных масел;
  3. Определить вязкость моторных масел при различных (низких) температурах;
  4. Сформулировать рекомендации автомобилистам по применению различных масел при низких температурах.

Объект исследования: моторное масло.

Предмет исследования: вязкость.

Методы исследования.

Теоретические: анализ информации по темам “Моторные масла”, “Характеристики моторных масел”, “Вязкость и способы ее измерения”.

Практические: эксперимент по определению вязкости (кинематической и динамической) моторных масел при различных температурах.

В ходе исследования были получены следующие результаты.

Моторное масло — это смазочный материал, который используется с целью уменьшения трения в движущихся частях двигателей внутреннего сгорания.

Первое в мире моторное масло было запатентовано в 1873 году американским доктором Джоном Эллисом. В 1866 году Эллис изучал свойства сырой нефти в медицинских целях, но обнаружил, что сырая нефть обладает хорошими смазочными свойствами. Джон Эллис зарегистрировал Valvoline — первый в мире бренд моторного масла.

Моторное масло разделяется на три типа: минеральное, синтетическое и полусинтетическое.

Существует классификация масел по вязкостно-температурным свойствам и классификация масел по эксплуатационным свойствам (назначению и качеству). В настоящее время единственной признанной во всем мире системой классификации транспортных масел по вязкости является спецификация SAE (Американская ассоциация автомобильных инженеров).

Норма SAE J 300 определяет степень вязкости для каждого смазочного материала.

SAE J-300 содержит 6 зимних классов и 5 летних классов моторных масел.

Классы вязкости SAE OW, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W относятся к зимним, а SAE 20, 30, 40, 50, 60 — к летним.

Надежность работы двигателя во многом определяется выбором масла с оптимальной вязкостью.

Вязкость — это одна из важнейших характеристик масел, которая характеризует внутреннее трение, определяет текучесть и способность обеспечить жидкостной режим смазывания. Различают кинематическую и динамическую вязкость.

Кинематическая вязкость, характерная для простых масел при положительных температурах, определяется в капиллярных вискозиметрах, а динамическая — для загущенных (всесезонных) масел и масел при отрицательных температурах, определяется в ротационных вискозиметрах, ее величина зависит не только от температуры, но и от градиента скорости сдвига. 

Динамическую вязкость представляет собой произведение кинематической вязкости на плотность жидкости, в технической системе ее измеряют в сантипуазах (сП), а в системе СИ — в миллиПаскаль-секундах (мПа-с), где 1 сП= 1 мПа-с. Это сопротивление, которое оказывает жидкость при относительном перемещении            двух ее слоев поверхностью 1 м2, находящихся на расстоянии 1 м друг от друга и перемещающихся под действием внешней силы в 1 Н со скоростью 1 м/с.

Кинематическую вязкость в технической системе единиц измеряют в Стоксах (Ст) или сантистоксах (сСт), а в системе СИ в м2/с или в мм2/с. Кинематической вязкостью [ν] называется величина, равная отношению динамической вязкости жидкости [μ] к ее плотности [ρ] при той же температуре: ν = μ/ρ.

В ходе эксперимента была измерена динамическая (методом Стокса) и кинематическая (вискозиметром ВПЖ-2, d=1,77 мм) вязкость при различных температурах для следующих марок масла:

  1. ZIC XQ 5w40
  2. Helix HX7 5w40
  3. Castrol Magnatec 5w40

Кинематическая вязкость определялась по следующей формуле:

 

K — постоянная вискозиметра (1,022 )

T — время истечения жидкости, с

ν — кинематическая вязкость жидкости, мм2

g — ускорение свободного падения (м/с2)

Результаты измерений показаны в таблице 1.

 

Таблица 1. Кинематическая вязкость (вискозиметр)

Масло

t = +210С

t = -70С

t = -140C

t = -180C

t = -210C

Тср, с

ν, мм2

Тср, с

ν, мм2

Тср, с

ν, мм2

Тср, с

ν, мм2

Тср, с

ν, мм2

ZIC XQ

5w40

143

146,04

153

156,25

192

196,08

198

202,21

241

246,13

Helix HX7

5w40

139

141,957

188

191,99

199

203,23

224

228,76

246

251,24

Castrol

Magnatec

5w40

128

130,723

176

179,74

230

234,89

236

241,02

239

244,08

Таким образом, можно сделать следующие выводы: 1) вязкость масла увеличивается с понижением температуры; 2) Из всех марок масел меньше всего увеличилась вязкость  Castrol Magnatec.

Динамическая вязкость (Па*с) определялась по следующей формуле:

 

tвремя падения, с

r – радиус шарика, м

R0– радиус сосуда, м

l – высота падения, м

ρ – плотность шарика, кг/м3

ρ0 – плотность жидкости, кг/м3

Для измерения вязкости использовалась следующая установка (рис. 1).

Значения динамической вязкости представлены в таблице 2.

ρ = 8900 кг/м3

l = 0,14 м

r = 2 мм

R0 = 0,015 м

Значения плотности масел:

Плотность масла ZIC XQ (при всех температурах): 1660 кг/м3.

Плотность масел Helix HX7 и Castrol Magnatec (при всех температурах): 1760 кг/м3.

Таблица 2. Динамическая вязкость (метод Стокса)

Масло

t = +210С

t = -70С

t = -140C

t = -180C

t = -210C

, cм/с

μ, Па·с

, cм/с

μ, Па·с

 , cм/с

μ, Па·с

, см/с

μ, Па·с

, см/с

μ, Па·с

ZIC XQ

5w40

4,59

0,503

9,59

0,838

11,13

1,07

15,01

1,109

17,65

1,305

Helix HX7

5w40

1,73

0,34

4,83

0,81

7,53

0,996

10,35

1,505

13,12

2,103

Castrol

Magnatec

5w40

2,56

0,34

6,36

0,76

9,48

0,859

12,15

1,370

15,95

2,59

 

Таким образом, можно сделать вывод, что при понижении температуры динамическая вязкость увеличивается. Причем у масла Castrol Magnatec интенсивнее, чем у ZIC и Helix.

Динамическая вязкость важна при определении низкотемпературных свойств смазок, но её редко применяют при анализе масла или для определения  класса вязкости. По многим разным причинам, исследователя масла интересует кинематическая вязкость. А по этому показателю лучшие свойства показало масло Castrol Magnatec. Но сказать, что остальные масла более худшего качества нельзя. Их показатели вязкости незначительно отличаются от Castrol Magnatec и все значения укладываются в рамки допустимых производителем.

Следует отметить, что эффективность работы мотора зависит не от абсолютного значения вязкости при определенных температурах, а от динамики ее изменений при работе в определенных диапазонах рабочих температур, а также соответствие этой динамики конструкции данного двигателя. Если двигатель рассчитан на параметры авто-масла 5w30, тогда моторное масло с маркировкой 0w20 не подходит и его заливать нельзя, а с маркировкой 5w40 не рекомендуется. Значит, использовать то авто-масло, которое подходит согласно требованиям производителя двигателя, но ни в коем случае не рекомендациям изготовителя авто-масла.

В целом по маслам можно дать следующие рекомендации:

−          перечень марок масел, допущенных к применению, постоянно изменяется, получают допуск новые марки, некоторые его теряют;

−          температурный диапазон применения, указанный на упаковке масла, носит лишь рекомендательный характер;

−          не стоит оценивать масла по цвету, большинство вводимых в него присадок делают его более темным;

−          замену масла при тяжелых условиях эксплуатации необходимо производить в 1,5—2 раза чаще, тоже рекомендуется делать для автомобилей со значительным пробегом, так как условия его работы в изношенных двигателях более жесткие, в частности из-за окисляющего действия сгоревших газов, попадающих в масляный катер;

−          быстрое (через 1—2 тыс. км пробега) почернение масла не обязательно указывает на потерю его эксплуатационных свойств;

−          доливать следует тот же сорт масла, который залит в двигатель, так как масла разных производителей содержат различные пакеты присадок и смешивание может ухудшить их свойства;

−          нежелательно смешивать минеральные и синтетические масла, а также доливать минеральное в полусинтетическое из-за разной растворимости присадок в минеральной и синтетической основах;

−          если неизвестно, что использовал прежний владелец автомобиля, перед заменой желательно промыть систему смазки;

−          добавление в моторное масло различных препаратов может улучшить одни его свойства и резко ухудшить другие.

Классификация по вязкости. Степени вязкости SAE

Вязкость масла — это основной показатель качества, который является общим для всех масел. Для двигателя или любого другого механизма необходимо применять масла с оптимальной вязкостью, величина которой зависит от конструкции, режима работы и степени износа, температуры окружающей среды и других факторов. В настоящее время единственной признанной в зарубежных странах системой классификации автомобильных моторных масел является спецификация SAE J300. SAE — это аббревиатура Общества Автомобильных Инженеров США (Society of Automotive Engineers). Вязкость масла по этой системе выражается в условных единицах — степенях вязкости SAE (SAE Viscosity Grade — SAE VG). Численные значения степеней являются условными символами комплекса вязкостных свойств (см. табл. 3.1). В таблице указаны два ряда степеней вязкости: зимний — с буквой «W» (Winter), и летний — без буквенного обозначения. Сезонные (моновязкие) масла (single viscosity grade oils) зимнего ряда различаются по максимальным вязкостям низкотемпературной проворачиваемости и прокачиваемости, и по минимальной кинематической вязкости при 100°С.-1 в соответствии со степенью летнего ряда (без буквы W).

Классификация SAE J300 используется производителями двигателей для определения степеней вязкости моторных масел пригодных для использования в их двигателях и производителями масел при разработке новых составов, производстве и маркировке готовых продуктов. Стандартные ряды вязкости:

  • зимний ряд: SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W;
  • летний ряд: SAE 20, 30, 40, 50, 60;

Всесезонные (multigrade) масла, состоят из комбинации зимнего и летнего ряда разделенные знаком «тире» (например, SAE 10W-40), другие виды записи являются неверными, и использование аббревиатуры SAE для них недопустимо (например SAE 10W/40 или SAE 10W40). Серия всесезонных масел: SAE 0W-20, 0W-30, 0W-40, 0W-50, 0W-60, 5W-20, 5W-30, 5W-40, 5W-50, 5W-60, 10W-30, 10W-40, 10W-50, 10W-60, 15W-30, 15W-40, 15W-50, 15W-60, 20W-30, 20W-40, 20W-50, 20W-60.

 

Таблица 3.-1; мПа с, не менееМаксимальная вязкость, мПа сminmaxпри темп. *при темп. **0W3250 при -30°С60000 при — 40°С3,8  5W3500 при -25°С60000 при -35°С3,8  10W3500 при -20°С60000 при -30°С4,1  15W3500 при -15°С60000 при -25°С5,6  20W4500 при -10°С60000 при -20°С5,6  25W6000 при -5°С60000 при -15°С9,3  20  5,6<9,32,630  9,3<12,52,940  12,5<16,32,9***40  12,5<16,33,7****50  16,3<21,93,760  21,9<26,13,7

Примечания: 1 сСт = 1 мм?/с; * При запуске холодного двигателя, вязкость проворачивания, измеряется на вискозиметре CCS; ** В отсутствии напряжения сдвига, измеряется на вискозиметре MRV; *** Для масел SAE 0W-40, 5W-40 и 10W-40; **** Для масел SAE 40, 15W-40, 20W-40 и 25W-40.

Рис. 3.1. Зависимость вязкости моторного масла от температуры (сезонных SAE 10W и SAE 40 и всесезонного SAE 10W-40)

По спецификации SAE J300, вязкости масел определяются при условиях, близких к реальным. Летнее масло имеет достаточную вязкость, чтобы обеспечить надежное смазывание при высокой температуре, но оно слишком вязкое при низкой температуре, в результате чего при низкой температуре воздуха затрудняется пуск двигателя. Маловязкое зимнее масло облегчает холодный пуск двигателя при низкой температуре, но не обеспечивает его смазывание летом, когда температура масла в двигателе превышает 100°С. Именно по этим причинам наибольшее распространение сегодня получили всесезонные сорта масел, имеющие меньшую зависимость вязкости от температуры. Таким образом степень вязкости SAE помогает определить диапазон температуры окружающей среды, при котором масло обеспечит нормальную работу двигателя — его проворачивание стартером, прокачивание масла насосом по смазочной системе при холодном пуске и надежное смазывание летом при длительной работе в режиме максимальных скоростей и нагрузок.

Вязкость моторного масла, классификация по системе SAE

Физическое понятие, что такое вязкость моторного масла, трактуется, как способность сопротивляться движению одной части вещества относительно другой. Это трение слоев друг о друга внутри жидкости. Чем менее подвижна жидкость, тем больше ее вязкость. Она зависит: от рода вещества, примесей, добавок (для этого используют присадки), температуры самой жидкости.

Для автомобилиста важно учитывать и знать:

  • какой смазочный материал лучше выбрать для двигателя;
  • как разобраться с надписями на этикетке;
  • что обозначает маркировка моторного масла, какая у нее расшифровка;
  • как повлияет на работу двигателя неправильный выбор автомобильного масла;
  • что значит стандарт SAE.

К чему может привести использование неправильно подобранного масла по вязкости

При проектировке автомобилей, конструкторы закладывают определенные параметры и характеристики двигателя. Для номинальной работы, определяется класс вязкости соответствующих ему моторных масел. При выборе, покупке, следует обращать внимание на то, что индекс вязкости масла, динамическая, кинематическая вязкость, базовая основа, температурные диапазоны, должны совпадать с требованиями производителя двигателя.

При заливке в двигатель масла не соответствующего паспортному требованию, может произойти следующее:

  • Большая вязкость отрицательно влияет на долговечность двигателя. Экспериментально проверено и подтверждено, что каждый прогрев нового двигателя во время сильных морозов забирает до 200 км ресурсного пробега.
  • Эксплуатация двигателя с завышенной, относительно паспортных требований, вязкостью приведет к его быстрому разогреву. Увеличится расход горючего. Большее количество продуктов сгорания топлива осядет на стенках. Кислая среда приведет к ускоренной коррозии. При этом, масло потребуется чаще менять. Детали, моторные комплектующие будут быстро изнашиваться. Уже через сотню тысяч пробега двигателю потребуется капитальный ремонт.
  • Энергоэффективные моторные смазочные материалы предназначены только для специально спроектированных двигателей. Они не подходят к каждому автомобилю. Применение жидкости с низкой вязкостью при рабочей высокой температуре, приведет к тому, что детали двигателя будут смазаны недостаточно. Масляная пленка окажется тонкой. Соответственно, возникшее большое трение, вызовет неправильную работу механизма, и даже заклинивание.

Использование автомасла разной вязкости опасно для мотора. Причем заниженная вязкость машинных масел, по сравнению с номинальной, гораздо опаснее, чем завышенная.

Классификация автомобильных масел по системе SAE

Авторская классификация моторных масел по SAE принадлежит американской ассоциации автомобильных инженеров. Система, в первой своей редакции, введена в 1911 году. Классификация по системе SAE опирается на характеристики вязкости в зависимости от температур окружающей среды, условий в которых двигатель будет эксплуатироваться безопасно, оптимально.

Для рассмотрения что такое вязкость масла, какова подробная расшифровка показателей по системе SAE, введем понятия кинематической, динамической вязкости в моторном масле.

С повышением температуры, начинается снижение вязкости любой жидкости, так как уменьшается взаимное притяжение молекул. Этот процесс характеризует кинематическая вязкость любого моторного масла. В связи с этим, вводится еще одна величина характеризующая свойства масел, индекс вязкости, которая показывает скорость снижения густоты моторного масла за единицу времени.

Вторая характеристика, динамическая вязкость машинного масла, показывает какую силу нужно приложить, чтобы сдвинуть порцию вещества, по отношению к площади сдвига.

Эти две характеристики очень важны! Можно привести цепочку рассуждений при использовании в моторе смазки с недостаточным индексом вязкости.

  1. С повышением температуры, быстро уменьшается вязкость (малый индекс вязкости масла по SAE).
  2. Смазка покрывает комплектующие мотора очень тонкой пленкой.
  3. Возрастает трение между соприкасающимися межу собой деталями.
  4. В результате – поломка двигателя.

Или другой вариант:

  1. Динамическая вязкость не достаточная.
  2. Стартер не может провернуть двигатель.
  3. Смазка не доходит до всех составляющих.
  4. Двигатель заводится на сухую.
  5. Большое трение.
  6. Двигатель клинит.

На этикетках зачастую индекс не печатают. Его можно узнать только у продавца. Обычные границы таковы:

  • ИВ минерального – 120-140;
  • ИВ синтетического – 140-170;
  • ИВ полусинтетики – 130-150.

Масло с большим Индексом Вязкости (ИВ) при низких минусовых температурах остается достаточно жидким, а при высоких плюсовых, и хорошо разогретом двигателе, достаточно густым. Это обеспечивает его отличное функционирование.

Важно знать нужное для данного двигателя моторное масло. Использовать оптимальный вариант, рекомендуемый по системе SAE. От правильного выбора зависит:

  • рабочая мощность мотора;
  • легкость, быстрота пуска непрогретого двигателя;
  • КПД двигателя;
  • количество хлопьев окисла, образующихся при сгорании топлива;
  • расход топлива;
  • расход и сроки замены масла.

Классификация автомасел подразумевает разделение на три группы по температуре окружающей среды, в которой происходит запуск двигателя: летнее, зимнее и всесезонное. При этих температурах вязкость моторных масел оптимальна, приведенная ниже таблица, показывает их границы применения.

Чем больше разница между максимальной и минимальной температурами в холодное и теплое время года, тем выше должен быть индекс вязкости. Имея такие характеристики, автомасло считается высококачественным.

Таблица вязкости и классификация масел

Внимание! Для разных моделей двигателей у различных производителей, данные таблицы немного могут отличаться.

Маркировка масел Нижняя граница температуры Верхняя граница температуры
sae 0w30 -35 +35
sae 0w40 -35 +40
sae 5w30 -30 +35
sae 5w40 -30 +40
sae 5w50 -30 +50
sae 0w -35 -10
sae 5w -30 -10
sae 10w -25 0
sae 15w -20 +5
sae 20w -15 +15
sae 10w30 -25 +35
sae 10w40 -25 +40
sae 15w30 -20 +35
sae 15w40 -20 +40
sae 20w50 -15 +50
sae 30 -5 +35
sae 40 +10 +40
sae 50 +10 +50

По таблице видно что маркируются смазочные материалы буквами и цифрами. Летние – цифрой, зимние буквой w и цифрой, всесезонные – буквенно-цифровым обозначением.

Классификация по SAE, приняла следующие обозначения. Первая цифра в маркировке обозначает динамическую вязкость жидкости. Если от нее отнять 40, получится нижняя температура при которой насос подаст смазку внутрь мотора к соприкасающимся деталям. Если отнять 35, получится наименьшая температура воздуха при которой стартер сможет безопасно провернуть холодный двигатель.

Например: на канистре есть надпись, SAE 5w40. Означает что это всесезонный смазочный материал. Оптимально применять его в местах, где климатические условия зимой средней суровости. Температура там обычно не опускается ниже минус 30 градусов, а в самые жаркие дни теплого периода года, не поднимается выше 40.

От чего зависит частота замены масла

От температурного диапазона применения смазочного материала зависит частота его замены. Чем больше разбежка между зимней и летней температурой, тем чаще придется менять старое масло на новое.

Это необходимо потому, что в таких автомаслах используются специфические синтетические присадки. Они представляют собой цепочки с различным коэффициентом поверхностного натяжения на обоих концах. Чем больше разница температур, тем длиннее синтетические цепочки.

Поверхностное натяжение зависит от величины температуры окружающей среды. Таким образом, цепочки присадок получают возможность к скручиванию и разворачиванию при разных температурах. При повышении температуры базового масла, цепочки, распределенные по всему объему, разворачиваются и тем самым уменьшают текучесть базовой основы. Она становится гуще, тягучее.

Однако каждая присадка синтезирована так, что цепочки могут сворачиваться и разворачиваться только определенное количество раз. В дальнейшем, они разрушаются. Длинные присадки разрушаются быстрее. Чем больше эксплуатируется масло, тем меньше остается в нем присадки. И оно перестает обладать первоначальными эксплуатационными качествами.

С возрастанием километража пробега, необходимо использовать более густую смазку. Для старых, изношенных автомобилей допускается использовать моторное масло на два класса выше, чем рекомендуемое. Однако, перед тем как отступить от требований указанных в сервисном паспорте, следует пройти полный технический осмотр мотора автомобиля. И только после этого, опытный моторист посоветует применить более густой смазочный материал.

таблица температур, что означает, как измеряется

Неопытные автолюбители сталкиваются с определением – вязкость масла. Она указывает на текучесть лубриканта в эксплуатационной среде. К примеру, как поведет себя формула при критических перепадах температур. В 2021 году существует более 10 классов жидкостей, относящихся к определенным условиям работы.



Чтобы пользователь мог понять, к какому типу относится продукт, изготовители наносят на этикетки индекс SAE. Аббревиатура означает – американский институт нефти, и актуальна на пяти континентах.


Для автомобилей применимы две категории:

Принципиальная разница в том, что первая относится к моторным, а вторая к трансмиссионным смазкам.

От чего зависит вязкость масла

Степень густоты продукта напрямую зависит от внедренных технологий и присадок во время компоновки формулы. Однако ключевыми принято считать такие факторы.

Основа.

Существует три разновидности базовых групп масел. Все отличаются по изначальной густоте.

  1. Минеральная – изготавливается путем перегонки сернистых пород нефти и преимущественно используется летом. В холодное время года быстро кристаллизуется, что делает ее эксплуатацию невозможной.
  2. Полусинтетика – более современная технология. Популярными представителями являются гидрокрекинговые масла. Степень вязкости здесь допускает применение зимой, однако защита от перепадов температуры недостаточна.
  3. Синтетика – передовая технология, показывающая новый технологический уровень, где внедрена процедура расщепления молекул природного газа или рапсовых соков, для получения сложных углеводородов. Эти автомасла выделяются повышенной текучестью и стойкостью к суровым климатическим условиям.

Присадки.


Дополнительные включения в современных смазках в 80% имеют ключевое значение. Депрессорные компоненты стабилизируют поведение смеси во время перепадов температур, однако зависимость индекса вязкости от них мала.

Густота лубриканта зависит от комплекса технологических решений и подбора компонентов формулы.

Маркировка вязкости масла

На канистре любого автомасла всегда находится маркировка спецификации SAE. Отличить к какой категории относится продукт, можно по самому индексу.

Моторные смазки имеют повышенную текучесть относительно трансмиссионных и делятся на три категории:

  • зимние;
  • летние;
  • всесезонные.

Для каждой группы характерна своя аббревиатура.

  1. Жидкость для холодного времени года имеет две части кода – цифра от 0 до 25, вторая часть, буква «W» — говорит о принадлежности смеси к зимней группе.
  2. Летние смеси также имеют аналогичный индекс, однако значения здесь перевернуты задом на перед – сначала «W», затем цифры от 20 до 60.
  3. Всесезонная группа представлена составным кодом из трех частей. Для примера самая популярная в России вязкость – 5W40.

Аналогичное разделение присутствует и для трансмиссионных масел. Однако здесь, ввиду увеличенной густоты актуальны показатели типа 75W80, 80W90.



Далее разберемся в чем отличие маркировок, и на что они влияют.

На что влияет вязкость масла

В современном автомобиле эксплуатационные свойства масла влияют на два ключевых фактора.

  1. Возможность холодного пуска силовой установки при критическом морозе.
  2. Достаточна прочность защитной пленки во время перегрева, для создания необходимого смазочного слоя.

Инженеры в угоду пользователям и автоконцернам, создают смазки с минимальной низкотемпературной и предельной высокотемпературной вязкостью.

Косвенно, правильно подобранная густота сказывается на расходе топлива, продолжительности эксплуатации двигателя без необходимости ремонта, а также его стабильную работу при перегрузках.

Наглядно понять принцип действия можно на примере нового кроссовера Лада Веста. С завода здесь заливают лубрикант типа 5W30, исправно функционирующий в диапазоне от -25 до +30 °С. Если t° за бортом опускается ниже предела, запустить ДВС после простоя будет сложно или невозможно. Также и при эксплуатации в гоночных режимах, диапазоне свыше +35°С защитная пленка разрушится (масло стекает с деталей как вода) и возникнет эффект сухого трения поверхностей, что чревато негативными последствиями.

Что такое динамическая вязкость моторного масла

Это показатель, измеренный при помощи ротационного вискозиметра. Прибор имитирует реальные условия работы моторного масла в двигателе с учетом давления внутри магистралей и температуре +150 градусов Цельсия. Конструкций агрегатов в 2021 году существует более 50, но суть процедуры одинакова:

  • имеется сосуд, заполненный маслом;
  • внутри колбы присутствует дополнительный цилиндр, зазор между их стенками составляет от 1 до 3 мм;
  • внутренняя часть прибора начинает вращаться и лубрикант создает сопротивление;
  • компьютер измеряет усилие, необходимое для проворачивания и передает данные на индикационную панель.

Манипуляции позволяют понять, каким образом отреагирует лубрикант на динамические колебания температур и нагрузки. При этом, рекомендуемая величина для каждого двигателя своя.
На фото стандартный ротационный вискозиметр лабораторного типа.


Лучше больше или меньше

В современной промышленности бывает множество различных формул и модификаций автомасел. Для динамической вязкости лучший вариант – минимальный показатель. Это аргументировано снижением сопротивления внутри силового агрегата. Так при запуске двигателя зимой, лубрикант создает минимальное препятствие для прокручивания коленчатого вала, что способствует облегчению старта. При увеличении индекса происходит обратное, и масло мешает валам вращаться.

Кинематическая вязкость моторного масла

Показатель измеряется при помощи капиллярного вискозиметра в нормальных условиях при температуре +40/100 градусов Цельсия.

Суть процедуры такая:

  • колба с калибровочным отверстием заполняется жидкостью и разогревается до установленного предела;
  • затем измеряется время, за которое смесь вытекает из емкости самотеком.

Кинематическая вязкость не дает определения хорошее масло или плохое.

Коэффициент кинематической вязкости масла

Это сменный показатель, зависящий от фактической температуры самого масла. Точное определение звучит так. Коэффициент КВМ – это индекс, отражающий фактическую текучесть лубриканта при строго заданной температуре.

Какая лучше — выше или ниже

Сборный показатель измеряется при 40 и 100 градусах Цельсия и измеряется в сантистоксах (сСт), при этом густота жидкости существенно отличается. Кинематическая вязкость указывает на то, какой густоты будет лубрикант в указанных условиях и нормальном атмосферном давлении.



Определить какой показатель лучше, поможет сам автомобиль – конструкции ДВС отличаются и требуют использования разных смазок.

Самой высокой густотой обладает минеральное масло. При этом, оно имеет наибольшую кривую изменения плотности. Обратные показатели у синтетики, с понижением температуры, смесь минимально увеличивает вязкость, что положительно сказывается на прокачиваемости и возможности запуска холодной машины.

Однако существуют жесткие ограничения, стабильная густота не говорит о том, что искусственная продукция – это панацея. В некоторых случаях применение «минералки» более оправдано с технической стороны – существующие зазоры внутри силовой установки слишком большие и толщина защитной пленки будет недостаточна, что вызовет увеличенный расход на угар и износ системы. Эффект можно наблюдать на классических авто, где синтетика отказывается нормально работать.

В чем измеряется вязкость масла

Существуют общепринятые обозначения густоты моторного лубриканта. В Российской системе СИ принято две единицы измерения:

  • Па*с – для динамической;
  • м²/с – для кинематической вязкости.

Однако в некоторых инструкциях можно встретить другое обозначение, в сантистоксах (сСт). Индекс относится к стандартной шкале как:1 сСт = 0,000001 м²/с.


Как определяется вязкость моторного масла

Определение густоты автомасла – сложный процесс, требующий использования специальных приборов и наличия знаний. Отбросив все сложности, определить густоту лубриканта можно по типу базового компонента. Если масло применяется синтетическое, априори вязкость будет минимальна. В случае эксплуатации минералки, густота повышена.

При этом возможен и другой исход – к примеру, добавляя депрессоры в «природную» жидкость можно принудительно снизить ее плотность.

Принцип работает для подбора формул дизельного, бензинового и универсального типа.

График вязкости масла от температуры

Основополагающим фактором зависимости густоты лубриканта от температуры окружающей среды является индекс вязкости. Параметр указывает, как работает субстанция на холодную или горячую.

Показатели кинематической вязкости при 100 градусах Цельсия у каждого лубриканта индивидуальны. Также и при порогах +20, +40 °С. Наиболее точно можно увидеть изменения на графике.


Как видно из графика каждая основа по своему реагирует на морозы и жару. При этом на синтетике холодный пуск пройдет легче.

Присадка для повышения вязкости масла

В 2021 году на рынке присутствуют специальные стабилизаторы и сгустители автомасел. Продукты способны повысить густоту смазки без негативных последствий, либо нормализовать ее поведение при перепадах температур. Обычно к формулам прибегают автолюбители при чрезмерном износе ДВС, когда повышается угар лубриканта и идет усиленное выделение дыма. В этом случае чтобы не менять полностью всю порцию смазки, имеет смысл купить средство, повышающее ее естественные параметры.

Прозондировав отзывы покупателей можно выделить три популярные жидкости:

  • XADO Oil Treatment Complex;
  • HIGEAR Motor Medik;
  • Carbonfox VI 80.

Однако, согласно рекомендациям специалистов не стоит излишне увлекаться подобной продукцией.

Как выбрать вязкость моторного масла

Для каждой конструкции мотора выбор смазки выполняется индивидуально. К примеру, для четырех и двухтактных ДВС, разница вязкости будет огромна. В системах смазки, требующих предварительного перемешивания лубриканта с бензином, добавленная жидкость должна быть предельно текучей, чтобы не нарушать физические свойства топлива. Там где применяется разновидность мокрого картера, наоборот необходима оптимальная густота, для покрытия подвижных частей прочной пленкой.


Подбор масла для двигателя осуществляется исходя из требований производителя автомобиля. Внутри руководства пользователя указывается, какая необходима основа, вязкость. Примерное сравнение можно привести на машинах Рено Логан с мотором Н4М, и Деу Лаос с ВАЗовским ДВС.
Когда в первом случае актуально заливать 5W30, во вторую машину можно подобрать 10W40.

На зиму

Если порцию лубриканта планируется эксплуатировать исключительно зимой, допускается лить жидкости, предназначенные только для холодного времени года.

Примечание! Точный выбор густоты выполняется согласно климатическим условиям. К примеру, для Лада Гранта, используемой в умеренных широтах можно брать лубриканты типа 5W, 10W, 15W.

Какой вязкости масло лучше заливать в двигатель летом

Аналогично осуществляется подбор для теплого времени года. Здесь нет разницы, какая машина обслуживается Киа Рио 3 или Шевроле Нива – выбор основывается исключительно на допусках завода и температуре окружающей среды.

Какую вязкость масла выбрать после 100 тысяч пробега

Когда пробег авто переваливает за 100000 км пробега, имеет смысл залить масло гуще, чем советует завод. Решение обосновано увеличением рабочих зазоров и необходимостью использования более плотных смесей.

Однако здесь учитываются индивидуальные особенности и ресурс ДВС. Для примера в Приору 16 клапанную, при таком пробеге уже можно повысить вязкость лубриканта на порядок (было 5W30 стало 10W40), а для силовых установок Митсубиси и Хонды изменения не требуются.

После 200 тысяч пробега

На старых машинах с большим пробегом типа ВАЗ 2107, а также иномарках, износ поршневой группы наблюдается более выражено. Здесь требуется лить смеси гуще на порядок или два. К примеру, в Ладу 2114 после 200000 км, отмотанных спидометром можно заливать лубриканты типа 15W40, когда для новой версии будет актуален индекс 5W30.


Что будет если долить масло другой вязкости в двигатель

Распространенный миф – при смешивании автомасел различной вязкости происходит обязательное пенообразование и выпадение осадка, это в корне не так. Если сделать все правильно, никаких негативных последствий не произойдет.

К примеру, во время передвижения по трассе произошла утечка лубриканта, требуется срочная доливка, а необходимой жидкости под рукой нет. Допускается частичное смешивание формул одного завода с соответствием допусков. Это обосновано использованием одинаковых базовых компонентов и присадок на предприятии. Таким образом, при доливке в картер смеси типа 5W30, где уже залито 10W40 того же бренда и основы, ничего страшного не произойдет.

Можно ли смешивать масла одинаковой вязкости

Здесь еще проще, при использовании одной основы и соблюдении допусков API, ACEA мешать жидкости можно вообще без чувствительных последствий.

Главным аргументом здесь является то, что при полной замене масла, в картере остается в среднем 10-12% отработки.

Как определить вязкость моторного масла по формуле

Определение вязкости лубриканта по стандартной формуле SAE не вызывает затруднений даже у начинающих автомобилистов. Для этого организация создала специальную таблицу, где уже все просчитано.

Расчет вязкости смеси масел

Процедура выполняется по стандартной схеме, где учитывается вязкость обоих компонентов и пропорция смеси. Для примера можно взять типичную ситуацию, в моторе залита смесь 0W30, при доливке было использовано 25% лубриканта 5W40, в картере образуется смесь 2W34. При обратном соотношении (3:1) получится примерно 4W38.

Как проверить вязкость масла в двигателе

Точно измерить вязкость лубриканта, уже залитого в силовую установку, в домашних условиях невозможно. Это аргументировано тем, что для выполнения работы потребуется лабораторное оборудование и специальные приспособления.

Однако имеется способ измерения с помощью эталонной пробы – методика подойдет, если после заливки в канистре осталось немного неиспользованной жидкости. Последовательность действий такова:

  • слить с ДВС шприц смазки и взять аналогичное количество свежего продукта;
  • подвесить вертикально воронку с отверстием 1-2 мм на конце и влить в нее эталонный образец;
  • измерить количество упавших капель за определенный промежуток времени с помощью секундомера;
  • повторить процедуру с отработкой;
  • установить разницу показателей двух проб.

Измерение поможет установить, насколько выработалось масло, обычно при разнице более 25% — жидкость уже требуется менять.

Изменение вязкости масла от наработки



При выработке ресурса номинальная вязкость автомасла изменяется. Метаморфозы происходят в двух направлениях.
  1. Уплотнение субстанции при нормальной температуре. Вызывается появлением посторонних примесей, сажи в составе, что провоцирует сгущение лубриканта. Это особенно чувствуется во время заморозков – усложняется холодный пуск ДВС.
  2. Разжижение при нагреве. Включения серной кислоты и воды минимизируют высокотемпературную вязкость продукта, вызывая стекание защитной пленки и износ нагруженных частей.

Этим объясняется густота жидкости при сливе из картера и отсутствие необходимой защиты во время активной эксплуатации ДВС.

Нужно ли промывать двигатель при смене вязкости масла

Рекомендации заводов говорят о необходимости промывки при каждом переходе с одного типа лубриканта на другой. Это аргументируется тем, что для смесей, каждый изготовитель применяет уникальные формулы, способные вызвать непредвиденную реакцию при контакте. Однако факт нивелируется спецификациями ACEA и API. При получении сертификата жидкости проходят обязательное тестирование на совместимость. Иными словами, если синтетика одного бренда 0W30 меняется на аналог 5W30, промывку можно не делать, но и лишней она не будет.

Вязкость масла какая, индекс вязкости, кинематическая вязкость


Вполне обосновано желание каждого автовладельца иметь надёжного и безотказного «железного коня». Реализовать комфортное пользование транспортным средством помогает качественное и своевременное сервисное обслуживание силовых агрегатов.

Одним из важнейших элементов обеспечения отличной работы основного движущего узла – мотора, является правильно подобранный смазочный материал (это понимает даже школьник).

Как безошибочно выбрать моторную смазку? Почему вязкость влияет на эксплуатационные свойства масел и работу двигателя? Какая бывает классификация моторных масел по вязкости, измеряется в каких единицах, её обозначение и как расшифровывается маркировка? Что означает аббревиатура? Ответы на эти вопросы в полном объёме получат читатели данной статьи.

Содержание статьи

Для чего нужно масло

Изначально смазочные жидкости использовались для вывода тепла из рабочей зоны и перетягивания его в картер, снижения трения деталей в узле, отвода продуктов износа и защиты шеек коленчатого вала.

В дальнейшем на масло была возложена роль смазки всех элементов газораспределительного механизма и цилиндров двигателя. На современном этапе автомасла – это неотъемлемая составляющая работы всех механизмов машины.

Обозначим конкретные защитные функции, выполняемые моторным маслом:

  • Образование предохраняющей от трения и износа плёнки на деталях;
  • Предупреждение окислительных процессов и коррозии узлов;
  • Очистка важных рабочих зон от загрязнений – сажи, грязи, нагара и др. продуктов сгорания топлива;
  • Выведение загрязняющих частиц, остающихся в процессе износа комплектующих деталей;
  • Сохранение узлов от перегрева;
  • Обеспечение надёжного пуска;
  • Снижение «травмирования» деталей при холодном пуске.

Поэтому сегодняшнему автолюбителю далеко не всё равно, что заливать в рабочие узлы. Важнейшим критерием подбора смазочного состава является вязкость масла.

Основное понятие вязкости и её виды.

Если говорить доступным языком, не вдаваясь в научную терминологию, то вязкость моторного масла – это способность сохранять текучесть, одновременно с тем, чтобы на деталях, внутри силового узла, оставалась достаточная плёнка смазки, правильно распределённая между трущимися частями.

Чем ниже вязкость, тем текучее вещество. При этом масло должно обладать стойкими характеристиками при использовании в достаточно широком диапазоне «гуляющей» температуры, которая при интенсивной езде достигает 150ºС. Если движок холодный – масло, естественно, сгущается: в этом варианте важно, чтобы оно осталось жидким даже при отрицательных температурах, для обеспечения пуска двигателя.

Основной задачей расходного материала является недопущение сухого трения движущихся комплектующих внутри двигателя и поддержания минимальной силы трения при наибольшей герметичности рабочих цилиндров.

Кинематическая и динамическая вязкость масла.

В свою очередь существует два вида понятия вязкости масел – кинематическая и динамическая.

Обусловленная кинематическая вязкость масла (КВМ) отвечает за густоту смазочного материала и высчитывается при стандартной и max температуре использования. Чаще всего для испытаний принимают режим работы при температуре сорока и ста градусов по Цельсию.

Дальше КВМ помогает рассчитать калькулятор. По параметрам КВМ определяется индекс вязкости моторного масла, который отражает степень изменения КВМ относительно изменения температуры.

Чем выше индекс, тем качественнее смазочный состав и тем меньше зависимость вязкости масла от температуры. Для высококачественной смазочной субстанции индекс вязкости масла составляет более двухсот единиц измерения, как правило, это всесезонные расходные материалы.

Характеристика, отвечающая за сопротивляемость вещества при смещении одного его слоя относительно другого его же слоя, называется – динамическая вязкость масла (измеряется в сантипуазах).

От неё зависит потеря энергии двигателя при работе – чем больше степень вязкости, тем толще плёнка на внутренних деталях и надёжнее смазывание, но при этом увеличиваются потери мощности на преодоление жидкостного трения.

Для оптимального определения вязкости масла во всем мире признана международная классификация моторных масел по вязкости по SAE (общество авто-инженеров США).

Рассмотрим, как определить вязкость моторного масла по SAE.

По международным стандартам SAE существует для определения вязкости моторного масла таблица, в которой показаны параметры для безопасной работы движка для всех классов вязкости. К вниманию читателей ниже предложена таблица вязкости моторных масел по температуре.

Классификация масел предполагает деление на три категории:

  • Зимние (находятся слева вверху таблицы)– имеют невысокую вязкость для лёгкого холодного пуска при минусовых температурах, но не подходят для качественного смазывания внутренних частей мотора в летний сезон. Их вязкость должна соответствовать прокачиваемости (не более 6000 сантипуаз) и отвечать требуемой КВМ и проворачиваемости.
  • Летние (находятся справа вверху таблицы) – имеют высокую вязкость, что гарантируют надёжную смазку деталей, но не позволит производить безопасный холодный пуск при морозе;
  • Всесезонные (находятся в нижней части по середине) – не трудно догадаться что эти масла в большем объёме занимают потребительский спрос, поскольку имеют смешанную сертификацию, применяются при большом диапазоне тепловых режимов, отвечают и зимним и летним параметрам эксплуатации. Эта продукция способна меняться в зависимости от сезона и обеспечивать необходимую в данный момент смазку, её не приходится менять со сменой сезона, она носит наиболее энергосберегающий характер и, следовательно, является более удобной.

Маркировка, пробуем расшифровать

В первую очередь на упаковке ищем аббревиатуру SAE, рядом можно увидеть литеру «w» и ещё одно или два числа. Так вот, литерой «w» (от английского «winter») обозначаются зимние, если впереди стоит только одно число, например, 10w или 25w. Что означают цифры?

Цифры помогают рассчитать отрицательную температуру безопасного пуска ДВС. Чтобы рассчитать её нужно от 40 отнять указанную на маркировке цифру. Следовательно, чем меньше цифровое значение, тем при более низкой температуре производится лёгкий пуск двигателя.

Для маркировки масел летнего класса используется только цифровое обозначение, например, SAE30,40,50. Здесь цифра указывает возможность использования в определённом температурном режиме (но отнюдь не указывает температуру окружающего воздуха).

Также литера «w» используется в обозначении смешанной спецификации всесезонных масел, т.е. сочетающих вместе летние и зимние показатели. В данном случае определяющей маркировкой будет одно число до «w», указывающее зимний класс, затем дефис и второе число, определяющее летние эксплуатационные параметры.

Например, 5w-40 или 20w -50. Первая цифра, как и в зимнем масле обозначает температуру холодного пуска, а вторая возможности летнего режима. По степени вязкости стоит добавить, что чем шире разрыв между цифрами, характеризующими летний и зимний параметры, тем чаще придётся производить замену.

При выборе расходных материалов лучше всего, конечно, придерживаться рекомендаций производителя. При производстве авто в лабораторных условиях происходит расчёт индекса вязкости, оптимально соответствующий параметрам работы конкретного силового агрегата.

Согласитесь, вряд ли вязкость турбинного масла подойдёт вместо вязкости обусловленной для легкового авто. Если пробег авто превысил половину от планового ресурса, то следует заливать с повышенным индексом вязкости.

В любом случае для правильного распределения смазки между соприкасающимися деталями, антикоррозийной защиты, а также охлаждения производить подбор придётся, ориентируясь на:

  • Погодные температуры конкретного региона;
  • Параметры работы двигателя;
  • Подходящий класс вязкости;
  • Степень износа внутренних узлов и деталей;
  • Особенности строения силовых агрегатов.

В заключении хочется сказать, что смазочные жидкости для авто, тоже самое, что кровь в жилах человека: как от густоты крови в теле людей, так и от вязкости масла в авто зависит здоровье и работа всего «организма».

Абсолютная вязкость растительных масел при различных температурах и диапазоне скоростей сдвига от 64,5 до 4835 с − 1

Было проведено исследование для определения влияния более высоких скоростей сдвига (от 64,5 до 4835 с −1 ) на абсолютные вязкости масла. разные растительные масла при разных температурах (от 26 до 90 ° C). Абсолютную вязкость различных растительных масел определяли с помощью вискозиметра Лами RM100, вращающегося вискозиметра с коаксиальным цилиндром. Крутящий момент каждого образца при разных температурах регистрировали при разных скоростях сдвига.На основании реограмм (график зависимости среднего напряжения сдвига от скорости сдвига) все исследованные растительные масла оказались ньютоновскими жидкостями. Масло рисовых отрубей было наиболее вязким (0,0398 Па · с при 38 ° C), а масло грецкого ореха было наименее вязким (0,0296 Па · с при 38 ° C) среди исследованных масел. Используемый более высокий диапазон сдвига не оказал значительного влияния на абсолютную вязкость растительных масел при различных температурах. Абсолютная вязкость растительных масел снижается с повышением температуры и может соответствовать соотношению типа Аррениуса.Энергия активации для различных растительных масел составляла от 21 до 30 кДж / моль. Арахисовое и сафлоровое масла имели самую высокую и самую низкую энергии активации соответственно. Это означает, что для изменения вязкости арахисового масла требовалось больше энергии.

1. Введение

Масла и жиры являются основными материалами для маргарина, шортенинга, салатного масла и других специальных или специализированных продуктов, которые стали важными ингредиентами при приготовлении или переработке пищи в домашних условиях, в ресторанах или на производстве продуктов питания [1] .Большинство пищевых масел и жиров, ежегодно производимых во всем мире, получают из растительных источников и называются растительными маслами [2].

Обычными коммерчески доступными растительными маслами являются рапсовое, кукурузное, оливковое, арахисовое, соевое, подсолнечное и другие [1, 3]. Есть также ряд новых растительных масел, таких как виноградные косточки, рисовые отруби, орех макадамия и многие другие [4–6].

Вязкость масла обычно измеряется и определяется двумя способами: на основе абсолютной вязкости или кинематической вязкости.Абсолютная вязкость масла — это его сопротивление течению и сдвигу из-за внутреннего трения, и она измеряется в единицах СИ — Па · с. Напротив, кинематическая вязкость нефти — это ее сопротивление течению и сдвигу под действием силы тяжести, и она измеряется в единицах СИ: м 2 / с. Кинематическая вязкость масла может быть получена путем деления абсолютной вязкости масла на соответствующую плотность [7].

Хорошо известно, что температура оказывает сильное влияние на вязкость жидкостей, причем вязкость обычно уменьшается с повышением температуры [8].Модель Аррениуса обычно используется для описания зависимости температурной зависимости от вязкости растительного масла [9].

Абсолютная вязкость жидкостей является важным свойством, необходимым для работы агрегата потока жидкости и теплопередачи. Это включает перекачивание, измерение расхода, теплообмен, стерилизацию, замораживание и многие другие операции [7].

Уже опубликован ряд исследований о влиянии температуры на абсолютную вязкость растительных масел [9–13].Однако все эти исследования были получены в очень ограниченном диапазоне скорости сдвига 120 с -1 или ниже. Использование более высоких скоростей сдвига для растительных масел может повлиять на их вязкость. Следовательно, существует потребность в определении вязкости масел в более широком и более высоком диапазоне скоростей сдвига (от 64,5 до 4835 с -1 ) и оценки их влияния на вязкость масла.

2. Материалы и методы
2.1. Материалы

Различные растительные масла были приобретены в местных супермаркетах и ​​специализированных магазинах.Эти растительные масла включают масло авокадо (холодного отжима), масло канолы, масло виноградных косточек, масло ореха макадамии (холодного отжима), оливковое масло (смесь холодного отжима и рафинированного), арахисовое масло, рапсовое масло (холодного отжима), масло рисовых отрубей. , сафлоровое масло (холодного отжима), кунжутное масло, соевое масло, подсолнечное масло и масло грецкого ореха (холодного отжима). Все масла перед анализом хранили при комнатной температуре (около 20 ° C) в темном месте. В таблице 1 показано содержание энергии и жира, а также состав жирных кислот различных используемых масел.На этикетке кунжутного масла указано только общее содержание жира и насыщенные жирные кислоты. Используемые растительные масла имеют энергетическую ценность от 3350 до 3770 кДж / 100 мл, а общее содержание жира составляет от 90,5 до 100 г / 100 мл.


Масло Энергия (кДж / 100 мл) Общий жир (г / 100 мл) Жирные кислоты (%)
Насыщенные Полиненасыщенные Мононенасыщенные

Авокадо (C) 3370 91.0 14,3 11,0 74,7
Рапс 3770 92,0 6,5 35,9 57,6
Виноградное семя 3390 91,5 10,0 71,0 91,5 10,0 71,0 19,0
Орех макадамия (C) 3360 91,0 16,5 2,2 81,3
Оливки (C + R) 3390 91.5 15,3 9,8 74,9
Арахис 3770 92,0 18,5 20,6 60,9
Рапс (C) 3700 100,0 6,8 65,2
Рисовые отруби 3373 91,0 22,3 35,4 42,3
Сафлор (C) 3404 92.0 10,0 73,0 17,0
Кунжут 3350 90,5 16,0
Соя 3770 92,0 15,2 60,9
Подсолнечник 3770 92,0 13,0 68,5 18,5
Орех (C) 3690 100.0 9,0 70,0 21,0

C: холодный отжим; R: изысканный.
2.2. Экспериментальные методы

Абсолютные вязкости различных растительных масел определяли с использованием вискозиметра Lamy RM100 (Lamy, Франция), вращающегося вискозиметра с коаксиальным цилиндром. Примерно 25 мл масла помещали во внешний цилиндр Tube DIN 1, а затем вставляли боб MK Din-9.Радиус трубки составляет 16,25 мм, а радиус боба — 15,5 мм. Длина боба 54 мм. Правильный режим был установлен для соответствующей измерительной системы (MS 19), а время измерения было зафиксировано на 60 секундах. Циркуляционная водяная баня была установлена ​​на ° C, ° C, ° C, ° C, ° C, ° C и ° C для поддержания постоянной температуры для измерения вязкости. Крутящий момент каждого образца при различных температурах регистрировали в диапазоне скорости сдвига () от 64,5 до 4835 с -1 . Все вискозиметрические измерения образцов проводили в трех экземплярах.Каждая реплика запускалась дважды; скорость сдвига в первом прогоне была увеличена с 64,5 до 4835 с -1 , а скорость сдвига во втором прогоне была уменьшена с 4835 до 64,5 с -1 . Среднее значение крутящего момента двух прогонов было записано для каждой повторности при заданной скорости сдвига. Напряжение сдвига было получено из где = напряжение сдвига (Па), = отношение к, = радиус трубы (м), = радиус боба (м), = длина боба (м), и = значение крутящего момента (Н · м).

Абсолютная вязкость масел была получена из наклона линейной регрессии напряжения сдвига () от скорости сдвига () на основе уравнения Ньютона [14], как показано ниже: где = точка пересечения линейной регрессии, которая должна быть приблизительно равна нулю, и = абсолютная вязкость (Па · с)

2.3. Температурная зависимость абсолютной вязкости

Влияние температуры на абсолютную вязкость следует уравнению типа Аррениуса [7], которое можно использовать для расчета энергии активации: Уравнение (3) можно записать в регрессионной форме, как показано ниже: где = коэффициент консистенции (Па · с), = предэкспоненциальная постоянная (Па · с), = энергия активации (Дж / моль), = газовая постоянная (8,314 Дж / (моль · К)) и = абсолютная температура (К).

Энергию активации можно получить из наклона уравнения регрессии.

2.4. Анализ данных

Программное обеспечение Office Excel 2013 использовалось для выполнения линейных регрессий для получения абсолютной вязкости и энергии активации масел. Были получены средние абсолютные значения вязкости различных масел при разных температурах вместе со стандартными ошибками.

Средняя относительная процентная ошибка (MRPE) использовалась для оценки адекватности выведенных уравнений типа Аррениуса при прогнозировании абсолютной вязкости различных растительных масел при различных температурах, как указано в Diamante et al.[15].

3. Результаты и обсуждение
3.1. Реограммы различных растительных масел

Анализируемые растительные масла были получены из следующих растительных материалов: злаки (рисовые отруби), семена цветов (сафлор и подсолнечник), мякоть плодов (авокадо), семена фруктов (виноградные косточки), семена стручков (канола). , рапс, кунжут и соя), цельные фрукты (оливки) и орехи (арахис, макадамия и грецкий орех). На рис. 1 показаны реограммы типичных растительных масел при различных температурах с наименьшим (масло грецкого ореха) и наибольшим (масло из рисовых отрубей) напряжениями сдвига.Реограммы для других растительных масел вели себя так же и попали в диапазон напряжений сдвига масел грецких орехов и рисовых отрубей. Результаты показывают, что напряжение сдвига увеличивается со скоростью сдвига для всех растительных масел и при всех температурах. Следует отметить, что все графики имеют прямые линии, что убедительно свидетельствует о том, что все растительные масла были ньютоновскими жидкостями [14]. То же наблюдение было сделано и для других растительных масел, не показанных здесь. Кроме того, напряжение сдвига уменьшается с повышением температуры при постоянной скорости сдвига.Это происходило из-за более сильного теплового движения между молекулами масла, уменьшения межмолекулярных сил, облегчения потока между ними и снижения вязкости [10].


3.2. Абсолютная вязкость различных растительных масел

Абсолютные вязкости измеренных растительных масел сведены в Таблицу 2. Также показаны диапазон коэффициента детерминации () для каждого масла и температуры. Значения для всех растительных масел и температуры были очень высокими (выше 0.99), что указывает на то, что все экспериментальные данные попадают на прямые линии. Масло рисовых отрубей давало стабильно высокие абсолютные вязкости, тогда как масло грецкого ореха давало стабильно низкие вязкости при всех температурах по сравнению с другими растительными маслами. Все значения вязкости растительных масел уменьшаются с повышением температуры. Это явление было объяснено ранее в предыдущем разделе. Все стандартные ошибки были очень низкими, что означает, что полученные значения вязкости были очень стабильными. Такое же влияние температуры на абсолютную вязкость растительных масел наблюдали также Fasina и Colley [9], Santos et al.[10], Абрамович и Клофутар [11], Штеффе [12] и Нуреддини и др. [13] для различных растительных масел при разных температурах.

-1,0000

Масло Температура (° C) Абсолютная вязкость (Па · с)

Авокадо 26 0,9996– 1,0000
38 0,9996–1,0000
50 0.9997–1.0000

Рапс 30 0,9997–1,0000
50 0,9993–0,9998
90 0,9952–0,0
Виноградное семя 26 0,9997–1,0000
38 0,9999-1,0000
50 0.9995–1,0000

Орех макадамия 26 0,9998-0,9998
38 0,9816–1,0000
50 0,9997
0,9997

Оливковое 26 0,9997–1,0000
38 0,9994–1,0000
50 0.9997–1,0000
70 0,9990–0,9992

Арахис 26 0,9992–0,9996
38 0,9999 900,00 54 0,9998-0,9999

Рапс 26 0,9998-0,9999
38 1.0000-1,0000
50 0,9972–0,9998

Рисовые отруби 26 0,9996-0,9997
38 0,9999
0,9999-1,0000
50 0,9997–0,9999

Сафлор 26 0,9998–1,0000
38 0.9989–1.0000
50 0,9992–0,9996

Кунжут 26 0,9999-0,9999
38 1.0000-1.0000
50 0,9995–0,9999

Соя 30 0,9993–1,0000
50 0.9996–0,9998
90 0,9905–0,9980

Подсолнечник 26 0,9998-0,9999
38 0,9998-0.9 50 0,9975–0,9993

Орех 26 0,9998-0,9999
38 0.9989–1.0000
50 0.9975–0.9972

В таблице 3 показаны экспериментальные и опубликованные [9, 12, 13] абсолютные вязкости различных растительных масел при различных температурах. . Результаты показывают, что большинство экспериментальных значений различных изученных растительных масел были сопоставимы с опубликованными значениями при тех же температурах. Экспериментальные абсолютные вязкости некоторых растительных масел также были сопоставимы с опубликованными данными даже при разных температурах, если учесть влияние температуры на вязкость масла.Как правило, экспериментальная вязкость конкретного масла и температура были ниже по сравнению с опубликованными данными при более низкой температуре, что совпадает с теорией. Результаты показали, что используемый более высокий диапазон сдвига не влияет на абсолютную вязкость растительных масел при различных температурах.


Масло Температура (° C) Абсолютная вязкость (Па · с)
Экспериментальная * Опубликованная Ref1 Опубликованная Ref2 Опубликованная Ref3

Оливковое 40 0.0341 0,0363 0,0463 (35 ° C)
70 0,0157 0,0124 0,0181 (65 ° C)

Арахис 26 0,0574 0,0565 (21 ° C)
38 0,0380 0,0387 0,0456 (35 ° C)
54 0,0236 0.0268 0,0275 (50 ° C)

Рапс 38 0,0376 0,0449
50 0,0305 0,0303 ( C)

Сафлор 26 0,0445 0,0522 (25 ° C)
38 0.0299 0,0286 0,0353 (35 ° C)

Кунжут 38 0,0351 0,0324 0,0411 (35 ° C)
50 0,0251 0,0248

Соя 30 0,0405 0,0406 0,0386 (35 ° C)
50 0.0232 0,0206 0,0233 (49 ° C) 0,0236
90 0,0098 0,0078 0,0095 (82 ° C) 0,0087 (95 ° C)

Подсолнечник 38 0,0323 0,0311
50 0,0234 0,0250

Среднее значение 3 измерений; Ссылка 1: Штеффе [12]; Ссылка 2: Noureddini et al.[13]; Ссылка 3: Фасина и Колли [9].

Результаты показывают, что среди изученных растительных масел масло рисовых отрубей (0,0398 Па · с при 38 ° C) было наиболее вязким, за ним следовало масло ореха макадамии (0,0394 Па · с при 38 ° C), в то время как масло грецкого ореха (0,0296 Па · с при 38 ° C) было наименее вязким, за ним следовало сафлоровое масло (0,0299 Па · с при 38 ° C). Как правило, такая же тенденция наблюдалась и при других температурах. Остальные растительные масла имеют вязкость, соответствующую диапазону вязкости масел из рисовых отрубей и грецких орехов от 0.0311 до 0,0380 Па · с при 38 ° C.

Изучая таблицу 1, было обнаружено, что, когда количество насыщенных жирных кислот в растительном масле было выше 16%, абсолютная вязкость была выше. Однако не было никакой корреляции с абсолютной вязкостью, когда насыщенные жирные кислоты были ниже 16%. Это согласуется с результатами Kim et al. [16], которые также обнаружили ту же тенденцию для различных изученных ими растительных масел.

3.3. Температурная зависимость абсолютной вязкости

Абсолютные вязкости различных растительных масел были связаны с температурой с использованием соотношения типа Аррениуса с использованием (4) и были определены их наклоны, пересечения и коэффициенты определения.

Наклон регрессии использовался при получении энергии активации для каждого растительного масла. Значения регрессии Аррениуса и полученные энергии активации различных растительных масел, а также опубликованные значения [9] для энергий активации выбранных растительных масел показаны в таблице 4.


Масло Коэффициент детерминации Энергия активации (кДж / моль)
Экспериментальный Опубликован * % Разница

Авокадо 0.9617 (4,0%) # 22,28
Рапс 0,9950 21,95 23,20 5,69
Виноградное семя 0,9976 24,11 21,31 0,9976 24,11 21,31
Орех макадамия 1,0000 25,53
Оливка 0,9976 24,57 24.63 0,24
Арахис 0,9878 (5,0%) # 29,69 24,45 17,65
Рапс 0,9652 (4,9%) # 22,30 39
Рисовые отруби 0,9998 25,14
Сафлор 0,9812 (3,3%) # 20,88 21.76 4,21
Кунжут 0,9991 24,73 23,38 5,46
Соя 0,9996 21,58 22,95 6.35
Подсолнечник 23,40 5,03
Орех 0,9991 24,73 21,47 13,18

Фасина и Колли [9]; средняя относительная ошибка в процентах.

Значения для всех растительных масел были высокими (выше 0,96), что позволяет предположить, что уравнение типа Аррениуса можно использовать для связи вязкости с температурой. Полученные уравнения типа Аррениуса были дополнительно оценены для растительных масел со значениями ниже 0,99 с использованием средней относительной процентной ошибки (MRPE), и результаты показаны в скобках рядом со значениями в таблице 4. Понятно, что уравнения со значениями больше, чем 0,99 будет иметь более низкие значения MRPE.Результаты показывают, что выбранные растительные масла со значениями ниже 0,99 имеют значения MRPE 5% или меньше. Для большинства инженерных приложений приемлемы значения MRPE 10% или ниже.

Экспериментальные энергии активации для абсолютной вязкости различных растительных масел находились в диапазоне от 21 до 30 кДж / моль. Арахисовое и сафлоровое масла имели самую высокую и самую низкую энергии активации соответственно. Это означает, что для изменения вязкости арахисового масла требовалось больше энергии.

Почти все экспериментальные значения различных растительных масел были сопоставимы с опубликованными данными Fasina и Colley [9], за исключением масел виноградных косточек, арахиса и грецкого ореха, процентные различия которых варьируются от 13 до 17%. Различия, наблюдаемые для этих растительных масел, вероятно, были связаны со способом приготовления масел, использованных в исследовании (холодный отжим, горячий отжим и экстракция растворителем). Лю и др. [17] показали, что процесс экстракции влияет на реологические свойства рапсового масла.

4. Выводы

На основании реограмм все исследованные растительные масла оказались ньютоновскими жидкостями. Масло рисовых отрубей было наиболее вязким, за ним следовало масло ореха макадамии, тогда как масло грецкого ореха было наименее вязким, за ним следовало масло виноградных косточек среди исследованных масел. Используемый более высокий диапазон сдвига (от 64,5 до 4835 с -1 ) не оказывал значительного влияния на абсолютную вязкость растительных масел при различных температурах. Абсолютная вязкость растительных масел уменьшается с повышением температуры и может соответствовать соотношению типа Аррениуса.Значения энергии активации для абсолютной вязкости различных растительных масел находились в диапазоне от 21 до 30 кДж / моль. Арахисовое и сафлоровое масла имели самую высокую и самую низкую энергии активации соответственно.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Вязкость масла — PetroWiki

Абсолютная вязкость представляет собой меру внутреннего сопротивления жидкости потоку. Для жидкостей вязкость соответствует неформальному понятию «толщина».Например, мед имеет более высокую вязкость, чем вода.

Любой расчет, связанный с движением жидкостей, требует значения вязкости. Этот параметр необходим для условий от наземных систем сбора до коллектора. Можно ожидать, что корреляции для расчета вязкости позволят оценить вязкость в диапазоне температур от 35 до 300 ° F.

Ньютоновские жидкости

Жидкости, вязкость которых не зависит от скорости сдвига, описываются как ньютоновские жидкости.Корреляции вязкости, обсуждаемые на этой странице, применимы к ньютоновским жидкостям.

Факторы, влияющие на вязкость

Основными факторами, влияющими на вязкость, являются:

  • Состав масла
  • Температура
  • Растворенный газ
  • Давление

Состав масла

Обычно состав нефти описывается только плотностью API. Использование плотности в градусах API и характеристического фактора Ватсона обеспечивает более полное описание нефти. В таблице 1 показан пример масла с плотностью 35 ° API, который указывает на взаимосвязь вязкости и химического состава, напоминая, что характеристический коэффициент 12,5 отражает высокопарафиновые масла, а значение 11,0 указывает на нафтеновое масло. Очевидно, что химический состав, помимо плотности в градусах API, играет роль в поведении вязкости сырой нефти. На рис. 1 показано влияние характеристического фактора сырой нефти на вязкость мертвой нефти. В целом характеристики вязкости предсказуемы.Вязкость увеличивается с уменьшением удельного веса по API сырой нефти (при условии постоянного характеристического коэффициента Уотсона) и с понижением температуры. Воздействие растворенного газа заключается в снижении вязкости. Выше давления насыщения вязкость увеличивается почти линейно с давлением. На рис. 2 представлена ​​типичная форма вязкости пластовой нефти при постоянной температуре.

  • Рис. 1 — Вязкость мертвого масла в зависимости от плотности в градусах API и характеристического коэффициента Ватсона.

  • Рис. 2 — Типовая кривая вязкости масла.

Расчет вязкости

Для расчета вязкости живых пластовых масел требуется многоступенчатый процесс, включающий отдельные корреляции для каждого этапа процесса. Вязкость мертвой или безгазовой нефти определяется как функция плотности сырой нефти по API и температуры. Вязкость насыщенной газом нефти определяется как функция вязкости мертвой нефти и газового фактора раствора (GOR).Вязкость ненасыщенной нефти определяется как функция вязкости газонасыщенной нефти и давления выше давления насыщения.

Фиг. 3 и 4 суммируют все корреляции вязкости мертвого масла, описанные в таблицах 2 и 3 . [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] Результаты, предоставленные Рис.4 показывают, что метод, предложенный в Стандарте [23] , не подходит для сырой нефти с плотностью менее 28 ° API. Аль-Кафаджи и др. Метод [10] компании не подходит для сырой нефти с плотностью менее 15 ° API, в то время как метод Беннисона [21] , разработанный в основном для нефти Северного моря с низкой плотностью в градусах API, не подходит для нефти с плотностью выше 30 ° API. .

  • Рис. 3 — Зависимость вязкости мертвого масла от температуры.

  • Фиг.4 — Вязкость мертвого масла в зависимости от плотности в градусах API.

Сравнение разных методов

Рис. 5 предоставляет аннотированный список наиболее часто используемых методов корреляции для расчета вязкости. Результаты иллюстрируют тенденцию изменения вязкости и температуры мертвого масла. При понижении температуры вязкость увеличивается. При температурах ниже 75 ° F метод Беггса и Робинсона [5] значительно переоценивает вязкость, в то время как метод Стэндинга фактически показывает снижение вязкости.Эти тенденции делают эти методы непригодными для использования в температурном диапазоне, связанном с трубопроводами. Метод Била [3] [4] был разработан на основе наблюдений за вязкостью мертвого масла при 100 и 200 ° F и имеет тенденцию занижать вязкость при высокой температуре. Корреляции вязкости мертвой нефти несколько неточны, потому что они не учитывают химическую природу сырой нефти. Только методы, разработанные Стэндингом [23] и Фитцджеральдом [18] [19] [20] , учитывают химическую природу сырой нефти за счет использования характеристического фактора Ватсона.Метод Фитцджеральда был разработан для широкого диапазона условий, как подробно описано в таблицах 2, и 3 , и является наиболее универсальным методом, подходящим для общего использования корреляций, перечисленных в этой таблице. Глава 11 Справочника технических данных API — Переработка нефти [19] включает график, показывающий область применимости метода Фитцджеральда.

  • Рис. 5 — Аннотированный список обычно используемых корреляций вязкости мертвого масла.

Метод Андраде [1] [2] основан на наблюдении, что логарифм вязкости в зависимости от обратной абсолютной температуры образует линейную зависимость от точки несколько выше нормальной точки кипения до точки, близкой к точке замерзания масла, как показано на рис. 6 . Метод Андраде применяется посредством использования измеренных точек данных вязкости мертвого масла, полученных при низком давлении и двух или более температурах. Данные должны быть получены при температурах в интересующем диапазоне.Этот метод рекомендуется при наличии данных о вязкости мертвого масла.

  • Рис. 6 — Вязкость мертвого масла в зависимости от обратной абсолютной температуры.

Методы определения вязкости масла до точки пузыря

Таблицы 4 и 5 [5] [7] [8] [10] [11] [12] [13] [14] ) [15] [16] [17] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] ) [29] предоставляют полный обзор методов определения вязкости нефти до точки кипения.

Корреляции для вязкости масла при температуре кипения обычно принимают форму, предложенную Chew and Connally. [26] Этот метод формирует корреляцию с вязкостью мертвой нефти и газовым фактором раствора, где A и B определяются как функции газового фактора раствора.

……………….. (1)

Фиг. 7 и 8 показаны корреляции для параметров A и B, разработанные разными авторами. Фиг.9 показано влияние параметров корреляции A и B на прогноз вязкости. Этот график был разработан для вязкости мертвого масла 1,0 сП, чтобы можно было изучить влияние газового фактора раствора. Корреляции, предложенные Labedi, [7] [8] Khan et al. , [28] и Almehaideb [29] специально не используют вязкость мертвого масла и газовый фактор раствора и не были включены в этот график.

  • Фиг.7– Параметр корреляции вязкости при температуре пузыря A.

  • Рис. 8 — Параметр корреляции вязкости при температуре пузыря B.

  • Рис. 9 — Вязкость масла до точки пузыря в зависимости от газового фактора раствора.

Корреляция для недонасыщенного масла

Когда давление повышается выше точки кипения, масло становится недонасыщенным. В этой области вязкость масла увеличивается почти линейно с увеличением давления. Таблицы 6 и 7 [3] [4] [7] [8] [11] [12] [13] [14] [ 15] [16] [17] [19] [22] [25] [29] [30] [31] [32] [ 33] предоставляют корреляции для моделирования вязкости ненасыщенной нефти. На рис. 10 представлено визуальное сравнение методов.

  • Рис. 10 — Вязкость ненасыщенного масла в зависимости от давления.

Номенклатура

μ ob = Вязкость масла при температуре кипения, м / л, сП
μ od = Вязкость мертвого масла, м / л, сП

Список литературы

  1. 1.0 1,1 Андраде, Э. да C. 1930. Вязкость жидкостей. Природа 125: 309–310. http://dx.doi.org/10.1038/125309b0
  2. 2,0 2,1 Рейд, Р.С., Праусниц, Дж. М., и Шервуд, Т. 1977. Свойства газов и жидкостей, третье издание, 435–439. Нью-Йорк: Высшее образование Макгроу-Хилла.
  3. 3,0 3,1 3,2 Бил, К. 1970. Вязкость воздуха, воды, природного газа, сырой нефти и ее попутных газов при температурах и давлениях нефтяного месторождения, No.3, 114–127. Ричардсон, Техас: Серия репринтов (Оценка нефтегазовой собственности и оценка запасов), SPE. Ошибка цитирования: недопустимый тег ; имя «r3» определено несколько раз с разным содержанием Ошибка цитирования: Недействительный тег ; имя «r3» определено несколько раз с разным содержанием
  4. 4,0 4,1 4,2 Постоянный, M.B. 1981. Объемное и фазовое поведение углеводородных систем нефтяных месторождений, девятое издание. Ричардсон, Техас: Общество инженеров-нефтяников AIME
  5. 5.0 5,1 5,2 Beggs, H.D. и Робинсон, Дж. Р. 1975. Оценка вязкости нефтяных систем. J Pet Technol 27 (9): 1140-1141. SPE-5434-PA. http://dx.doi.org/10.2118/5434-PA
  6. ↑ Glasø, Ø. 1980. Обобщенные корреляции давления, объема и температуры. J Pet Technol 32 (5): 785-795. SPE-8016-PA. http://dx.doi.org/10.2118/8016-PA
  7. 7.0 7.1 7.2 7.3 Labedi, R.M. 1982. PVT-корреляция африканской сырой нефти.Кандидатская диссертация. 1982 г. Кандидатская диссертация, Колорадская горная школа, Лидвилл, Колорадо (май 1982 г.).
  8. 8,0 8,1 8,2 8,3 Лабеди, Р. 1992. Улучшенные корреляции для прогнозирования вязкости легкой нефти. J. Pet. Sci. Англ. 8 (3): 221-234. http://dx.doi.org/10.1016/0920-4105(92)-Y
  9. ↑ Нг, J.T.H. и Эгбогах, Э. 1983. Улучшенная корреляция вязкости и температуры для систем сырой нефти. Представлено на ежегодном техническом совещании, Банф, Канада, 10–13 мая.PETSOC-83-34-32. http://dx.doi.org/10.2118/83-34-32
  10. 10,0 10,1 10,2 Аль-Хафаджи, А.Х., Абдул-Маджид, Г.Х. и Хассун, С.Ф. 1987. Корреляция вязкости для мертвой, живой и ненасыщенной сырой нефти. J. Pet. Res. (Декабрь): 1–16.
  11. 11,0 11,1 11,2 Петроски Г. Jr. 1990. PVT-корреляции для сырой нефти Мексиканского залива. Магистерская диссертация. 1990 г. Диссертация на степень магистра, Университет Юго-Западной Луизианы, Лафайет, Луизиана.
  12. 12,0 12,1 12,2 Петроски Г. Младший и Фаршад, Ф.Ф. 1995. Корреляции вязкости для сырой нефти Мексиканского залива. Представлено на симпозиуме SPE по производственным операциям, Оклахома-Сити, Оклахома, США, 2-4 апреля. SPE-29468-MS. http://dx.doi.org/10.2118/29468-MS
  13. 13,0 13,1 13,2 Kartoatmodjo, R.S.T. 1990. Новые корреляции для оценки свойств жидких углеводородов. Диссертация на степень магистра, Университет Талсы, Талса, Оклахома.
  14. 14,0 14,1 14,2 Kartoatmodjo, T.R.S. и Шмидт, З. 1991. Новые корреляции физических свойств сырой нефти, Общество инженеров-нефтяников, незапрошенная статья 23556-MS.
  15. 15,0 15,1 15,2 Картоатмоджо, Т. и З., С. 1994. Большой банк данных улучшает грубые корреляции физических свойств. Oil Gas J. 92 (27): 51–55.
  16. 16,0 16,1 16,2 Де Гетто, Г.и Вилла, М. 1994. Анализ надежности на корреляции PVT. Представлено на Европейской нефтяной конференции, Лондон, Великобритания, 25-27 октября. SPE-28904-MS. http://dx.doi.org/10.2118/28904-MS
  17. 17,0 17,1 17,2 Де Гетто, Г., Паоне, Ф. и Вилья, М. 1995. Корреляция давления-объема-температуры для тяжелых и сверхтяжелых масел. Представлено на Международном симпозиуме по тяжелой нефти SPE, Калгари, 19-21 июня. SPE-30316-MS. http://dx.doi.org/10.2118/30316-MS
  18. 18,0 18,1 Фитцджеральд, Д.Дж. 1994. Прогностический метод оценки вязкости неопределенных углеводородных жидких смесей. Докторская диссертация, Государственный университет Пенсильвании, Государственный колледж, Пенсильвания.
  19. 19,0 19,1 19,2 19,3 Daubert, T.E. и Даннер, Р.П. 1997. Книга технических данных API — Переработка нефти, 6-е издание, гл. 11. Вашингтон, округ Колумбия: Американский институт нефти (API).
  20. 20.0 20,1 Саттон, Р.П. и Фаршад, Ф. 1990. Оценка эмпирически полученных свойств PVT для сырой нефти Мексиканского залива. SPE Res Eng 5 (1): 79-86. SPE-13172-PA. http://dx.doi.org/10.2118/13172-PA
  21. 21,0 21,1 Беннисон Т. 1998. Прогноз вязкости тяжелой нефти. Представлено на конференции IBC по разработке месторождений тяжелой нефти, Лондон, 2–4 декабря.
  22. 22,0 22,1 22,2 Эльшаркави, А. и Алихан А.A. 1999. Модели для прогнозирования вязкости ближневосточной сырой нефти. Топливо 78 (8): 891–903. http://dx.doi.org/10.1016/S0016-2361(99)00019-8
  23. 23,0 23,1 23,2 23,3 Whitson, C.H. и Брюле, М. Р. 2000. Фазовое поведение, № 20, гл. 3. Ричардсон, Техас: Серия монографий Генри Л. Доэрти, Общество инженеров-нефтяников.
  24. 24,0 24,1 Бергман Д.Ф. 2004. Не забывайте о вязкости. Представлено на 2-м ежегодном симпозиуме по разработке месторождений Совета по передаче нефтяных технологий, Лафайет, Луизиана, 28 июля.
  25. 25,0 25,1 25,2 Диндорук Б. и Кристман П.Г. 2001. PVT-свойства и корреляции вязкости для нефтей Мексиканского залива. Представлено на Ежегодной технической конференции и выставке SPE, Новый Орлеан, 30 сентября — 3 октября. SPE-71633-MS. http://dx.doi.org/10.2118/71633-MS
  26. 26,0 26,1 Chew, J. and Connally, C.A. Jr. 1959. Корреляция вязкости для газонасыщенной сырой нефти. В трудах Американского института инженеров горной, металлургической и нефтяной промышленности, Vol.216, 23. Даллас, Техас: Общество инженеров-нефтяников AIME.
  27. ↑ Азиз, К., Говье, Г.В. 1972. Падение давления в скважинах, добывающих нефть и газ. J Can Pet Technol 11 (3): 38. PETSOC-72-03-04. http://dx.doi.org/10.2118/72-03-04
  28. 28,0 28,1 Хан, С.А., Аль-Мархун, М.А., Даффуа, С.О. и другие. 1987. Корреляции вязкости для сырой нефти Саудовской Аравии. Представлен на выставке Middle East Oil Show, Бахрейн, 7-10 марта. SPE-15720-MS. http://dx.doi.org/10.2118/15720-МС
  29. 29,0 29,1 29,2 Almehaideb, R.A. 1997. Улучшенная корреляция PVT для сырой нефти ОАЭ. Представлено на выставке и конференции Middle East Oil Show, Бахрейн, 15-18 марта. SPE-37691-MS. http://dx.doi.org/10.2118/37691-MS Ошибка цитирования: недопустимый тег ; имя «r29» определено несколько раз с разным содержанием Ошибка цитирования: Недействительный тег ; имя «r29» определено несколько раз с разным содержанием
  30. ↑ Кузел, Б.1965. Как давление влияет на вязкость жидкости. Hydrocarb. Процесс. (Март 1965 г.): 120.
  31. ↑ Васкес М.Э. 1976. Корреляции для предсказания физических свойств жидкости. Диссертация на степень магистра, Университет Талсы, Талса, Оклахома.
  32. ↑ Васкес, М. и Беггс, Х.Д. 1980. Корреляции для предсказания физических свойств жидкости. J Pet Technol 32 (6): 968-970. SPE-6719-PA. http://dx.doi.org/10.2118/6719-PA
  33. ↑ Абдул-Маджид, Г.Х., Кларк, К.К. и Салман, Н.Х. 1990. Новая корреляция для оценки вязкости ненасыщенной сырой нефти.J Can Pet Technol 29 (3): 80. PETSOC-90-03-10. http://dx.doi.org/10.2118/90-03-10
  34. Интересные статьи в OnePetro

    Используйте этот раздел, чтобы перечислить статьи в OnePetro, которые читатель, желающий узнать больше, обязательно должен прочитать

    Внешние ссылки

    Используйте этот раздел, чтобы предоставить ссылки на соответствующие материалы на других веб-сайтах, кроме PetroWiki и OnePetro.

    См. Также

    Вязкость газа

    Трение жидкости

    Плотность масла

    Свойства нефтяной жидкости

    PEH: Масло_Система_Взаимосвязи

    % PDF-1.7 % 264 0 объект > эндобдж xref 264 92 0000000016 00000 н. 0000003062 00000 н. 0000003283 00000 н. 0000003341 00000 п. 0000003377 00000 н. 0000003970 00000 н. 0000004674 00000 н. 0000004806 00000 н. 0000005404 00000 н. 0000005986 00000 н. 0000006100 00000 н. 0000006137 00000 н. 0000006386 00000 п. 0000006498 00000 н. 0000007036 00000 н. 0000007305 00000 н. 0000007915 00000 н. 0000007942 00000 п. 0000009005 00000 н. 0000009982 00000 н. 0000010593 00000 п. 0000011010 00000 п. 0000011767 00000 п. 0000011852 00000 п. 0000012262 00000 п. 0000012969 00000 п. 0000013605 00000 п. 0000013741 00000 п. 0000013890 00000 н. 0000014347 00000 п. 0000014691 00000 п. 0000015814 00000 п. 0000016785 00000 п. 0000017811 00000 п. 0000017944 00000 п. 0000018343 00000 п. 0000018846 00000 п. 0000019282 00000 п. 0000019694 00000 п. 0000020124 00000 п. 0000020151 00000 п. 0000020264 00000 п. 0000020616 00000 п. 0000021029 00000 п. 0000021298 00000 п. 0000021576 00000 п. 0000021851 00000 п. 0000022246 00000 п. 0000023246 00000 н. 0000023826 00000 п. 0000024089 00000 п. 0000033313 00000 п. 0000033383 00000 п. 0000037353 00000 п. 0000037632 00000 п. 0000037894 00000 п. 0000044943 00000 п. 0000045190 00000 п. 0000067028 00000 п. 0000095907 00000 п. 0000115061 00000 н. 0000115167 00000 н. 0000139474 00000 н. 0000139927 00000 н. 0000143286 00000 н. 0000172190 00000 н. 0000172293 00000 н. 0000172363 00000 н. 0000206582 00000 н. 0000209232 00000 н. 0000218143 00000 п. 0000218208 00000 н. 0000218301 00000 н. 0000221632 00000 н. 0000221925 00000 н. 0000222220 00000 н. 0000222247 00000 н. 0000222676 00000 н. 0000240036 00000 н. 0000240292 00000 н. 0000240706 00000 н. 0000241193 00000 н. 0000241682 00000 н. 0000250884 00000 н. 0000251134 00000 н. 0000251523 00000 н. 0000251903 00000 н. 0000252313 00000 н. 0000252715 00000 н. 0000295241 00000 н. 0000295280 00000 н. 0000002136 00000 п. трейлер ] / Назад 833394 >> startxref 0 %% EOF 355 0 объект > поток h ޜ S] LW ~} ~ kkiZVlB) Rhkl / lR ş, ^ ҹ, v.] l1f2ßecbʕOr {yy}

    Измерение вязкости масла

    Измерение вязкости масла

    Вязкость — это показатель гидравлического сопротивления масла. Обычно можно ожидать, что вязкость будет уменьшаться с повышением температуры и увеличиваться с понижением температуры. Считается, что вязкость и температура обратно пропорциональны. При анализе масла вязкость обычно измеряется с помощью кинематических вискозиметров и выражается в сантистоксах (сСт). Вязкость также может быть измерена с использованием методов абсолютной (динамической) вязкости и выражена в сантипуазах.Абсолютные методы обычно используют ротационные вискозиметры, тогда как кинематические методы обычно используют вискозиметры потока, зависящие от силы тяжести. Эти два метода различаются по плотности жидкости.

    Важные факторы

    При выборе масла с подходящей вязкостью для вашего оборудования необходимо учитывать несколько важных факторов: индекс вязкости (VI), условия напряжения сдвига и температура компонентов являются одними из наиболее важных.Индекс вязкости — это безразмерная величина, которая количественно определяет относительные изменения вязкости при изменении температуры. Масла с более высоким индексом вязкости обычно меньше изменяют вязкость при резких перепадах температуры. Улучшители индекса вязкости — распространенный способ улучшить индекс вязкости масла для минеральных базовых масел. Масла с высоким индексом вязкости могут работать при более широком диапазоне температур и эффективно снижать скорость износа. Многие синтетические базовые масла имеют естественно высокие значения индекса вязкости, но не все из них.

    Хотя улучшители вязкости и эффективны в снижении изменений вязкости, зависящих от температуры, они могут быть подвержены механическому сдвигу.Чрезмерный сдвиг может привести к снижению значений вязкости при более высоких температурах и сделать масло неэффективным для создания необходимой пленки жидкости в рабочих условиях. Чрезмерный сдвиг может привести к условиям граничной смазки, которые возникают, когда на двух поверхностях больше не создается пленка жидкости (гидродинамическая или эластогидродинамическая). Граничная смазка иногда неизбежна, и в этих случаях мы можем использовать противоизносные и / или противозадирные присадки для защиты поверхности машины. Ударная нагрузка, продолжительная тяжелая нагрузка, ухудшенные или смешанные смазочные материалы, а также экстремальные температуры также могут влиять на граничные условия смазки и приводить к неадекватным условиям смазки.Важно знать, возникает ли какое-либо из этих условий, и убедиться, что выбрано подходящее масло (и присадки) для решения этих проблем.

    Выбор подходящей вязкости

    Выбор подходящей вязкости зависит от скорости, размера, нагрузки и температуры смазываемого компонента. В некоторых случаях это может означать выбор консистентной смазки, а не масла. Существует множество инструментов и калькуляторов вязкости, которые могут помочь в выборе правильной вязкости для компонента.Как правило, для применения с более высокой угловой скоростью (размер и скорость) и более высокими температурами обычно требуется масло, тогда как для применений с более низкой угловой скоростью можно использовать консистентную смазку. Обязательно проконсультируйтесь с производителем оборудования, чтобы понять, какая смазка подходит для оборудования.

    Причины изменения вязкости

    Вязкость

    обычно считается тестом индикатора запаздывания , что означает, что произошло что-то, что привело к изменению вязкости масла. Чаще всего причиной значительного и внезапного изменения вязкости является заливка масла неправильного сорта, но другие первопричины включают загрязнение воды, топлива или других растворителей или потерю / сдвиг улучшителей вязкости.Избыточная влажность, тепло, воздействие воздуха и повышенные концентрации металлов (действующих как металлические катализаторы) могут привести к окислению масла, что также вызовет изменение вязкости. Чтобы определить основную причину изменений вязкости, полезно использовать такие инструменты, как FluidScan или Spectroil, для определения тенденций изменения химического состава нефти и значений элементов.

    Пределы сигналов тревоги

    Установка пределов срабатывания сигнализации для вязкости может быть выполнена путем предварительного определения базового уровня нового масла. Определение базового уровня масла является важным первым шагом, поскольку марки ISO обычно имеют допуск +/- 5% сСт в процессе смешивания.Важно знать отправную точку, чтобы можно было установить соответствующие пределы осуждения. Как правило, +/- 5% указывает на предупреждение, а +/- 10% — на тревогу. Эти ограничения могут соответственно измениться. С тех пор, как я работал в нефтяной лаборатории, мы иногда доходили до +/- 20% от сигнала тревоги, в зависимости от критичности и истории компонента.

    Решения

    Существует несколько способов контроля вязкости, включая кинематические вискозиметры (u-образные трубки) по ASTM D445, MiniVisc 3000 от Ametek Spectro Scientific по ASTM D8092, вязкость, реометры и ротационные вискозиметры.Обычно методы ASTM D445 выполняются в лабораторных условиях из-за наличия стеклянных капиллярных трубок и больших ванн с постоянной температурой, которые трудно поддерживать в полевых условиях. Spectro MiniVisc 3000 может быстро определять кинематическую вязкость всего с несколькими каплями масла, а результаты выражаются в сантистоксах в соответствии с ASTM D8092. Небольшие размеры и прочная конструкция позволяют легко транспортировать устройство практически в любое место на предприятии. Если у вас есть какие-либо вопросы относительно контроля вязкости вашего масла, свяжитесь с Ametek Spectro Scientific, чтобы мы могли вместе с вами разработать решение, которое подойдет именно вам.

    Ссылки:

    https: // www.machinerylubrication.com/Read/429/visacity-alarms-limits

    https://www.machinerylubrication.com/Read/29144/oil-visacity-drops

    https://www.machinerylubrication.com/Read/29185/oil-visacity-importance

    Bearing Lubrication: Oil vs. Grease

    Экспериментальные исследования влияния температуры на относительную проницаемость нефти и воды в коллекторах тяжелой нефти

    1. Xu Z, et al. Физический эксперимент и численное моделирование для запуска ES-SAGD в пласте тяжелой нефти.Бензин. Геол. Эффективность восстановления. 2017; 24 (3): 110–115. [Google Scholar] 2. Fan N, Liu P, Zhang S, Yuan Z, Li X. Эксперимент по физическому моделированию паровой дистилляции в пласте тяжелой нефти. Бензин. Геол. Эффективность восстановления. 2016; 23 (6): 70–75. [Google Scholar] 3. Shi L, Li X, Ma D, Zhou Y, Liu P. Влияние технологии быстрого и равномерного запуска на производительность предварительного нагрева SAGD. Бензин. Геол. Эффективность восстановления. 2017; 24 (4): 94–98. [Google Scholar] 4. Лю, П., Му, З., Ли, В., Ву, Ю. и Ли, X. Новая математическая модель и экспериментальная проверка течения пенистой нефти при разработке пластов тяжелой нефти. Sci. Rep – UK . 7 (8534) (2017). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] 5. Эдмондсон Т.А. Влияние температуры на заводнение. J. Can. Домашний питомец. Technol. 1965. 4 (4): 236–242. DOI: 10.2118 / 65-04-09. [CrossRef] [Google Scholar] 6. Дэвидсон LB. Влияние температуры на коэффициент проницаемости различных пар флюидов в двухфазных системах. J. Pet. Technol. 1969. 21 (8): 1037–1046. DOI: 10.2118 / 2298-PA. [CrossRef] [Google Scholar] 7. Постон С.В., Исраэль С., Хоссейн АКМС. Влияние температуры на неснижаемую водонасыщенность и относительную проницаемость рыхлых песков.SPE J. 1970; 10 (2): 171–180. DOI: 10.2118 / 1897-PA. [CrossRef] [Google Scholar]

    8. Ло, Х. и Мунган, Н. Влияние температуры на относительную проницаемость вода-нефть в смачиваемых нефтью и смачиваемых водой системах. Осеннее собрание Общества инженеров-нефтяников AIME. Лас-Вегас, Невада, Общество инженеров-нефтяников, 10.2118 / 4505-MS (1973, 30 сентября — 3 октября).

    9. Зейдани М. и Майни Б. Б. SAGD Относительная проницаемость как функция температуры. В Канадской технической конференции по тяжелой нефти SPE.Калгари, Альберта, Канада, Общество инженеров-нефтяников, 10.2118 / 180713-MS (2016 г., 7–9 июня).

    10. Sun BQ. Влияние температуры на относительную проницаемость тяжелой нефти / горячей воды. J. Southwest Pet. Univ. 2017; 39 (2): 99–104. [Google Scholar]

    11. Беннион, Д. Б., Томас, Ф. Б., Шульмейстер, Б. и Ма, Т. А. Корреляция характеристик относительной проницаемости воды и нефти при низких и высоких температурах для типичных западноканадских неконсолидированных пластов, производящих битум. На Канадской международной нефтяной конференции.Калгари, Альберта, Нефтяное общество Канады, 10.2118 / 2006-092 (13–15 июня 2006 г.).

    12. Беннион Д. Б. и др. . in-situ образование устойчивых битум-вода эмульсий в пористых средах во время термической стимуляции. На Международном симпозиуме SPE по тепловым операциям. Калгари, Альберта, Общество инженеров-нефтяников, 10.2118 / 93-46 (1993, 9–12 мая).

    13. Ян Х, Хуанг К., Ма Ц., Чжан Х., Ма Й. Вариация кривых относительной проницаемости в разных коллекторах.Sci. Technol. Англ. 2012. 12 (14): 3340–3343. [Google Scholar] 14. Li B, Pu W, Li K, Jia H, Wang K. Характеристики и факторы воздействия кривых относительной проницаемости в высокотемпературных и низкопроницаемых известняковых коллекторах. Adv. Матер. Res. 2014; 1010–1012: 1676–1683. DOI: 10.4028 / www.scientific.net / AMR.1010-1012.1676. [CrossRef] [Google Scholar] 15. Камари А., Никокар М., Сахранавард Л., Мохаммади А.Х. Оценка влияния изменения смачиваемости и изменения относительной проницаемости нефти в зависимости от температуры во время циклической закачки пара в пласты с естественной трещиноватостью с использованием горизонтальных скважин.Pet.Sci. Technol. 2015; 33 (6): 709–716. DOI: 10.1080 / 106.2014.2. [CrossRef] [Google Scholar] 16. Ахлагиния М, Тораби Ф, Чан CW. Экспериментальное исследование влияния температуры на изопермы трехфазной относительной проницаемости в системах с тяжелой нефтью. Топливо. 2014; 118: 281–290. DOI: 10.1016 / j.fuel.2013.10.049. [CrossRef] [Google Scholar] 17. Ахлагиния М, Тораби Ф., Чан CW. Влияние температуры на двухфазную относительную проницаемость тяжелой нефти, воды, углекислого газа и метана, определенное методом вытеснения.Energ. Топливо. 2013. 27 (3): 1185–1193. DOI: 10.1021 / ef301248y. [CrossRef] [Google Scholar]

    18. Ковшек, А. Р. и Вега, Б. Измерения относительной проницаемости в стационарном состоянии, температурная зависимость и эволюция образца диатомита из коллектора. На ежегодной технической конференции и выставке SPE. Амстердам, Нидерланды, Общество инженеров-нефтяников, 10.2118 / 170918-MS (2014, 27–29 октября).

    19. Зейдани М., Майни Б. Б. и Чен З. Относительная проницаемость ES-SAGD как функция температуры и концентрации растворителя.В Канадской технической конференции по тяжелой нефти SPE. Калгари, Альберта, Канада, Общество инженеров-нефтяников, 10.2118 / 185002-MS (2017, 15–16 февраля).

    20. Балхасан С., Джумаа М. Разработка корреляции для прогнозирования характеристик заводнения песчаниковых коллекторов на основе свойств пластовых флюидов. Int. J. Appl. Англ. Res. 2017; 12 (10): 2586–2597. [Google Scholar]

    21. Суфи, А. Х. Р., младший и Бригам, У. Э. Влияние температуры на относительную проницаемость систем нефть-вода. На ежегодной технической конференции и выставке SPE.Новый Орлеан, Луизиана, Общество инженеров-нефтяников, 10.2118 / 11071-MS (1982, 26–29 сентября).

    22. Ашрафи М., Сураки Ю., Торсэтер О. Исследование температурной зависимости относительной проницаемости нефти и воды для систем с тяжелой нефтью. Трансп. Porous Med. 2014; 105 (3): 517–537. DOI: 10.1007 / s11242-014-0382-8. [CrossRef] [Google Scholar] 23. Ашрафи М., Сураки Ю., Торсэтер О. Влияние температуры на кривые относительной проницаемости тяжелой нефти и воды типа атабаска в пакетах из стеклянных шариков. Energy Environ.Res. 2012. 2 (2): 113–126. DOI: 10.5539 / eer.v2n2p113. [CrossRef] [Google Scholar]

    24. Кумар, М., Иноуе, Т. А. Низкотемпературные аналоги высокотемпературных относительных проницаемостей вода / нефть. На ежегодной технической конференции и выставке SPE. Новый Орлеан, Луизиана, Общество инженеров-нефтяников, 10.2118 / 28616-MS (1994, 25–28 сентября).

    25. Акин С., Кастанье Л. М. и Бригам У. Э. Влияние температуры на относительную проницаемость тяжелой нефти / воды. На ежегодной технической конференции и выставке SPE.Бейкерсфилд, Калифорния, Общество инженеров-нефтяников, 10.2118 / 54120-MS (1998, 17-19 марта).

    26. Ян, Л., Шен. Д., Ван, X. и Чжао, Л. Влияние температуры на относительную проницаемость и остаточную нефтенасыщенность. Бензин. Explor. Дев +. (02), 97–99 (2003).

    27. Чжан Б., Пу С, Чжу Дж, Ю Х, Цзэн Х. Влияние температуры на относительную проницаемость нефть / вода тяжелой нефти разной вязкости. J. Xi’an Shiyou Univ. 2013. 28 (1): 61–62. [Google Scholar]

    28.Нурмохаммад А. Р., Вахиди А., Эмади М. А. и Герами С. Влияние температуры на относительную проницаемость двух фаз нефть-вода. На 77-й конференции и выставке EAGE. Мадрид, Испания, Европейская ассоциация геологов и инженеров, 10.3997 / 2214-4609.201412721 (1 июня 2015 г.).

    29. Доранегард М.Х., Сиаваши М. Влияние относительной проницаемости, зависящей от температуры, на извлечение тяжелой нефти в процессе закачки горячей воды с использованием моделирования на основе линий тока. Приложение. Therm. Англ. 2018; 129: 106–116.DOI: 10.1016 / j.applthermaleng.2017.10.002. [CrossRef] [Google Scholar] 30. Беггс HD, Робинсон-младший. Оценка вязкости нефтяных систем. J. Pet. Technol. 1975. 27 (9): 1140–1141. DOI: 10.2118 / 5434-PA. [CrossRef] [Google Scholar]

    31. Янг С. и Вэй Дж. Основы петрофизики. Springer Berlin Heidelberg (2017).

    Температурная зависимость вязкости, времени релаксации (T1, T2) и смоделированного контраста для потенциальных перфузатов при посмертной МР-ангиографии (PMMRA)

    Влияние температуры и времени трупа на температуру перфузата во время компьютерной томографии

    Поскольку PMMRA еще не При обычном выполнении исследование влияния температуры и времени трупа на температуру перфузата было выполнено на реперфузированных трупах во время рутинной многофазной посмертной КТ-ангиографии (MPMCTA).Исследуемая популяция состояла из судебно-медицинских трупов ( n = 21) в возрасте от 21 до 75 лет на момент смерти (среднее ± SD: 57,1 ± 14,9; 9 женщин и 12 мужчин). Все трупы были исследованы в течение трех дней или менее после вскрытия и подверглись судебно-медицинскому вскрытию после MPMCTA. Измерения температуры проводились на судебно-медицинских трупах (как до, так и после обычного MPMCTA, выполняемого в соответствии со стандартизированным протоколом, описанным Grabherr et al. [30] (доступ к бедренным сосудам, 3 фазы, инъекция с использованием перфузионного устройства Virtangio®, 3710 мл перфузии). раствор (3500 мл жидкого парафина + 210 мл смеси Ангиофил® (6%))).Особый интерес представляли температура трупа (ректальная) во время внешнего осмотра ( EE ), температура стандартизированного перфузата (жидкий парафин + Ангиофил® (6%)) до получения КТ ( P0 ) и температура перфузата, выделяемого во время третьей динамической фазы MPMCTA ( P1 , измеренная в венозной канюле). Кроме того, также регистрировалось общее время, в течение которого выделенный перфузат находился в трупе (время ° C ). Все трупы были сканированы в течение 3 часов после внешнего осмотра (медиана: 100 минут, диапазон: 26–177 минут).Стандартизированный перфузат хранился при температуре окружающей среды (20–24 ° C) в компьютерной томографии. ANOVA был выполнен для исследования факторов, влияющих на изменение температуры перфузата. Данные были подогнаны для моделирования влияния температуры трупа на температуру экскретируемого перфузата ( P1 ) во время MPMCTA. Полученная модель была оценена путем изучения стандартной остаточной ошибки (RSE).

    Характеристика перфузатов и моделирование температурной зависимости

    Динамическая вязкость и внутренние свойства MR (время продольной (T 1 ) и поперечной (T 2 ) релаксации) жидкостей, которые считаются потенциально подходящими для целевой перфузии трупов ( n = 9) были охарактеризованы в диапазоне температур 0.От 6 до 23,2 ° C, что соответствует температурам, значимым для судебной экспертизы.

    Избранные перфузаты

    Липофильные и гигроскопичные растворы, включая различные углеводороды ( n = 3), полиэтиленгликоль ( n = 2), полидиметилсилоксан (силиконовое масло), а также парафиновое масло, Ангиофил®, контрастное вещество. в PMCTA и раствор парафина + Ангиофил® (6%), используемый в настоящее время в судебно-медицинской практике, были экспериментально исследованы в этом исследовании (Интернет-ресурс 1_Таблица 1).

    Дополнительно гидрофильный раствор (вода, допированная Гадовист®, (2 ммоль / л)) был численно исследован с использованием температурных зависимостей, установленных в предыдущих работах (динамическая вязкость воды [31], вода (T 1 , T 2 ). ) [23] и релаксивность Gadovist® [23]). Эти данные были использованы для дополнения экспериментально полученных данных.

    Вязкость

    Кинематическую вязкость и плотность измеряли с помощью вискозиметра Уббелоде (Schott AG, Германия) и плотномера (DMA 48, Anton Paar GmbH, Австрия) при 8, 10 и 20 ° C.Используя значения плотности, полученные кинематические вязкости были преобразованы в динамическую вязкость по формуле. 1 [32]

    $$ \ upmu = \ upnu \ uprho, $$

    (1)

    , где μ — динамическая (абсолютная) вязкость (мПа · с), ν — кинематическая вязкость ( 2 мм / с) и ρ — плотность (г / см 3 ). Значения, полученные при 20 ° C, использовались для проверки значений поставщика. Для воды с добавкой Гадовист® использовались значения динамической вязкости воды [31], поскольку не ожидалось, что влияние такой низкой концентрации (2 ммоль / л) Гадовист® существенно повлияет на динамическую вязкость воды.2 $$

    (2)

    Где динамическая вязкость (μ) при заданной температуре (ϑ) может быть рассчитана на основе динамической вязкости, измеренной при 20 ° C (μ (20 ° C)), разности температур (Δϑ = 20-° C) и двух коэффициенты (A visc и B visc ), которые были определены для каждого потенциального перфузата. RSE использовался для оценки пригодности квадратичных моделей для описания температурной зависимости динамической вязкости исследуемых жидкостей.

    Количественный МРТ

    Измерения МРТ проводились на жидкостях в полипропиленовых пробирках на клиническом 3T сканере (Skyra, Siemens AG, Германия) с использованием 20-канальной катушки голова / шея (Siemens AG, Германия) при четырех температурах (1,4 , 8,6, 16,1 и 23,2 ° C для МДП и 0,6, 8,4, 16,1, 23,2 ° C для измерений MSE) (онлайн-ресурс 1_Таблица 2). Восстановление инверсии (TIR; TR / TE / TI: 12000 / 9.7 / 50, 100, 200, 350, 600, 1000, 4000 мс, ETL: 8, срезы: 10) и мульти-эхо SE (MSE; TR: 4000 / эхо-интервал: 10.Последовательности 6 и 20 мс, ETL: 32, срезы: 6) использовали для получения количественных данных МРТ. Температуру образца контролировали с помощью водяной бани и контролировали с помощью оптоволоконного датчика температуры в реальном времени (Fluoroptic ®, LumaSense Technologies Inc, США). Между измерениями при разных температурах образцам давали достаточно времени для адаптации.

    Анализ данных

    Интересующие области (ROI), соответствующие каждой жидкости, были вручную сегментированы для каждого среза (онлайн-ресурс 1_Fig. 1).{\ left (\ hbox {-} \ frac {\ mathrm {T} \ mathrm {I}} {{\ mathrm {T}} _ 1} \ right)} \ right), $$

    (3)

    где S (TI) — сигнал, измеренный в заданное время инверсии (TI). Подгоняемые параметры в уравнении. 3 соответствуют сигналу, который будет получен из равновесной продольной намагниченности (S 0 ), поправочный коэффициент для неполной инверсии, приближающийся к единице (A), и время продольной релаксации (T 1 ). Данные можно найти в Интернет-ресурсе 1_Таблица 3.{\ left (\ hbox {-} \ frac {\ mathrm {T} \ mathrm {E}} {{\ mathrm {T}} _ 2} \ right)} $$

    (4)

    S (TE) — это сигнал, измеренный как функция времени эхо-сигнала (TE), где подобранные параметры соответствуют сигналу, который будет получен из равновесной продольной намагниченности (S 0 ) и времени поперечной релаксации (T ). 2 ). Данные можно найти в онлайн-ресурсе 1_Table 3.

    Температурная зависимость количественно определенных времен релаксации описывалась эмпирической квадратичной моделью в формуле.2, $$

    (5)

    , где времена релаксации (T 1 , T 2 ) при заданной температуре (ϑ) могут быть рассчитаны из известных времен релаксации при 23 ° C (T 1,2 (23 ° C)), разница по температуре (Δϑ = 23-ϑ ° C) и двум коэффициентам (\ ({A} _ {T_ {1,2}} \) и \ ({B} _ {T_ {1,2}} \)), которые были определены для каждого потенциального перфузата. RSE использовался для содержательной оценки пригодности построенных моделей для описания температурной зависимости релаксационных параметров.

    Оценка перфузатов для будущих патологоанатомических исследований

    Основные свойства

    Жидкости оценивались на основе фундаментальных свойств, таких как их природа, динамическая вязкость и время релаксации. Значения образцов T 1 и T 2 , а также соответствующие им модели температурной зависимости сравнивались с литературными моделями релаксации для трупного миокарда и подкожного жира (подкожно-жировой клетчатки) [27], чтобы выявить фундаментальные различия между жидкостями и этими тканями. .

    Моделирование

    Моделирование по уравнению Блоха RF-испорченной последовательности GRE было выполнено для выбранных перфузатов, а также трупной ткани при каждой из четырех экспериментальных температур (TE: 5 мс, TR: 20 мс, угол поворота: целые числа между 0–90 °, количество смоделированных спинов: 100, количество возбуждений: 100 и шаг ВЧ фазы: 117 °). Для всех расчетов предполагался одинаковый вклад плотности протонов. Возможный контраст между каждым перфузатом и типом ткани был рассчитан с использованием уравнения.6.

    $$ {\ mathrm {C}} _ ​​{\ upvartheta} {{} _ {,}} _ {\ mathrm {perfusate} \ hbox {-} \ mathrm {ткань}} = {\ mathrm {S }} _ {\ upvartheta} {{} _ {,}} _ {\ mathrm {perfusate}} — {\ mathrm {S}} _ {\ upvartheta} {{} _ {,}} _ {\ mathrm {ткань }}, $$

    (6)

    , в котором C , перфузат-ткань соответствует контрасту между перфузатом и тканью, а S ϑ, перфузат и S ϑ, ткань — величине сигнала данного перфузата / ткани при данной температуре (ϑ ).Оптимальный угол поворота и соответствующий максимальный ожидаемый контраст (C opt ), определенный до четырех значащих цифр, были определены для выбранных комбинаций перфузат / ткань при каждой из исследованных температур. Далее был определен диапазон оптимальных углов поворота для каждой комбинации перфузат / ткань во всем диапазоне температур. Эффекты выбора любого угла поворота для данного перфузата в пределах определенного диапазона оптимальных углов поворота были количественно оценены путем расчета относительной разницы (d r %) по контрасту (уравнение.7) при каждой из четырех температур.

    $$ {\ mathrm {d}} _ r = \ frac {\ left | {C} _ {\ mathrm {opt}} — {C} _ {\ min} \ right |} {{\ overline {x} } _ {\ mathrm {opt}, \ min}} \ ast 100 $$

    (7)

    C min соответствует минимальному контрасту, достижимому при использовании любого из углов поворота в пределах определенного диапазона, в то время как C opt относится к максимальному ожидаемому контрасту за счет применения оптимального угла поворота, зависящего от температуры.x̅ opt, min — абсолютное значение среднего арифметического C opt и C min .

    Вязкость — Гипертекст по физике

    Обсуждение

    определения

    Неформально вязкость — это величина, которая описывает сопротивление жидкости потоку. Жидкости сопротивляются относительному движению погруженных в них объектов через них, а также движению слоев с разными скоростями внутри них.

    (динамическая) вязкость

    Формально, вязкость (обозначается символом η «eta») — это отношение напряжения сдвига ( F / A ) к градиенту скорости (∆ v x / ∆ z или dv x / dz ) в жидкости.

    или

    Более обычная форма этого соотношения, называемая уравнением Ньютона , утверждает, что результирующий сдвиг жидкости прямо пропорционален приложенной силе и обратно пропорционален ее вязкости. Сходство со вторым законом движения Ньютона ( F = мА ) должно быть очевидным.

    Или, если вы предпочитаете символы исчисления (а кто не любит)…

    Единицей вязкости в системе СИ является паскаль-секунда [Па · с], которая не имеет специального названия.Несмотря на самопровозглашенное название международной системы, Международная система единиц мало повлияла на вязкость в международном масштабе. Паскаль-секунда встречается сегодня в научной и технической литературе гораздо реже, чем следовало бы. Самая распространенная единица вязкости — дин-секунда на квадратный сантиметр [дин-с / см 2 ], получившая название пуаз [P] в честь французского физиолога Жана Пуазейля (1799–1869). Десять пуаз равны одной паскаль-секунде [Па · с], что делает идентичными сантипуаз [сП] и миллипаскаль секунды [мПа · с].

    1 Па · с = 10-пол.
    1000 мПа · с = 10-пол.
    1 мПа · с = 0,01-пол.
    1 мПа · с = 1 сП
    кинематическая вязкость

    На самом деле есть две величины, которые называются вязкостью. Величина, определенная выше, иногда называется динамической вязкостью , абсолютной вязкостью или простой вязкостью , чтобы отличить ее от других величин, но обычно это просто вязкость.Другая величина, называемая кинематической вязкостью (обозначается греческой буквой ν «ню»), представляет собой отношение вязкости жидкости к ее плотности.

    Кинематическая вязкость — это мера сопротивления потока жидкости под действием силы тяжести. Его часто измеряют с помощью устройства, называемого капиллярным вискозиметром — в основном это градуированная банка с узкой трубкой на дне. Когда две жидкости равного объема помещаются в одинаковые капиллярные вискозиметры и позволяют течь под действием силы тяжести, более вязкой жидкости требуется больше времени, чем менее вязкой жидкости, чтобы течь через трубку.Более подробно капиллярные вискозиметры будут рассмотрены позже в этом разделе.

    Единица измерения кинематической вязкости в системе СИ — квадратных метра в секунду 2 / с], не имеющая специального названия. Этот агрегат настолько велик, что используется редко. Более распространенной единицей кинематической вязкости является квадратных сантиметра в секунду [см 2 / с], которому дали название Stokes [St] в честь ирландского математика и физика Джорджа Стокса (1819–1903).Один квадратный метр в секунду равен десяти тысячам стоек.

    1 см 2 / с = 1 ул
    1 м 2 / с = 10,000 см 2 / с
    1 м 2 / с = 10,000 ст.

    Даже эта единица измерения слишком велика, поэтому наиболее распространенной единицей измерения является, вероятно, квадратных миллиметра в секунду [мм 2 / с] или сантистокса [сСт].Один квадратный метр в секунду равен одному миллиону сантистоксов.

    1 мм 2 / с = 1 сСт
    1 м 2 / с = 1000000 мм 2 / с
    1 м 2 / с = 1 000 000 сСт

    Stokes — редкий пример слова в английском языке, в котором формы единственного и множественного числа идентичны. Рыба — самый непосредственный пример такого слова.1 рыба, 2 рыбы, красная рыба, синяя рыба; 1 сток, 2 стокса, несколько стоксов, несколько стоксов.

    факторов, влияющих на вязкость

    Вязкость в первую очередь зависит от материала. Вязкость воды при 20 ° C составляет 1,0020 миллипаскаль секунды (что удобно близко к единице только по совпадению). Большинство обычных жидкостей имеют вязкость порядка от 1 до 1000 мПа с, в то время как газы имеют вязкость от 1 до 10 мкПа с. Пасты, гели, эмульсии и другие сложные жидкости сложнее обобщить.Некоторые жиры, такие как масло или маргарин, настолько вязкие, что кажутся больше похожими на мягкие твердые вещества, чем на текущие жидкости. Расплавленное стекло чрезвычайно вязкое и по мере затвердевания приближается к бесконечной вязкости. Поскольку этот процесс не так хорошо определен, как истинное замораживание, некоторые считают (ошибочно), что стекло все еще может течь даже после полного охлаждения, но это не так. При обычных температурах стекла такие же твердые, как и настоящие твердые тела.

    Из повседневного опыта должно быть известно, что вязкость зависит от температуры.Мед и сиропы могут течь легче при нагревании. Моторное масло и гидравлические жидкости значительно загустевают в холодные дни и существенно влияют на работу автомобилей и другой техники в зимние месяцы. Как правило, вязкость простой жидкости уменьшается с повышением температуры. С повышением температуры средняя скорость молекул в жидкости увеличивается, а время, которое они проводят «в контакте» со своими ближайшими соседями, уменьшается. Таким образом, с повышением температуры средние межмолекулярные силы уменьшаются.Фактический способ изменения этих двух величин является нелинейным и резко меняется, когда жидкость меняет фазу.

    Вязкость обычно не зависит от давления, но жидкости под экстремальным давлением часто имеют повышенную вязкость. Поскольку жидкости обычно несжимаемы, увеличение давления на самом деле не приводит к значительному сближению молекул. Простые модели молекулярных взаимодействий не могут объяснить такое поведение, и, насколько мне известно, не существует общепринятой более сложной модели, которая могла бы это сделать.Жидкая фаза, вероятно, наименее изучена из всех фаз вещества.

    В то время как жидкости становятся более текучими по мере того, как они нагреваются, газы становятся более густыми. (Если представить себе «густой» газ.) Вязкость газов увеличивается с увеличением температуры и приблизительно пропорциональна квадратному корню из температуры. Это связано с увеличением частоты межмолекулярных столкновений при более высоких температурах. Поскольку большую часть времени молекулы в газе свободно летают через пустоту, все, что увеличивает количество раз, когда одна молекула контактирует с другой, снижает способность молекул в целом участвовать в скоординированном движении.Чем больше эти молекулы сталкиваются друг с другом, тем более беспорядочным становится их движение. Физические модели, выходящие за рамки этой книги, существуют уже почти столетие, которые адекватно объясняют температурную зависимость вязкости в газах. Новые модели работают лучше, чем старые. Они также согласны с наблюдением, что вязкость газов примерно не зависит от давления и плотности. Газовая фаза, вероятно, является наиболее изученной из всех фаз материи.

    Поскольку вязкость настолько зависит от температуры, без нее нельзя указывать ее.

    Вязкость выбранных материалов (обратите внимание на разнообразие префиксов единиц измерения)

    простые жидкости T (° C) η (мПа · с)
    спирт этиловый (зерновой) 20 1,1
    спирт изопропиловый 20 2,4
    спирт метиловый (дерево) 20 0.59
    кровь 37 3–4
    этиленгликоль 25 16,1
    этиленгликоль 100 1,98
    фреон 11 (пропеллент) −25 0,74
    фреон 11 (пропеллент) 0 0,54
    фреон 11 (пропеллент) +25 0,42
    фреон 12 (хладагент) −15 ?
    фреон 12 (хладагент) 0 ?
    фреон 12 (хладагент) +15 0.20
    галлий > 30 1 ~ 2
    глицерин 20 1420
    глицерин 40 280
    гелий (жидкий) 4 К 0,00333
    ртуть 15 1,55
    молоко 25 3
    масло растительное рапсовое 25 57
    масло растительное рапсовое 40 33
    масло растительное кукурузное 20 65
    масло растительное кукурузное 40 31
    масло растительное оливковое 20 84
    масло растительное оливковое 40 ?
    масло растительное, соевое 20 69
    масло растительное соевое 40 26
    масло машинное светлое 20 102
    масло машинное тяжелое 20 233
    пропиленгликоль 25 40.4
    пропиленгликоль 100 2,75
    вода 0 1,79
    вода 20 1,00
    вода 40 0,65
    вода 100 0,28
    газы T (° C) η (мкПа · с)
    воздух 15 17.9
    водород 0 8,42
    гелий (газ) 0 18,6
    азот 0 16,7
    кислород 0 18,1
    сложные материалы T (° C) η (Па · с)
    герметик 20 1000
    стекло 20 10 18 –10 21
    стекло, деформация ч. 504 10 15,2
    стекло, отжиг ч. 546 10 12,5
    стекло, смягчение пт. 724 10 6,6
    стекло рабочее пт. 10 3
    стекло плавки пт. 10 1
    мед 20 10
    кетчуп 20 50
    сало 20 1000
    меласса 20 5
    горчичный 25 70
    арахисовое масло 20 150–250
    сметана 25 100
    сироп шоколадный 20 10–25
    сироп кукурузный 25 2–3
    сироп кленовый 20 2–3
    гудрон 20 30 000
    Шортенинг овощной 20 1200

    моторное масло

    Моторное масло похоже на любую другую жидкость тем, что его вязкость зависит от температуры и давления.Поскольку можно предвидеть условия, в которых будет эксплуатироваться большинство автомобилей, поведение моторного масла можно определить заранее. В Соединенных Штатах организацией, которая устанавливает стандарты характеристик моторных масел, является Общество автомобильных инженеров (SAE). Схема нумерации SAE описывает поведение моторных масел в условиях низких и высоких температур — условий, которые соответствуют температуре запуска и эксплуатации. Первое число, за которым всегда следует буква W для зимы, описывает низкотемпературное поведение масла при запуске, а второе число описывает высокотемпературное поведение масла после того, как двигатель проработал некоторое время.Более низкие значения SAE обозначают масла, которые предназначены для использования при более низких температурах. Масла с низкими числами SAE обычно более текучие (менее вязкие), чем масла с высокими числами SAE, которые имеют тенденцию быть более густыми (более вязкими).

    Например, масло 10W ‑ 40 будет иметь вязкость не более 7000 мПа с в картере холодного двигателя, даже если его температура упадет до -25 ° C холодной зимней ночью и вязкость не менее 2,9 мПа с в детали двигателя под высоким давлением вблизи точки перегрева (150 ° C).

    Вязкостные характеристики моторных масел марок

    Характеристики низких температур
    sae
    префикс
    динамическая вязкость,
    проворачивание максимальное
    динамическая вязкость,
    накачка максимальная
    00 Вт 06 200 мПа с (-35 ° C) 60 000 мПа с (-40 ° C)
    05 Вт 06 600 мПа с (-30 ° C) 60,000 мПа · с (-35 ° C)
    10 Вт 07000 мПа · с (-25 ° C) 60 000 мПа с (-30 ° C)
    15 Вт 07000 мПа · с (-20 ° C) 60 000 мПа с (-25 ° C)
    20 Вт 09,500 мПа · с (-15 ° C) 60 000 мПа с (-20 ° C)
    25 Вт 13000 мПа · с (-10 ° C) 60 000 мПа с (-15 ° C)
    Высокотемпературные характеристики
    sae
    суффикс
    кинематическая вязкость,
    низкая скорость сдвига (100 ° C)
    динамическая вязкость,
    высокая скорость сдвига (150 ° C)
    08 04.0–6,10 мм 2 / с > 1,7 мПа с
    12 05,0–7,10 мм 2 / с > 2,0 мПа с
    16 06,1–8,20 мм 2 / с > 2,3 мПа с
    20 05,6–9,30 мм 2 / с > 2,6 мПа с
    30 09,3–12,5 мм 2 / с > 2,9 мПа с
    * 40 * 12.5–16,3 мм 2 / с > 2,9 мПа с
    40 12,5–16,3 мм 2 / с > 3,7 мПа с
    50 16,3–21,9 мм 2 / с > 3,7 мПа с
    60 21,9–26,1 мм 2 / с > 3,7 мПа с

    капиллярный вискозиметр

    Математическое выражение, описывающее течение жидкости в круглых трубках, было определено французским врачом и физиологом Жаном Пуазейлем (1799–1869).Поскольку оно также было независимо открыто немецким инженером-гидротехником Готтильфом Хагеном (1797–1884), оно должно называться уравнением Хагена-Пуазейля , но обычно его называют уравнением Пуазейля . Я не буду выводить это здесь (но, вероятно, когда-нибудь смогу). Для нетурбулентного, непульсирующего потока жидкости через однородную прямую трубу объемный расход ( q м ) составляет…

    • прямо пропорциональна разности давлений (∆ P ) между концами трубки
    • обратно пропорционально длине (ℓ) трубки
    • обратно пропорционально вязкости (η) жидкости
    • пропорционально четвертой степени радиуса ( r 4 ) трубки

    Определите вязкость, если это то, что вы хотите знать.

    Капиллярный вискозиметр… продолжайте писать… извините, это неполно.

    падающая сфера

    Математическое выражение, описывающее силу вязкого сопротивления на сфере, было определено британским физиком XIX века Джорджем Стоуксом. Я не буду выводить это здесь (но, вероятно, когда-нибудь в будущем).

    R = 6πη rv

    Формула подъемной силы, действующей на сферу, была утверждена древнегреческим инженером Архимедом из Сиракуз, но уравнения тогда еще не были изобретены.

    B = ρ жидкость гВ смещенный

    Формулу веса должен был кто-то изобрести, но я не знаю кто.

    W = мг = ρ объект gV объект

    Давайте объединим все это вместе для сферы, падающей в жидкость. Вес указывает вниз, точки плавучести вверх, точки перетаскивания вверх. Через некоторое время сфера упадет с постоянной скоростью. Когда это произойдет, все эти силы аннулируются.Когда сфера падает сквозь жидкость, она полностью погружается в воду, поэтому можно говорить только об одном объеме — объеме сферы. Давайте поработаем над этим.

    рэнд
    Б + = Вт
    ρ жидкость гВ + 6πη rv = ρ объект гВ
    6πη rv = объект — ρ жидкость ) гВ
    6πη rv = ∆ρ г 4 3 π r 3

    И вот мы.

    Бросьте шар в жидкость. Если вы знаете размер и плотность шара, а также плотность жидкости, вы можете определить вязкость жидкости. Если вы не знаете плотность жидкости, вы все равно можете определить кинематическую вязкость. Если вы не знаете плотность сферы, но знаете ее массу и радиус, тогда вы можете вычислить ее плотность.

    неньютоновские жидкости

    Уравнение Ньютона связывает напряжение сдвига и градиент скорости с помощью величины, называемой вязкостью.Ньютоновская жидкость — это жидкость, в которой вязкость является просто числом. Неньютоновская жидкость — это жидкость, вязкость которой является функцией некоторой механической переменной, такой как напряжение сдвига или время. Говорят, что неньютоновские жидкости, которые меняются со временем, имеют памяти .

    Некоторые гели и пасты ведут себя как жидкость при работе или взбалтывании, а затем переходят в почти твердое состояние в состоянии покоя. Такие материалы являются примерами жидкостей для разжижения сдвига. Краска для дома — это жидкость, разжижающая сдвиг, и это тоже хорошо.Чистка щеткой, прокатка или распыление — это средства временного приложения напряжения сдвига. Это снижает вязкость краски до точки, при которой она может вытекать из аппликатора на стену или потолок. После снятия напряжения сдвига краска возвращается к своей остаточной вязкости, которая настолько велика, что соответствующий тонкий слой ведет себя больше как твердое тело, чем жидкость, и краска не растекается и не капает. Подумайте, каково было бы рисовать водой или медом для сравнения. Первый всегда слишком жидкий, а второй — слишком липкий.

    Зубная паста — еще один пример материала, вязкость которого снижается под действием нагрузки. Зубная паста находится в состоянии покоя внутри тюбика. Он не будет вытекать самопроизвольно, когда колпачок снят, но он потечет, когда вы надавите на него. Теперь он перестает вести себя как твердое тело и начинает действовать как густая жидкость. когда она попадает на вашу зубную щетку, напряжение снимается, и зубная паста возвращается в почти твердое состояние. Вам не нужно беспокоиться о том, что он стекает с кисти, когда вы подносите ее ко рту.

    Разжижающие жидкости при сдвиге можно разделить на три основные группы. Материал, вязкость которого снижается под действием напряжения сдвига, но остается постоянной во времени, называется псевдопластическим . Материал, вязкость которого снижается под действием напряжения сдвига, а затем продолжает уменьшаться со временем, называется тиксотропным . Если переход от высокой вязкости (почти полутвердой) к низкой (по существу, жидкой) происходит только после того, как напряжение сдвига превышает некоторое минимальное значение, то говорят, что материал представляет собой пластик bingham .

    Материалы, которые загустевают при работе или перемешивании, называются загустителями при сдвиге . Пример, который часто показывают в классах естественных наук, — это паста из кукурузного крахмала и воды (смешанная в правильных пропорциях). Получающаяся в результате странная слизь ведет себя как жидкость при медленном сжатии и как эластичное твердое вещество при быстром сжатии. Честолюбивые демонстранты науки наполнили резервуары этим веществом, а затем наткнулись на него. Пока они движутся быстро, поверхность действует как кусок твердой резины, но в тот момент, когда они перестают двигаться, паста ведет себя как жидкость, и демонстратор принимает ванну с кукурузным крахмалом.Из-за утолщения при сдвиге из ванны трудно выйти. Чем усерднее вы работаете, чтобы выбраться, тем сильнее материал втягивает вас обратно. Единственный способ избежать этого — двигаться медленно.

    Материалы, которые под воздействием стресса становятся почти твердыми, — это больше, чем просто любопытство. Они идеальные кандидаты для бронежилетов и защитной спортивной прокладки. Пуленепробиваемый жилет или наколенник, сделанный из материала, утолщающего сдвиг, будет гибким и податливым для легких нагрузок, возникающих при обычных движениях тела, но станет твердым как камень в ответ на травматическое напряжение, вызванное оружием или падением на землю.

    Загустители при сдвиге также делятся на две группы: жидкости с зависящей от времени вязкостью (материалы с памятью) и жидкости с вязкостью, не зависящей от времени (материалы без памяти). Если увеличение вязкости со временем увеличивается, говорят, что материал реопектик . Если увеличение примерно прямо пропорционально напряжению сдвига и не меняется со временем, говорят, что материал дилатант .

    Классы нелинейных жидкостей с примерами и приложениями
    для истончения сдвига утолщение при сдвиге
    зависящие от времени
    (материалы памяти)
    тиксотропный
    кетчуп, мед, зыбучие пески, змеиный яд, полимерные толстопленочные чернила
    реопектический
    сливки взбитые
    не зависящие от времени
    (материалы без памяти)
    псевдопластик
    краска, гель для укладки, взбитые сливки, тесто для торта, яблочное пюре, чернила шариковой ручки, металлокерамические чернила
    дилатант
    крахмальные пасты, глупая замазка, синовиальная жидкость, шоколадный сироп, вязкие связующие жидкости, жидкая броня
    с пределом текучести bingham plastic
    зубная паста, буровой раствор, кровь, масло какао, майонез, йогурт, томатное пюре, лак для ногтей, отстой сточных вод
    нет данных

    С небольшой корректировкой уравнение Ньютона можно записать в виде степенного закона , который обрабатывает псевдопластики и дилантанты — уравнение Оствальда-де Ваэля

    Факс = к

    дв x n

    А дз

    , где η вязкость заменена на k индекс консистенции потока [Па · с n ], а градиент скорости повышен до некоторой степени n , называемой индексом поведения потока [безразмерный].Последнее число зависит от класса жидкости.

    n <1 n = 1 n > 1
    псевдопластика ньютон дилатант

    Для работы с пластиками Бингема необходима другая модификация уравнения Ньютона — уравнение Бингема

    Факс = σ y + η pl дв x
    А дз

    , где σ y — это предел текучести [Па], а η пл — пластическая вязкость [Па · с].Первое число отделяет пластик Бингема от ньютоновских жидкостей.

    σ y <0 σ y = 0 σ y > 0
    невозможно ньютон пластиковый бингем

    Объединение степенного закона Оствальда-де Ваэля с пределом текучести Бингема дает нам более общее уравнение Гершеля-Балкли

    Факс = σ y + k

    дв x n

    А дз

    , где снова σ y — предел текучести [Па], k — индекс консистенции потока , [Па · с n ], а n — индекс поведения потока . [безразмерный].

    вязкоупругость

    Когда к объекту прикладывается сила ( F ), может произойти одно из четырех событий.

    1. Он мог бы разогнать как целое, и в этом случае применился бы второй закон движения Ньютона …

      F = ma

      Этот термин нам сейчас не интересен. Мы уже обсуждали такое поведение в предыдущих главах. Масса ( м, ) — это сопротивление ускорению ( a ), которое является второй производной от положения ( x ).Перейдем к чему-то новому.

    2. Он мог бы течь как жидкость, что можно было бы описать этим соотношением …

      F = — bv

      Это упрощенная модель, в которой сопротивление прямо пропорционально скорости ( v ), первой производной от положения ( x ). Мы использовали это в задачах о конечных скоростях только потому, что они давали легко решаемые дифференциальные уравнения. Мы также использовали его в затухающем гармоническом осцилляторе, опять же потому, что он давал дифференциальные уравнения, которые было легко решить (во всяком случае, относительно легко).Константу пропорциональности ( b ) часто называют коэффициентом демпфирования.

    3. Он мог деформировать , как твердое тело, согласно закону Гука …

      F = — kx

      Константа пропорциональности ( k ) — это жесткость пружины. Позиция ( x ) не является частью какой-либо производной и не возводится в какую-либо степень.

    4. Может застрять

      F = — F

      Этот символ f делает вид, будто мы обсуждаем статическое трение.В жидкостях (а точнее, неньютоновских жидкостях) такой термин связан с пределом текучести. Позиция ( x ) никак не участвует.

    Сложите все вместе и укажите ускорение и скорость как производные от положения.

    F = м d 2 x б dx kx f
    дт 2 дт

    Это дифференциальное уравнение суммирует возможное поведение объекта.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *