Что такое кинематическая вязкость
Вязкость жидкости — это ее способность оказывать сопротивление перемещению одних частиц относительно других, то есть оказывать сопротивление перемещению одного «слоя» жидкости относительного другого, работа, затрачиваемая на перемещение, рассеивается в виде тепла. Движущиеся молекулы жидкости переносят импульс из одного слоя в другой, что приводит к выравниванию скорости по всему потоку. Данный параметр среды нельзя обнаружить в состоянии покоя, он оценивается только во время движения вещества, когда начинают действовать силы сцепления между молекулами.
Выделяют две разновидности вязкости: динамическая (или абсолютная) и кинематическая. Оба показателя уменьшаются при повышении температуры вещества.
Динамическая вязкость (ƞ)
Динамическая вязкость определяет величину сопротивления текучести жидкости при перемещении ее слоя площадью 1 см 2 на расстояние в 1 см со скоростью 1 см/сек. В СИ (Международной системе единиц) данный показатель измеряется в Па•с (паскаль•секунда). В системе же СГС единицей измерения вязкости является пуаз (в честь Ж. Пуазейля, французского физика).
Чем выше вязкость жидкости, тем, соответственно, больше время ее истечения, то есть чем дольше по времени жидкость будет вытекать через воронку, тем больше её вязкость.
С точки зрения физики динамическая вязкость обозначает потерю давления за единицу времени (поэтому в системе СИ этот параметр и измеряется в Па•с). У жидкостей данный параметр снижается при росте температуры (то есть когда среда нагревается, она течет легче) и повышается при увеличении давления.
Кинематическая вязкость (ν)
Кинематическая вязкость — это соотношение коэффициента динамической вязкости жидкости к ее плотности.
ν = ƞ/ρ (где ρ — плотность жидкости)
В системе СИ эта величина выражается в м 2 /с, а в системе СГС — в стоксах (Ст), или сантистоксах (сСт): 1 Ст=100 сСт.
1 сСт = 1 мм 2 /c = 10 −6 м 2 /c.
Кинематическая вязкость у жидкостей демонстрирует, насколько легко способно течь данное вещество. В практическом применении это связано с тем, насколько продукт густой. На данный показатель температура влияет несколько меньше, нежели на абсолютную вязкость, ведь тепло также уменьшает и плотность (при нагревании молекулы смещаются дальше друг от друга).
На практике кинематическая и динамическая вязкость используется при гидравлических расчетах трубопроводов в частности для определении числа Рейнольдса.
Кинематическая вязкость ряда жидкостей для различных значений температуры представлена в таблице:
| Название жидкости | Температура С o | Кинематическая вязкость ν, м 2 /с |
|---|---|---|
| Бензин | 20 | 0,5. 0,7 х 10 -6 |
| Вода | 20 | 1,004 х 10 -6 |
| Дизельное топливо арктическое (ДТ А) (ГОСТ Р 55475-2013) | 40 | 1,5. 4,5 х 10 -6 |
| Дизельное топливо зимнее (ДТ З) (ГОСТ Р 55475-2013) | 40 | 1,5. 4,5 х 10 -6 |
| Дизельное топливо летнее (ДТ Л) (ГОСТ 305-2013) | 40 | 2,0. 6,0 х 10 -6 |
| Мазут топочный 40 (по ГОСТ 10585-2013) | 80 | 59 х 10 -6 |
| Мазут топочный 100 (по ГОСТ 10585-2013) | 100 | 50 х 10 -6 |
| Мазут флотский Ф5 (по ГОСТ 10585-2013) | 50 | 36,2 х 10 -6 |
| Нефть* | 20 | 40. 60 х 10 -6 |
| Топливо авиационное ТС-1 (по ГОСТ 10227-2013) | 20 | 1,25 х 10 -6 |
| Топливо авиационное РТ (по ГОСТ 10227-2013) | 20 | 1,25 х 10 -6 |
| Трансформаторное масло ГОСТ 982-80) | 20 | 30 х 10 -6 |
* — Кинематическая вязкость нефти изменяется в широких пределах: от 2 до 300 мм 2 /с (20 °С). Однако в среднем вязкость большинства нефтей не превышает 40 – 60 мм 2 /с.
В таблице ниже представлены значения динамической, кинематической вязкости и плотности для различных органических жидкостей, при температурах от 10 до 140 градусов С. Выберете вещество из предложенного списка, показатели для данной жидкости отразятся в таблице автоматически.
| Выбор вещества : | |||
|---|---|---|---|
| Температура, C o | Динамическая вязкость ƞ, мПа·с | Плотность ρ, кг/м 3 | Кинематическая вязкость ν, м 2 /c |
| 10 | |||
| 20 | |||
| 30 | |||
| 40 | |||
| 50 | |||
| 60 | |||
| 70 | |||
| 80 | |||
| 90 | |||
| 100 | |||
| 110 | |||
| 120 | |||
| 130 | |||
| 140 | |||
Понятие динамической и кинетической вязкости
Вязкостью называется свойство жидкости сопротивляться внешнему воздействию благодаря внутреннему трению, возникающему между слоями.
Для определения вязкости существует два основных параметра: динамическая вязкость и кинематическая вязкость, которые связаны между собой соотношением:
Где ν – кинематическая вязкость, м 2 /с;
µ — динамическая вязкость, Па*с;
ρ – плотность жидкости, кг/м 3 .
Между слоями жидкости, движущимися друг относительно друга, возникает сила. Эта сила прямо пропорциональна скорости движения и площади соприкосновения.
В 1687 году И. Ньютоном был установлен закон вязкого течения жидкости:
где τ – касательные напряжения;
Коэффициент пропорциональности µ и назвали динамической вязкостью жидкости.
Динамическая и кинематическая вязкости зависят от температуры рабочей среды. Причем для газов и жидкостей эта зависимость различна. Это связано с различием во взаимодействии молекул. Для капельных жидкостей оба коэффициента убывают с возрастанием температуры.
Для определения вязкости используются специальные приборы – вискозиметры (U-образная стеклянная трубка). Одно из колен вискозиметра содержит впаянный капилляр, который оканчивается шариком. Под шариком и над ним нанесены метки, которые ограничивают определенный объем.
Для определения вязкости жидкости необходимо выбрать эталонную жидкость, вязкость которой является известной величиной. Для определения вязкости рабочей жидкости используется формула:
где µ — вязкость рабочей жидкости;
µ0 – вязкость эталонной жидкости;
t – время истечения через капилляр исследуемой жидкости;
t0 – время истечения через капилляр эталонной жидкости;
ρ – плотность исследуемой жидкости;
ρ0 – плотность эталонной жидкости.
Так же существует понятие условной вязкости. Это отношение времени истечения через вискозиметр испытуемой жидкости при рабочей температуре к времени истечения дистиллированной воды при температуре 20°С (водное число). Водное соотношение является постоянной величиной для каждого прибора. Это соотношения выражается условными градусами.
где ВУ – условная вязкость;
Еще один метод определения вязкости жидкости – метод Стокса.
Он заключается в бросании различных шариков в жидкость и измерении скорости их падения. На шарик действуют три силы: сила тяжести, выталкивающая сила и сила сопротивления окружающей среды.
где Fтяж – сила тяжести;
m – масса шарика;
r – радиус шарика;
ρш – плотность шарика.
где FA – выталкивающая сила.
где Fc – сила сопротивления окружающей среды;
ϑ – скорость движения шарика.
Подставив выражения для сил, действующих на шарик в итоговое уравнение, можно найти вязкость жидкости:
где d – диаметр шарика;
t – время падения шарика;
l – расстояние, пройденной шариком.
Кинематическая вязкость и динамическая вязкость. В чём разница?
Вязкость – это важный параметр моторного масла. Именно вязкость масла определяет насколько быстро масло сможет прокачаться по масляным каналам к деталям двигателя и обеспечить их надлежащую смазку. Обозначают классы вязкости буквами и цифрами (соответствие SAE-сообщество автомобильных инженеров), например, 5W-40.
Так что же такое динамическая и кинематическая вязкость применительно к моторному маслу и в чём их различие?
Динамическая вязкость – характеризует силу сопротивления при перемещении одного слоя жидкости относительного другого. Применительно к моторному маслу динамическая вязкость говорит о способности масла создавать пленку необходимой толщины между трущимися деталями двигателя (например, поршень-цилиндр) и определяется при температуре 150оС, а также отвечает за его низкотемпературные свойства.
Кинематическая вязкость – показатель, который характеризует текучесть моторного масла. От значения кинематической вязкости зависит создание давления в масляной системе двигателя.
А теперь давайте разберёмся на конкретном примере и посмотрим на маркировку класса вязкости для всесезонного моторного масла, например, 5W-40.
Латинская буква «W» говорит нам о поведении масла при низких температурах окружающего воздуха, за что в большей степени отвечает динамическая вязкость. Чем ниже значение перед буквой «W», тем менее вязким является масло, тем меньше необходима нагрузка для проворачивания коленчатого вала двигателя и тем быстрее масло сможет прокачаться по масляным каналам к трущимся деталям двигателя.
Вторая цифра нам говорит о поведении масла при высоких температурах работы двигателя. В нашем случае цифра 40. При этом данная цифра не означает собой температуру, как полагают некоторые автолюбители, при которой можно использовать масло.
За поведение масла при высоких температурах отвечают как кинематическая, так и динамическая вязкость. Кинематическая вязкость – определяет прокачиваемость по масляным каналам при нормальных и высоких температурах, динамическая – толщину масляной пленки между трущимися деталями двигателя.
Чем ниже значение цифры после W, тем менее густым будет масло. Вот и получается, что с одной стороны масло быстро сможет прокачаться по масляным каналам, с другой – масляная пленка будет недостаточной толщины, что приведёт к повышенному износу. И наоборот, при высоком значении масло будет слишком вязким и не сможет прокачаться по масляным каналам, что приведёт к масляному голоданию и повышенному износу.
Поэтому очень важно — следовать рекомендациям автопроизводителей и выбирать масло соответствующего класса вязкости.
Покупая качественное моторное масло, вы можете быть уверенными, что его вязкость соответствует заявленным стандартам и спецификациям. Рекомендуем использовать проверенные временем смазочные материалы от компании «Роснефть».
Источник: ВК сообщество «Magnum», 24 августа 2022 года.
Кинематическая вязкость
Вязкость – важная характеристика среды, которая присуща каждому телу, обладающему текучестью. Свойство имеет связь с сопротивлением вещества к его перемещению. Вязкость является одним из решающих показателей при выборе объемного насоса, игнорировать который недопустимо. На свойства вязкости влияют такие внешние факторы: температура, нагрузка, скорость сдвига, поэтому вместе с конкретным значением вязкости указывается, в каких условиях проводились испытания. Различают динамическую и кинематическую вязкость. Для измерения показателя используется вискозиметр.
В чем разница между динамической и кинематической вязкостью?
Динамическая вязкость (m) показывает отношение напряжения сдвига, которые возникает, когда слои жидкости перемещаются в отношении один к другому, и скорости, с которой происходит это движение (скорость деформации). Динамическая вязкость – это мера сопротивления течению жидкости или ее деформации. Для выражения динамической вязкости чаще всего используется Пуаз и сантипуаз, в международной системе единиц – Паскаль х с. Кроме этого, для измерения показателя могут использоваться такие единицы: дин·с/см 2 и кгс·с/м 2 и производных от них.
- 1 Пуаз = 1 дин·с/см 2 = 0.010197162 кгс·с/м 2 = 0.0000010197162 кгс·с/см 2 = 0.1 Па·с = 0.1 Н·с/м 2
- 1 Сантипуаз = 0.0001010197162 кгс·с/м 2 = 0.01 П = 0.001 Па·с
- 1 кгс·с/м 2 = 98.0665 П = 9806.65 сП = 9.80665 Па·с.
Кинематической вязкостью (ν) называют отношение вязкости динамической к плотности жидкости. Для выражения показателя используется следующая формула: ν = μ / ρ, где μ – динамическая вязкость, ρ – плотность жидкости, кг/м 3 .
Для выражения показателя чаще всего используются стокс и производное от него сантистокс. В международной системе единиц для измерения кинематической вязкости применяется м 2 /с.
- 1 Ст = 0.0001 м 2 /с = 1 см 2 /с
- 1 сСт = 1 мм 2 /с = 0.000001 м 2 /с
- 1 м 2 /с = 10000 Ст = 1000000 сСт.
Кинематическая вязкость показывает текучесть при нормальной и высокой температуре. Измеряется стеклянным вискозиметром. Для этого засекается время стекания смазки по капилляру при заданном температурном режиме.
Для измерения динамической вязкости используется ротационный вискозиметр, который воссоздает условия, наиболее приближенные к естественным.
Кинематическая вязкость – один из важнейших параметров при выборе промышленного теплоносителя. Чем выше этот показатель, тем большая нагрузка приходится на насосной оборудование инженерной системы. В сравнении с глицерином и иными традиционными антифризами гликолевые теплоносители обладает меньшей вязкостью. Это увеличивает эксплуатационный ресурс оборудования, снижая затраты на техническое обслуживание.
Вам могут быть интересны следующие товары
| Наименование | Цена за кг, руб. с НДС | Покупка |
| Раствор этиленгликоля | от 37,65 руб./кг | Заказать |
| Раствор пропиленгликоля | от 37,65 руб./кг | Заказать |
| Котловая вода | от 33,25 руб./кг | Заказать |
Вам могут быть интересны услуги
| Наименование | Заказ |
| Замена теплоносителя | Заказать |
| Комплексное обслуживание | Заказать |
| Утилизация теплоносителя | Заказать |
| Мониторинг качества теплоносителя в системе | Заказать |