3. Равновесные и неравновесные свойства

3.1. Вязкость

Для расчета вязкости масел применяют уравнение Вальтера

lglg (ν + K) = A – B lg T,

где ν – кинематическая вязкость, сСт (сантистокс); Т – абсолютная температура, К; А и В – коэффициенты, индивидуальные для каждого масла; K – универсальная константа. По данным работ [2, 5], рекомендуются значения K = 0,6–0,8. Вязкость масел зависит от температуры и в диапазоне от 20 до минус 20 °С может возрастать на порядок. У бутилового эфира поликремниевой кислоты, например, в этом диапазоне температур вязкость увеличивается до пяти раз.

Вязкость нефтяных масел с высоким содержанием парафино-вых углеводородов имеет сравнительно пологую зависимость от температуры. На вязкость масел нафтенового типа температура влияет более значительно. Вязкостно-температурные характеристики синтетических масел в большинстве случаев заметно превосходят такие же характеристики минеральных масел. Для повышения вязкости и сохранения при этом низкотемпературных свойств маловязкие минеральные масла загущают полимерными присадками. Так, маловязкое масло ХФ 22-24 получают загущением маловязкой основы виниполом (до 6 %) [2].

В стандартном диапазоне температур 40–100 °С вязкость мине-ральных масел может изменяться в 5–8 раз, синтетических – в 4–6 раз. С ростом давления вязкость масла увеличивается. Вязкостно-темпе-ратурную зависимость масел характеризует индекс вязкости (ИВ). Высокий индекс имеют масла с пологой зависимостью вязкости от температуры. Влияние давления на вязкость таких масел менее значимо, что учитывается при смазке пар трения при высоких удельных нагрузках. В табл. 3.1 приведены значения вязкости минеральных и синтетических масел.

Для расчета кинематической вязкости масел типов РОЕ и NPOE (neopentyle POE) в работе [24] использована зависимость вида

,

где ν – кинематическая вязкость, м²/с; А = 1,364·10^–6 и В = 4, 229∙10^–3 для масла типа РОЕ; А = 9,252∙10^–11 и В = 3,985∙10^–3 для масла типа NРОЕ.

Таблица 3.1

Кинематическая вязкость холодильных масел

Марка масла	Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре, °С		Марка масла	Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре, °С
	40	100		40	100
ХА-30	45	6,4	Shell Clavus 46	46	5,8
ХФ 12-16	26	4,6	Shell Clavus 68	68	7,2
ХФ 22-24	40	7	Shell Oil 22-12	40	6,5
ХФ 22с-16	23–25	5,3	Sunico 4GS	30	6
ХМ-35	51–56	6,5	KMH	45	4,7
ФМ 5,6АП	15–19	5	Zerice S46	48	6,5
ПФГОС-4	60–68	11,5	Zerice S68	68	7,4
ПМТС-5	41–50	13	Zerice S100	100	7,7
132-234	35–40	6–8	Сargoil Arctic SHC 226	65	10,1

Вязкость фреонов намного ниже вязкости масел. Например, кинематическая вязкость масла ХФ 12-16 при минус 20 °С превыша-ет 2000 мм²/с, а вязкость его раствора с R12 при 60 % масла по массе при той же температуре – чуть более 50 мм²/с. У масла ХФ 22с-16 при 40 °С вязкость равна 25 мм²/с, а в растворе с R22 (60 % по массе масла) – чуть более 3 мм²/с.

Для температур ниже 20 °С температурные зависимости вязкости маслофреоновых растворов в полулогарифмических координатах соответствуют линейной зависимости.

Динамическую вязкость раствора фреон 113–минеральное масло можно рассчитать с помощью соотношения [24]

,

где x – мольная концентрация, моль/моль; μ – динамическая вязкость.

Для растворов R134а с синтетическим маслом в работе [18] предложена зависимость

μ_см = exp [ξ_м ln μ_м + (1 – ξ_м) ln μ_а],

где ξ_м – массовая концентрация масла, кг/кг.

Геллер и Девис в работе [25] по результатам измерений вязкости растворов РОЕ с хладагентами R32, R134a, R404A, R407C, R410А и R507 в интервалах температур от минус 20 до 120 °С и массовых концентраций масла ξ_м = 0,5–1 рекомендуют соотношение

log ν_см = Σ (log ν_i)_I ξ_i,

где ξ_i – массовая концентрация.

Егер и Лефлер для вязкости растворов минеральных масел с фреонами сначала рассчитывают коэффициенты а, а₀ и индекс ИВ

;

а₀ = а₁(1 – ψ_м) + а₂(1 – ψ_м)² + а₃(1 – ψ_м)³;

,

где ИВ – индекс вязкости; L – вязкость стандартного масла с ИВ = 0 при 37,8 °С; Н – вязкость стандартного масла с ИВ = 100 при 37,8 °С; ν_м – вязкость исследуемого масла при 37,8 °С; ψ_м – мольная концентрация масла.

Значения коэффициентов а₁, а₂ и а₃ даны в табл. 3.2. Соотношение, связывающее а и ν_см, имеет вид

а = аrсh (ln ν_м) – 8,7 аrсh (ln ν_см),

где ν_м и ν_см – значения вязкости масла и раствора при одинаковой температуре для заданной концентрации масла ψ_м. Формулу рекомендуют для систем хладагент–минеральное масло до значе-ний ψ_м = 0,75–0,95 [9].

Таблица 3.2