2.3.13. Механическая смесь воздуха с жидкостью

Воздух (газ) может находиться в жидкости в механической смеси, причем в зависимости от размеров пузырьков последнего такая смесь обладает меньшей или большей устойчивостью, и при определенных условиях, характеризуемых в основном размерами пузырьков (диаметр пузырька равен ~0,4—0,8 мк) и вязкостью жидкости, скорость вытеснения пузырьков воздуха становится столь малой, что воздух может находиться в смеси с маслом в течение многих суток.

Обычно в масле действующей гидросистемы содержится примерно от 0,5—5% воздуха в нерастворенном состоянии. В зависимости от конструкции и режима эксплуатации гидросистемы содержание воздуха может повыситься до 10—15% общего объема жидкости.

При наличии в жидкости нерастворенного воздуха ее вязкость увеличивается. На рис. 4 представлена кривая, характеризующая соотношение вязкостей жидкости μ_в с пузырьками воздуха и μ₀ - без пузырьков. Это соотношение может быть выражено эмпирическим уравнением.

где b – содержание пузырьков воздуха в %.

Рис. 4. Зависимость вязкости жидкости от содержания

воздуха

2.3.14. Образование пены

При эксплуатации гидросистемы может образоваться пена, которая состоит из пузырьков воздуха различного размера. В верхней части пены располагаются крупные пузырьки со смежными стенками и в нижней части – мелкие пузырьки, не имеющие смежных стенок.

Пена понижает смазывающую способность масла, а также вызывает коррозию металлических деталей гидравлических агрегатов и окисление масла. Вследствие большой площади поверхности раздела между жидкостью и воздухом значительно ускоряются окисление и другие химические реакции в пене. Устойчивая пена превращается со временем в вязкие включения, откладывающиеся на поверхностях агрегатов и могущих нарушить их нормальную работу.

Пенообразование резко усиливается при наличии в масле даже ничтожного (менее 0,1% по весу) количества свободной или растворенной воды, которая способствует образованию эмульсий. Образование эмульсий в первом случае происходит в результате механического дробления капель воды при прохождении их через насос (грубодисперсные эмульсии).

Особенно отрицательное влияние оказывает вода, находящаяся в жидкости в виде эмульсий (однородной смеси очень мелких пузырьков воздуха и воды) высокой дисперсности, которая не оседает под действием сил тяжести; обнаружить ее можно лишь по помутнению: масло мутнеет при содержании в нем воды более 0,008% по весу при 20° С.

На рис. 5 показаны кривые, характеризующие изменение содержания воды в этих жидкостях во времени при соотношении объемов жидкой и газовой фаз 1:1. С повышением температуры растворимость воды увеличивается. Вода может попасть в масло в результате неудовлетворительного складского хранения или вследствие конденсации в гидробаке паров воды, попадающих в бак с воздухом при изменениях в них объема жидкости, обусловленных работой силовых цилиндров с односторонним штоком, зарядкой гидрогазовых аккумуляторов и пр. т. е. попадание воды в масло практически предупредить невозможно.

Рис. 5. Характеристики насыщения жидкостей водой