Лабораторная работа № 6 «кинематическая вязкость масла»
Цель работы: ознакомиться с вискозиметром и научиться определять кинематическую вязкость масла и рассчитывать индекс вязкости.
Кинематическая вязкость - отношение динамической вязкости жидкости к ее плотности при той же температуре. Кинематическая вязкость является мерой сопротивления течению жидкости под влиянием силы тяжести (силы гравитации).
Коэффициент динамической вязкости - отношение напряжения сдвига, возникающего при движении слоев жидкости относительно друг друга, к скорости деформации. Динамическая вязкость является мерой сопротивления течению или деформируемости жидкости.
Индекс вязкости - произвольное число, используемое для характеристики изменения кинематической вязкости нефтепродукта в зависимости от температуры. Для масел с одинаковой кинематической вязкостью более высокое значение индекса вязкости приводит к меньшей зависимости кинематической вязкости от температуры [12].
Сущность метода заключается в измерении стеклянным капиллярным вискозиметром времени истечения определенного объема испытуемого нефтепродукта под влиянием силы тяжести. Кинематическая вязкость вычисляется как произведение измеренного времени истечения нефтепродукта и постоянной вискозиметра. Динамическая вязкость вычисляется как произведение кинематической вязкости и плотности нефтепродукта при одной и той же температуре [13].
Вискозиметр «ВПЖ-4» заполняем испытуемыми маслами, помещаем в термостат и закрепляем в держателе.
В лабораторной работе используются 3 образца масла: трансмиссионные (Shell Spirax S5 ATE 75W-90 и ZIC GFT 75W-90) и моторное (Rolf GT 5W-30).
Вискозиметр «ВПЖ-4»
Кинематическую вязкость вычисляем по формуле:
где
c - постоянная вискозиметра, мм/с;
t - время истечения, с;
g - ускорение свободного падения в месте определения кинематической вязкости, м/с;
gн - нормальное ускорение свободного падения (приняли за 10), м/с;
- поправка на
кинетическую энергию, мм/с
Так как
,
значит формула имеет вид
Трансмиссионные
масла (Shell Spirax
S5 ATE
75W-90 и ZIC
GFT 75W-90)
и моторное
(Rolf
GT 5W-30)
Полученные результаты записываем в таблицу.
Масло |
Постоян- ная виско- зиметра, мм/с |
Диа-метр, мм |
Время, сек |
V, мм2/с
|
||||
|
t = 40°C |
Расчетная |
По паспорту |
|||||
Shell Spirax S5 ATE 75W-90 |
0,3576 |
1,47 |
235,6 |
236,0 |
84,35 |
81 |
||
ZIC GFT 75W-90 |
0,3542 |
1,47 |
214,8 |
214,6 |
76,05 |
74,8 |
||
Rolf GT 5W-30 |
0,3444 |
1,47 |
204,7 |
204,9 |
70,55 |
77,74 |
||
|
t = 100°C |
Расчетная |
По паспорту |
|||||
Shell Spirax S5 ATE 75W-90 |
0,03365 |
0,73 |
441,3 |
443,6 |
14,87 |
14,9 |
||
ZIC GFT 75W-90 |
0,03502 |
0,82 |
414,4 |
418,1 |
14,57 |
14,1 |
||
Rolf GT 5W-30 |
0,03390 |
0,73 |
329,1 |
331,2 |
11,82 |
12,1 |
||
Индекс вязкости VI нефтепродукта рассчитывают по формуле:
где Y- кинематическая вязкость нефтепродукта при температуре 40°С, выраженная в квадратных миллиметрах в секунду, имеющего индекс вязкости, равный 0, и такую же кинематическую вязкость при температуре 100°С, как и нефтепродукт, индекс вязкости которого необходимо рассчитать;
U - кинематическая вязкость нефтепродукта при температуре 40°С, выраженная в квадратных миллиметрах в секунду, индекс вязкости которого необходимо рассчитать;
H - кинематическая вязкость нефтепродукта при температуре 40°С, выраженная в квадратных миллиметрах в секунду, имеющего индекс вязкости, равный 100, и такую же кинематическую вязкость при температуре 100°С, как и нефтепродукт, индекс вязкости которого необходимо рассчитать.
Значения Y и H берем из ГОСТ 25371-2018:
Полученные индексы вязкости:
Shell Spirax S5 ATE 75W-90 – 185,79 (паспорт – 194), отклонение 4,2 %
ZIC GFT 75W-90 – 197,6 (паспорт – 197), отклонение 2,3 %
Rolf GT 5W-30 – 163,95 (паспорт – 170), отклонение 4,7 %
Вывод: Согласно ГОСТ 33768-2015 разность измеренной кинематической вязкости и паспортного значения для не должна превосходить 0,35%, трансмиссионные масла «Shell Spirax S5 ATE 75W-90», «ZIC GFT 75W-90» и «Rolf GT 5W-30» имеют отклонения 4,2%, 2,3% и 4,75 соответственно, что не попадает в доверительные рамки ГОСТа.