2.2. Сили діючі в рідині. Поняття про ідеальні рідини

Діючі в рідині сили можна розділити на дві групи: поверхневі і масові.

Поверхневими називають сили, що діють на поверхні розглянутих об'ємів рідини з відповідним розподілом по цих поверхнях. До них відносяться сили тиску, поверхневого натягу, внутрішнього тертя (останні мають місце тільки при русі рідини).

Масовими називають сили, що діють на кожну частку розглянутого об'єму рідини і пропорційні масі часток. До них відносяться сили ваги, сили інерції.

На відміну від динаміки твердих тіл у гідродинаміці часто мають справу не із самими силами, а з щільністю їх розподілу в суцільному середовищі, що представляє межу відносини елементарної масової сили до елементарної маси розглянутого об'єму рідини, тобто прискорення. Проекції результуючої одиничних масових сил (результуючого прискорення) на координатні осі позначають , , .

Для спрощення висновків формул і рівнянь, а також доказу окремих положень у гідравліці в ряді випадків приходиться прибігати до моделей рідини. Однією з таких широко розповсюджених моделей є нев'язка нестислива (ідеальна) рідина, тобто така уявлювана рідина, при русі якої відсутні сили внутрішнього тертя, а також щільність якої не залежить від тиску і температури.

2.3. Робочі рідини для гідравлічних приводів

Робоча рідина в гідроприводі виконує три функції – передачу енергії, змащення деталей і відвід тепла.

До робочої рідини висувають наступні вимоги:

1. Гарна здатність до змащення матеріалів тертьових пар і ущільнень гідроагрегатів.

2. Мала зміна в'язкості в широкому діапазоні робочих температур, тисків і швидкостей плину рідини; гарні низькотемпературні властивості.

3. Відповідність в'язкості посадкам, застосовуваним у гідроагрегатах.

4. Високий коефіцієнт теплопередачі, висока питома теплоємність, низький коефіцієнт температурного розширення.

5. Високий модуль об'ємного стиску.

6. Мала щільність.

7. Гарні ізолюючі (діелектричні) властивості.

8. Не токсичність рідини і продуктів її розкладання; відсутність запаху чи приємний запах.

9. Відсутність механічних домішок і забруднень, прозорість, наявність відмітного фарбування.

10. Мала пружність (тиск) насичених парів, висока температура кипіння, спалаху і запалення.

11. Низька здатність до поглинання чи розчинення повітря, незначне піноутворення.

12. Низька гігроскопічність, незначна взаєморозчинність з водою, висока стійкість до утворення емульсії.

13. Сумісність (хімічна нейтральність) стосовно матеріалів гідроагрегатів і ущільнень: металам, покриттям, пластмасам.

14. Сумісність з іншими рідинами (у межах добавки).

15. Пожежо- і вибухонебезпечність, вогнестійкість (негорючість).

16. Стабільність при збереженні й експлуатації, висока стійкість до механічної деструкції, тривалий термін служби.

17. Не дефіцитність і низька вартість.

Як робочі рідини для гідросистем застосовують мінеральні (нафтові) масла, синтетичні рідини, водно-масляні емульсії, водно-гліколеві і водно-гліцеринові рідини.

У переважній більшості промислових гідроприводів застосовують робочі рідини, одержувані в результаті переробки нафти – мінеральні (нафтові) масла: індустріальні, турбінні, циліндрові, веретенні й ін. (табл. 3). Масла ІГП, МГ, ВМГЗ, ВНІІ НП створені в останні роки.

До синтетичних відносяться рідини, виготовлені на основі складних ефірів органічних кислот (діефіри), складних ефірів кремінної кислоти, складних ефірів фосфорної кислоти, хлорованих і хлорфторированних вуглеводнів, поліалкіленгліколеві рідини, полісілоксанові чи силіконові (кремнійорганічні) рідини.

Синтетичні рідини в порівнянні з мінеральними мають більш високий індекс в'язкості і більш низькою температурою застигання. Рідини на основі кремнію мають підвищену термостійкість.

Водно-масляні емульсії застосовуються двох видів – “масло у воді” (дисперсна фаза – емульсола, іноді до гліцерину інше – ди-

сперсійне середовище, вода) і “вода в маслі” (дисперсійне середовище – масло до дисперсна фаза – вода до ).

Водно-гліколеві рідини містять води, розчинений у воді гліколь, згущувач для одержання необхідних в'язкісних властивостей і різні присадки. Унаслідок високої токсичності етиленгліколя створений клас водно-гліцеринових рідин, у яких етиленгліколь замінений нетоксичним гліцерином.

Для додання робочим мінеральним і синтетичним рідинам спеціальних властивостей до них у невеликих кількостях (соті і десяті частки відсотка; лише іноді і більш) додають присадки.

Присадки – це спеціальні речовини, введення яких в основу робочих рідин дозволяє змінити деякі їх властивості, принципово не змінюючи будівлю компонентів основи. Як присадки до робочих рідин використовують вуглеводневі і елементоорганічні з'єднання, у тому числі низькомолекулярні поверхнево-активні речовини і полімери. Присадки розділяються на два основних види:

а) змінюючі хімічні властивості основи – антиокисні (запобігання рідини від окислювання киснем повітря), протикорозійні (знижуючи корозію від дії агресивного середовища), миючи (попереджуюче утворення на деталях твердих відкладень);

б) змінюючі фізичні властивості основи – в'язкістні (підвищуючі в'язкість і поліпшуючі в'язкістно-температурні властивості - індекс в'язкості), депрессорні (понижуючі температуру застигання рідин), противопіні (знижаючи здатність до піноутворення), противозносні і противозадирні (поліпшують мастильну здатність рідин).

Короткі рекомендації з вибору робочих рідин.

1. Мінеральні масла з в'язкістю при рекомендують для систем з тиском , з в'язкістю – для тисків , з в'язкістю – для тисків , з в'язкістю – для тисків .

2. Температура застигання масла повинна бути на нижче мінімальної робочої температури гідросистеми.

3. Не рекомендується застосування суміші масел у системах з високим робочим тиском.

4. Для металургійних машин у залежності від місця їх установки і ступеня пожежонебезпеки варто застосовувати мінеральні чи водомісткі робочі рідини.