ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงปริมาตร

พันธะระหว่างอนุภาคของของเหลวอย่างที่เราทราบนั้นอ่อนแอกว่าระหว่างโมเลกุลในของแข็ง ดังนั้นจึงควรคาดหวังให้ความร้อนเท่ากัน ของเหลวจะขยายตัวได้ดีกว่าของแข็ง สิ่งนี้ได้รับการยืนยันจากประสบการณ์อย่างแน่นอน

เติมขวดที่มีคอแคบและยาวด้วยของเหลวสี (น้ำหรือน้ำมันก๊าดที่ดีกว่า) ถึงครึ่งคอและทำเครื่องหมายระดับของเหลวด้วยวงแหวนยาง หลังจากนั้นเราลดขวดลงในภาชนะที่มีน้ำร้อน ขั้นแรกจะเห็นการลดลงของระดับของเหลวในคอขวดและจากนั้นระดับจะเริ่มขึ้นและสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเหนือระดับเริ่มต้น เนื่องจากในตอนแรกภาชนะจะร้อนขึ้นและปริมาตรเพิ่มขึ้น ทำให้ระดับของเหลวลดลง จากนั้นของเหลวจะถูกทำให้ร้อน การขยายไม่เพียงเติมปริมาตรที่เพิ่มขึ้นของเรือ แต่ยังเกินปริมาตรนี้อย่างมาก ของเหลวขยายตัวได้ดีกว่าของแข็ง

ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวเชิงปริมาตรของของเหลวมีค่ามากกว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงปริมาตรอย่างมาก ของแข็ง; พวกเขาสามารถเข้าถึงค่า 10 -3 K -1

ไม่สามารถให้ความร้อนของเหลวได้หากไม่ให้ความร้อนกับภาชนะที่ตั้งอยู่ ดังนั้นเราจึงไม่สามารถสังเกตการขยายตัวที่แท้จริงของของเหลวในภาชนะได้ เนื่องจากการขยายตัวของภาชนะประเมินการเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดในปริมาตรของของเหลว อย่างไรก็ตาม ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงปริมาตรของแก้วและของแข็งอื่นๆ มักจะน้อยกว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงปริมาตรของของเหลว และด้วยการวัดที่ไม่แม่นยำมากนัก การเพิ่มปริมาตรของภาชนะอาจถูกละเลย

คุณสมบัติของการขยายตัวของน้ำ

ของเหลวที่พบมากที่สุดบนโลก - น้ำ - มีคุณสมบัติพิเศษที่แตกต่างจากของเหลวอื่นๆ ในน้ำเมื่อถูกความร้อนจาก 0 ถึง 4 ° C ปริมาตรจะไม่เพิ่มขึ้น แต่ลดลง ที่อุณหภูมิ 4 ° C เท่านั้น ปริมาณน้ำเริ่มเพิ่มขึ้นเมื่อถูกความร้อน ที่อุณหภูมิ 4 ° C ปริมาณน้ำจึงน้อยที่สุดและความหนาแน่นสูงสุด * รูปที่ 9.4 แสดงตัวอย่างความหนาแน่นของน้ำเทียบกับอุณหภูมิ

* ข้อมูลเหล่านี้อ้างถึงน้ำจืด (บริสุทธิ์ทางเคมี) มี น้ำทะเลความหนาแน่นสูงสุดอยู่ที่ประมาณ 3 ° C

คุณสมบัติพิเศษของน้ำที่กล่าวถึงมีอิทธิพลอย่างมากต่อธรรมชาติของการแลกเปลี่ยนความร้อนในแหล่งน้ำ เมื่อน้ำเย็นลง ที่จุดเริ่มต้น ความหนาแน่น ชั้นบนเพิ่มขึ้นและลดลง แต่หลังจากที่อากาศถึงอุณหภูมิ 4 ° C การระบายความร้อนเพิ่มเติมจะทำให้ความหนาแน่นลดลงและชั้นน้ำเย็นยังคงอยู่บนพื้นผิว เป็นผลให้ในแหล่งน้ำลึกแม้ที่อุณหภูมิอากาศต่ำมากน้ำก็มีอุณหภูมิประมาณ 4 ° C

ปริมาตรของของเหลวและของแข็งเพิ่มขึ้นในสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น พบสิ่งผิดปกติใกล้น้ำ: ความหนาแน่นสูงสุดที่ 4 องศาเซลเซียส

§ 9.4. การบัญชีและการใช้การขยายตัวทางความร้อนของร่างกายในเทคโนโลยี

แม้ว่าขนาดเชิงเส้นและปริมาตรของวัตถุจะเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงนี้มักจะต้องนำมาพิจารณาในทางปฏิบัติ ในขณะเดียวกันปรากฏการณ์นี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในชีวิตประจำวันและเทคโนโลยี

โดยคำนึงถึงการขยายตัวทางความร้อนของร่างกาย

การเปลี่ยนแปลงขนาดของของแข็งอันเนื่องมาจากการขยายตัวทางความร้อนทำให้เกิดแรงยืดหยุ่นมหาศาล หากวัตถุอื่นป้องกันการเปลี่ยนแปลงขนาดนี้ ตัวอย่างเช่น คานสะพานเหล็กที่มีหน้าตัด 100 ซม. 2 เมื่อได้รับความร้อนจาก -40 ° C ในฤดูหนาวถึง +40 ° C ในฤดูร้อน หากส่วนรองรับป้องกันไม่ให้ยาวขึ้นจะสร้างแรงกดบนตัวรองรับ (ความเครียด) ขึ้น ถึง 1.6 10 8 Pa เช่นบนฐานรองรับด้วยแรง 1.6 10 6 N.

ค่าที่กำหนดสามารถรับได้จากกฎของฮุคและสูตร (9.2.1) สำหรับการขยายตัวทางความร้อนของร่างกาย

ตามกฎของฮุค ความเค้นเชิงกล
,ที่ไหน
- การยืดตัวสัมพัทธ์ a อี- โมดูลัสของยัง ตาม (9.2.1)
... แทนค่าของการยืดตัวสัมพัทธ์ในสูตรของกฎของฮุก เราจะได้

(9.4.1)

เหล็กมีโมดูลัสของ Young อี= 2.1 10 11 Pa สัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวเชิงเส้นα 1 = 9 10 -6 K -1. แทนที่ข้อมูลเหล่านี้เป็นนิพจน์ (9.4.1) เราได้รับที่Δ t = 80 ° C ความเค้นทางกลσ = 1.6 10 8 Pa

เพราะ ส = 10 -2 m 2 จากนั้นแรง F = σS = 1.6 10 6 น.

เพื่อแสดงแรงที่ปรากฏขึ้นเมื่อแท่งโลหะเย็นตัวลง สามารถทำการทดลองต่อไปนี้ได้ เราอุ่นแท่งเหล็กที่มีรูที่ส่วนท้ายซึ่งสอดแท่งเหล็กหล่อเข้าไป (รูปที่ 9.5) จากนั้นเราจะใส่แท่งนี้ลงในแท่นโลหะขนาดใหญ่ที่มีร่อง เมื่อเย็นลง ก้านจะหดตัวและแรงยืดหยุ่นสูงดังกล่าวจะเกิดขึ้นจนแท่งเหล็กหล่อแตก

ต้องคำนึงถึงการขยายตัวทางความร้อนของร่างกายในการออกแบบโครงสร้างต่างๆ ต้องใช้ความระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าร่างกายสามารถขยายหรือหดตัวได้อย่างอิสระเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง

ตัวอย่างเช่น เป็นไปไม่ได้ ตัวอย่างเช่น การดึงสายโทรเลขให้แน่น เช่นเดียวกับสายไฟ (สายไฟ) ระหว่างส่วนรองรับ ในช่วงฤดูร้อน สายไฟที่หย่อนคล้อยจะมากกว่าในฤดูหนาวอย่างเห็นได้ชัด

ท่อส่งไอน้ำโลหะและท่อทำน้ำร้อน จะต้องมีส่วนโค้ง (ตัวชดเชย) ในรูปแบบของลูป (รูปที่ 9.6)

ความเครียดภายในอาจเกิดขึ้นได้เมื่อร่างกายที่เป็นเนื้อเดียวกันได้รับความร้อนไม่สม่ำเสมอ ตัวอย่างเช่น ขวดแก้วหรือแก้วหนาๆ อาจแตกได้ถ้าเทลงไป น้ำร้อน... ประการแรก ชิ้นส่วนภายในของภาชนะที่สัมผัสกับน้ำร้อนจะถูกทำให้ร้อน พวกเขาขยายและสร้างแรงกดดันต่อชิ้นส่วนที่เย็นด้านนอก ดังนั้นการทำลายของเรือจึงอาจเกิดขึ้นได้ แก้วบางๆ จะไม่ระเบิดเมื่อเทน้ำร้อนลงไป เนื่องจากชิ้นส่วนด้านในและด้านนอกจะอุ่นขึ้นอย่างรวดเร็วเท่ากัน

แก้วควอตซ์มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นที่อุณหภูมิต่ำมาก กระจกดังกล่าวทนต่อความร้อนหรือความเย็นไม่สม่ำเสมอโดยไม่แตกร้าว ตัวอย่างเช่น น้ำเย็นสามารถเทลงในกระติกน้ำแก้วควอทซ์ร้อนแดง ในขณะที่ขวดแก้วธรรมดาจะระเบิดระหว่างการทดลองนี้

วัสดุที่ไม่เหมือนกันที่ผ่านการให้ความร้อนและความเย็นเป็นระยะควรรวมเข้าด้วยกันก็ต่อเมื่อขนาดของวัสดุเปลี่ยนไปเท่าๆ กับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเท่านั้น นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับขนาดผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่ ตัวอย่างเช่น เหล็กและคอนกรีตขยายตัวในลักษณะเดียวกันเมื่อถูกความร้อน นั่นคือเหตุผลที่คอนกรีตเสริมเหล็กเป็นที่แพร่หลาย - สารละลายคอนกรีตชุบแข็งเทลงในโครงเหล็ก - การเสริมแรง (รูปที่ 9.7) หากเหล็กและคอนกรีตขยายตัวในลักษณะที่แตกต่างกัน จากความผันผวนของอุณหภูมิรายวันและรายปี โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กจะพังในไม่ช้า

อีกสองสามตัวอย่าง ตัวนำโลหะบัดกรีในกระบอกแก้วของหลอดไฟฟ้าและหลอดวิทยุทำจากโลหะผสม (เหล็กและนิกเกิล) ซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเท่ากับแก้ว มิฉะนั้น แก้วจะแตกเมื่อโลหะร้อนขึ้น สารเคลือบที่ใช้ปิดภาชนะเครื่องครัวและโลหะที่ใช้ทำเครื่องครัวต้องมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นเท่ากัน มิฉะนั้น เคลือบฟันจะแตกออกเมื่อเครื่องครัวถูกทำให้ร้อนและเย็นลง

แรงที่มีนัยสำคัญสามารถพัฒนาในของเหลวได้เช่นกัน หากถูกทำให้ร้อนในภาชนะปิดที่ไม่อนุญาตให้ของเหลวขยายตัว แรงเหล่านี้สามารถนำไปสู่การทำลายภาชนะที่บรรจุของเหลวได้ ดังนั้นจึงต้องคำนึงถึงคุณสมบัติของของเหลวด้วย ตัวอย่างเช่น ระบบท่อน้ำร้อนมักจะติดตั้งถังขยายที่เชื่อมต่อกับด้านบนของระบบและสื่อสารกับบรรยากาศ เมื่อน้ำในระบบท่อได้รับความร้อน น้ำส่วนเล็กๆ จะไหลลงสู่ การขยายตัวถังและสิ่งนี้จะช่วยขจัดสภาวะความเครียดของน้ำและท่อ ด้วยเหตุผลเดียวกัน หม้อแปลงไฟฟ้าระบายความร้อนด้วยน้ำมันมีตัวกักเก็บน้ำมันที่ด้านบน เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ระดับน้ำมันในถังจะเพิ่มขึ้น และเมื่อน้ำมันเย็นลง ระดับน้ำมันจะลดลง

การขยายตัวทางความร้อนของของเหลวประกอบด้วยความจริงที่ว่าสามารถเปลี่ยนปริมาตรได้เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง คุณสมบัตินี้มีลักษณะเฉพาะโดย t ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวเชิงปริมาตร , แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ในปริมาตรของของเหลวที่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิหนึ่งหน่วย (โดย 1 o C) และที่ความดันคงที่:

โดยเปรียบเทียบกับคุณสมบัติของการอัดตัวของของเหลว เราสามารถเขียน

หรือผ่านความหนาแน่น

การเปลี่ยนแปลงของปริมาตรกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่น

สำหรับของเหลวส่วนใหญ่ สัมประสิทธิ์  t ลดลงตามแรงกดดันที่เพิ่มขึ้น ค่าสัมประสิทธิ์  t ด้วยความหนาแน่นของผลิตภัณฑ์น้ำมันที่ลดลงจาก 920 ก่อน 700 กก. / ลบ.ม 3 เพิ่มขึ้นจาก 0,0006 ก่อน 0,0008 ; สำหรับของเหลวทำงานของระบบไฮดรอลิกส์  t มักจะนำมาเป็นอุณหภูมิที่เป็นอิสระ สำหรับของเหลวเหล่านี้ ความดันที่เพิ่มขึ้นจากบรรยากาศถึง 60 MPa นำไปสู่การเติบโต  t ประมาณ 10 – 20 % ... ยิ่งไปกว่านั้น ยิ่งอุณหภูมิของของไหลทำงานสูงขึ้นเท่าใด ก็ยิ่งเพิ่มขึ้น  t ... สำหรับน้ำที่มีแรงดันเพิ่มขึ้นที่อุณหภูมิสูงถึง 50 อู๋ ค  t เติบโตและที่อุณหภูมิสูงกว่า 50 อู๋ ค ลดลง

การละลายของก๊าซ

การละลายของก๊าซ - ความสามารถของของเหลวในการดูดซับ (ละลาย) ก๊าซเมื่อสัมผัสกับมัน ของเหลวทั้งหมดดูดซับและละลายก๊าซได้ในระดับหนึ่งหรืออย่างอื่น คุณสมบัตินี้มีลักษณะเฉพาะคือ ค่าสัมประสิทธิ์การละลาย k R .

อี ถ้าในภาชนะปิด ของเหลวสัมผัสกับก๊าซที่ความดัน พี 1 จากนั้นแก๊สจะเริ่มละลายในของเหลว สักพัก

ความอิ่มตัวของของเหลวด้วยก๊าซจะเกิดขึ้นและความดันในถังจะเปลี่ยนไป ค่าสัมประสิทธิ์การละลายเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของความดันในถังกับปริมาตรของก๊าซที่ละลายน้ำและปริมาตรของของเหลวดังนี้

ที่ไหน วี จี - ปริมาตรของก๊าซที่ละลายในสภาวะปกติ

วี ฉ - ปริมาตรของของเหลว

พี 1 และ พี 2 - แรงดันแก๊สเริ่มต้นและสุดท้าย

ค่าสัมประสิทธิ์การละลายขึ้นอยู่กับชนิดของของเหลว ก๊าซ และอุณหภูมิ

ที่อุณหภูมิ 20 ºС และความดันบรรยากาศในน้ำมีประมาณ 1,6% อากาศละลายโดยปริมาตร ( k พี = 0,016 ). ด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจาก 0 ก่อน 30 ºС ค่าสัมประสิทธิ์การละลายของอากาศในน้ำลดลง ค่าสัมประสิทธิ์การละลายของอากาศในน้ำมันที่อุณหภูมิ 20 ºС เท่ากับประมาณ 0,08 – 0,1 ... ออกซิเจนละลายได้ดีกว่าอากาศ ดังนั้น ปริมาณออกซิเจนในอากาศที่ละลายในของเหลวมีค่าประมาณ 50% สูงกว่าชั้นบรรยากาศ เมื่อความดันลดลง ก๊าซจะถูกปล่อยออกจากของเหลว วิวัฒนาการของแก๊สรุนแรงกว่าการละลาย

เดือด

การเดือดคือความสามารถของของเหลวในการเปลี่ยนเป็นสถานะก๊าซ มิฉะนั้นจะเรียกคุณสมบัติของของเหลวนี้ว่า ความผันผวน .

สามารถนำของเหลวไปต้มได้โดยการเพิ่มอุณหภูมิให้มีค่าสูงกว่าจุดเดือดที่ความดันที่กำหนดหรือโดยการลดความดันให้มีค่าต่ำกว่าความดัน ไออิ่มตัว พี np ของเหลวที่อุณหภูมิที่กำหนด การก่อตัวของฟองอากาศเมื่อความดันลดลงจนถึงความดันของไออิ่มตัวเรียกว่าการเดือดเย็น

ของเหลวที่ก๊าซที่ละลายในนั้นถูกกำจัดออกเรียกว่า degassed ในของเหลวดังกล่าว การเดือดจะไม่เกิดขึ้นแม้ในอุณหภูมิที่สูงกว่าจุดเดือดที่ความดันที่กำหนด

15.07.2012
คุณสมบัติทางกายภาพของน้ำมันไฮดรอลิกและผลกระทบต่อประสิทธิภาพ

1. ความหนืด ลักษณะความหนืด-อุณหภูมิ
ความหนืดเป็นเกณฑ์ที่สำคัญที่สุดในการประเมินความสามารถในการรับน้ำหนักบรรทุกของน้ำมันไฮดรอลิก ความหนืดแตกต่างด้วยตัวบ่งชี้ไดนามิกและจลนศาสตร์
น้ำมันหล่อลื่นอุตสาหกรรมและน้ำมันไฮดรอลิก จำแนกตาม ISOเกรดความหนืดโดยพิจารณาจากความหนืดจลนศาสตร์ ซึ่งจะอธิบายเป็นอัตราส่วนของความหนืดแบบไดนามิกต่อความหนาแน่น อุณหภูมิอ้างอิงคือ 40 ° C หน่วยวัดอย่างเป็นทางการ ( เซนต์) สำหรับความหนืดจลนศาสตร์คือ m2 / s และในอุตสาหกรรมการกลั่นน้ำมันหน่วยสำหรับการวัดความหนืดจลนศาสตร์คือ cSt(centistokes) หรือ mm 2 / s การจำแนกความหนืด ISO, DIN 51519 สำหรับอุตสาหกรรมของเหลว น้ำมันหล่อลื่นอธิบายความหนืด 18 เกรด (คลาส) ตั้งแต่ 2 ถึง 1500 mm 2 / s ที่อุณหภูมิ 40 ° C แต่ละเกรดถูกกำหนดโดยความหนืดเฉลี่ยที่ 40 ° C และมีความคลาดเคลื่อน ± 10% ของค่านี้ การพึ่งพาความหนืด-อุณหภูมิมี สำคัญมากสำหรับน้ำมันไฮดรอลิก ความหนืดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่ออุณหภูมิลดลงและลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ในทางปฏิบัติ ความหนืดธรณีประตูของของเหลว (ความหนืดที่อนุญาตเมื่อเริ่มทำงาน ประมาณ 800-2000 mm 2 / s) เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับใช้ในปั๊ม ประเภทต่างๆ... ความหนืดต่ำสุดที่อนุญาตได้ที่อุณหภูมิสูงจะพิจารณาจากการเริ่มต้นของเฟสแรงเสียดทานของขอบเขต ความหนืดขั้นต่ำไม่ควรต่ำกว่า 7-10 mm 2 / s เพื่อหลีกเลี่ยงการสึกหรอของปั๊มและมอเตอร์ที่ยอมรับไม่ได้ เส้นโค้งของกราฟความหนืด-อุณหภูมิอธิบายการพึ่งพาความหนืดของของไหลไฮดรอลิกกับอุณหภูมิ ในสภาวะเชิงเส้น บี-ที- เส้นโค้งไฮเปอร์โบลิก โดยการแปลงทางคณิตศาสตร์ เหล่านี้ ข - ต- เส้นโค้งสามารถแสดงเป็นเส้นตรงได้ เส้นเหล่านี้ช่วยให้วัดค่าความหนืดได้อย่างแม่นยำในช่วงอุณหภูมิกว้าง ดัชนีความหนืด (VI) เป็นเกณฑ์ ข - ต- การพึ่งพาและ บี-ที- เส้นโค้ง - มีการไล่ระดับสีบนกราฟ ยิ่ง IV ของของไหลไฮดรอลิกสูงเท่าใด ความหนืดก็จะยิ่งเปลี่ยนแปลงน้อยลงตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง กล่าวคือ ยิ่งตื้นมากเท่านั้น ข - ต- เส้นโค้ง น้ำมันไฮดรอลิกที่อิงจากน้ำมันแร่มักมี IV 95-100 ตามธรรมชาติ น้ำมันไฮดรอลิกสังเคราะห์ที่มีเอสเทอร์มีค่า IV สูงสุด 140-180 และโพลิไกลคอล - IV 180-200 ตามธรรมชาติ (รูปที่ 1)

ดัชนีความหนืดยังสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยใช้สารเติมแต่ง (สารเติมแต่งโพลิเมอร์ที่ต้องทนต่อแรงเฉือน) ที่เรียกว่าสารปรับปรุง VI หรือสารเติมแต่งความหนืด น้ำมันไฮดรอลิก VI สูงช่วยให้สตาร์ทง่าย ลดการสูญเสียประสิทธิภาพที่อุณหภูมิแวดล้อมต่ำ และปรับปรุงการป้องกันการซีลและการสึกหรอที่อุณหภูมิการทำงานสูง น้ำมันดัชนีสูงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบและยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนที่สึกหรอ (ยิ่งความหนืดที่อุณหภูมิการทำงานสูงขึ้น อัตราส่วนปริมาตรก็จะยิ่งดีขึ้น)

2. ความหนืดขึ้นอยู่กับแรงกด
การพึ่งพาความดันของความหนืดของสารหล่อลื่นมีหน้าที่รับผิดชอบความสามารถในการรับน้ำหนักของฟิล์มหล่อลื่น ความหนืดแบบไดนามิกของของเหลวจะเพิ่มขึ้นตามแรงดันที่เพิ่มขึ้น ด้านล่างนี้คือวิธีการควบคุมความหนืดไดนามิกกับแรงดันที่อุณหภูมิคงที่
ค่าความหนืดขึ้นอยู่กับแรงกด คือ ความหนืดที่เพิ่มขึ้นตามแรงดันที่เพิ่มขึ้น ได้ อิทธิพลเชิงบวกกับภาระจำเพาะ (เช่น บนตลับลูกปืน) เนื่องจากความหนืดของฟิล์มหล่อลื่นเพิ่มขึ้นภายใต้การกระทำของแรงดันบางส่วนที่สูงตั้งแต่ 0 ถึง 2,000 atm ความหนืด Hfcของเหลวสองเท่า, น้ำมันแร่ - 30 ครั้ง, HFDของเหลว - 60 ครั้ง สิ่งนี้จะอธิบายอายุการใช้งานที่ค่อนข้างสั้นของตลับลูกปืนลูกกลิ้งหาก ( HFA, HFC) น้ำมันหล่อลื่นสำหรับ น้ำที่ใช้... ในรูป รูปที่ 2 และ 3 แสดงการพึ่งพาความหนืดกับแรงดันของของไหลไฮดรอลิกต่างๆ

ลักษณะความหนืด-อุณหภูมิสามารถอธิบายได้ด้วยการแสดงออกแบบเอ็กซ์โปเนนเชียล:

η = η ο · อี α พี ,

โดยที่ η ο - ความหนืดไดนามิกที่ความดันบรรยากาศ α - ค่าสัมประสิทธิ์ของการพึ่งพา "ความดันความหนืด" R-ความดัน. สำหรับ Hfcα = 3.5 · 10 -4 atm -1;
สำหรับ HFDα = 2.2 · 10 -3 atm -1; สำหรับ HLPα = 1.7 · 10 -3 atm -1

3. ความหนาแน่น
การสูญเสียของไหลไฮดรอลิกในท่อและในองค์ประกอบของระบบไฮดรอลิกเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความหนาแน่นของของไหล ตัวอย่างเช่น การสูญเสียแรงดันเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความหนาแน่น:

Δ พี= (ρ / 2) ξ กับ 2 ,

โดยที่ ρ คือความหนาแน่นของของเหลว ξ คือสัมประสิทธิ์การลาก กับคืออัตราการไหลของของไหล และ Δ พี- การสูญเสียแรงดัน
ความหนาแน่น ρ คือมวลต่อหน่วยปริมาตรของของเหลว

ρ = ม. / V(กก. / ม. 3).

วัดความหนาแน่นของของไหลไฮดรอลิกที่อุณหภูมิ 15 องศาเซลเซียส ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดัน เนื่องจากปริมาตรของของเหลวจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของของเหลวอันเป็นผลมาจากความร้อนจึงเกิดขึ้นตามสมการ

Δ วี=วีΒ อุณหภูมิ . ตู่,

ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความหนาแน่น:

Δρ = อัตรา ρ β Δ ตู่.

ในสภาวะอุทกสถิตที่อุณหภูมิตั้งแต่ -5 ถึง +150 ° C การใช้งานก็เพียงพอแล้ว สูตรเชิงเส้นถึงสมการข้างต้น ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงปริมาตร β อุณหภูมิสามารถใช้ได้กับของเหลวไฮดรอลิกทุกประเภท

เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนของน้ำมันแร่มีค่าประมาณ 7 · 10 -4 K -1 ปริมาตรของของไหลไฮดรอลิกจะเพิ่มขึ้น 0.7% หากอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 10 ° C ในรูป 5 แสดงการพึ่งพาปริมาตรของของไหลไฮดรอลิกกับอุณหภูมิ

ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นและความดันของของไหลไฮดรอลิกควรรวมอยู่ในการประเมินอุทกสถิตด้วย เนื่องจากความสามารถในการอัดของของไหลส่งผลกระทบในทางลบ ลักษณะไดนามิก... สามารถอ่านค่าความหนาแน่นของความดันได้จากเส้นโค้งที่สอดคล้องกัน (รูปที่ 6)

4. การบีบอัด
ความสามารถในการอัดของน้ำมันไฮดรอลิกจากน้ำมันแร่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและแรงดัน ที่ความดันสูงถึง 400 atm และอุณหภูมิสูงถึง 70 ° C ซึ่งกำลังจำกัดสำหรับระบบอุตสาหกรรม แรงอัดจะสอดคล้องกับระบบ น้ำมันไฮดรอลิกที่ใช้ในระบบไฮดรอลิกส่วนใหญ่นั้นไม่สามารถบีบอัดได้ อย่างไรก็ตาม ที่ความดันตั้งแต่ 1,000 ถึง 10,000 atm สามารถสังเกตการเปลี่ยนแปลงในการอัดของตัวกลางได้ การบีบอัดแสดงโดยสัมประสิทธิ์ β หรือโมดูลัส เอ็ม(รูปที่ 7, เอ็ม = ถึง).

เอ็ม= 1 / β atm = 1 / β · 10 5 N · m 2 = 1 / β · 10 5 Pa

การเปลี่ยนแปลงปริมาตรสามารถกำหนดได้โดยใช้สมการ

Δ วี=วี · β( พีสูงสุด - Rจุดเริ่มต้น)

ที่ไหน Δ วี- เปลี่ยนระดับเสียง Rสูงสุด - ความดันสูงสุด;Rเริ่ม - แรงดันเริ่มต้น

5. ความสามารถในการละลายของก๊าซ cavitation
อากาศและก๊าซอื่นๆ สามารถละลายในของเหลวได้ ของเหลวสามารถดูดซับก๊าซจนอิ่มตัว สิ่งนี้ไม่ควรส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพของของเหลว ความสามารถในการละลายของก๊าซในของเหลวขึ้นอยู่กับองค์ประกอบพื้นฐานของชนิดของก๊าซ ความดัน และอุณหภูมิ ที่ความดันสูงถึง ≈300 atm ความสามารถในการละลายของแก๊สเป็นสัดส่วนกับความดันและเป็นไปตามกฎของเฮนรี่

วีก = วี เอฟΑ วี พี / พี o,

ที่ไหน วีจี- ปริมาตรของก๊าซที่ละลายน้ำได้ วี F - ปริมาตรของของเหลว R o - ความกดอากาศ, พี- แรงดันของเหลว α V - สัมประสิทธิ์การกระจาย Bunsen (1.013 mbar, 20 ° C)
ค่าสัมประสิทธิ์ Bunsen ขึ้นอยู่กับของเหลวพื้นฐานอย่างมาก และแสดงให้เห็นว่า (%) ของก๊าซที่ละลายต่อหน่วยปริมาตรของของเหลวใน ภาวะปกติ... ก๊าซที่ละลายน้ำสามารถแยกออกจากของไหลไฮดรอลิกที่แรงดันสถิตต่ำ (อัตราการไหลสูงและแรงเฉือนสูง) จนกว่าจะถึงจุดอิ่มตัวใหม่ อัตราที่ก๊าซออกจากของเหลวมักจะมากกว่าอัตราที่ก๊าซถูกดูดซับโดยของเหลว ก๊าซที่ปล่อยให้ของเหลวอยู่ในรูปของฟองอากาศจะเปลี่ยนความสามารถในการอัดของของเหลวในลักษณะเดียวกับฟองอากาศ แม้ที่แรงดันต่ำ อากาศจำนวนเล็กน้อยก็สามารถลดแรงอัดของของไหลลงได้อย่างมาก ในระบบเคลื่อนที่ที่มีอัตราการหมุนเวียนของเหลวสูง เนื้อหาของอากาศที่ไม่ละลายน้ำสามารถเข้าถึงค่าได้ถึง 5% อากาศที่ไม่ละลายน้ำนี้มีผลกระทบในทางลบอย่างมากต่อประสิทธิภาพ ความสามารถในการรับน้ำหนัก และไดนามิกของระบบ (ดูหัวข้อ 6 - การขจัดอากาศและส่วนที่ 7 - การเกิดฟอง) เนื่องจากการอัดตัวของของเหลวในระบบมักจะเร็วมาก ฟองอากาศจึงร้อนขึ้นในทันใดถึง อุณหภูมิสูง(การบีบอัดแบบอะเดียแบติก). ในกรณีร้ายแรง อุณหภูมิจุดติดไฟของของเหลวสามารถเข้าถึงได้และอาจเกิดผลกระทบของไมโครดีเซลได้
ฟองแก๊สสามารถระเบิดได้ในปั๊มอันเป็นผลมาจากการบีบอัด ซึ่งอาจนำไปสู่ความเสียหายเนื่องจากการกัดเซาะ (บางครั้งเรียกว่าคาวิเทชั่นหรือคาวิเทชั่นหลอก) สถานการณ์อาจรุนแรงขึ้นได้หากเกิดฟองไอระเหยในของเหลว ดังนั้นการเกิดโพรงอากาศจะเกิดขึ้นเมื่อความดันลดลงต่ำกว่าความสามารถในการละลายของแก๊สหรือต่ำกว่าความดันไออิ่มตัวของของเหลว
คาวิเทชั่นส่วนใหญ่เกิดขึ้นใน ระบบเปิดด้วยปริมาตรคงที่นั่นคืออันตรายของปรากฏการณ์นี้เกี่ยวข้องกับวงจรทางเข้าและทางออกและปั๊ม อาจเกิดจากแรงดันสัมบูรณ์ต่ำเกินไปอันเป็นผลมาจากการสูญเสียอัตราการไหลในแนวแคบ ภาพตัดขวางบนตัวกรอง ท่อร่วม และวาล์วปีกผีเสื้อ เนื่องจากหัวทางเข้ามากเกินไปหรือการสูญเสียแรงดันเนื่องจากความหนืดของของเหลวมากเกินไป การเกิดโพรงอากาศอาจทำให้เกิดการสึกกร่อนของปั๊ม ประสิทธิภาพลดลง แรงดันสูงสุด และเสียงรบกวนที่มากเกินไป
ปรากฏการณ์นี้อาจส่งผลเสียต่อความเสถียรของตัวควบคุมการควบคุมปริมาณและทำให้เกิดฟองในภาชนะ ถ้าส่วนผสมของเหลวกับน้ำถูกส่งคืนไปยังภาชนะที่ความดันบรรยากาศ

6. การกำจัดอากาศ
เมื่อของเหลวไฮดรอลิกกลับสู่อ่างเก็บน้ำ การไหลของของไหลสามารถดึงอากาศเข้าไปได้ ซึ่งอาจเกิดจากท่อรั่วระหว่างการหดตัวและสุญญากาศบางส่วน ความปั่นป่วนในอ่างเก็บน้ำหรือการเกิดโพรงอากาศเฉพาะที่บ่งชี้ถึงการก่อตัวของฟองอากาศในของเหลว
อากาศที่กักขังในลักษณะนี้จะต้องหลบหนีไปยังพื้นผิวของของเหลว มิฉะนั้น หากเข้าสู่ปั๊ม อาจทำให้ส่วนประกอบอื่นๆ ของระบบเสียหายได้ อัตราที่ฟองอากาศลอยขึ้นสู่ผิวน้ำขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของฟองอากาศ ความหนืดของของเหลว และความหนาแน่นและคุณภาพของน้ำมันพื้นฐาน ยิ่งคุณภาพและความบริสุทธิ์ของน้ำมันพื้นฐานสูงเท่าใด การขจัดอากาศก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น น้ำมันที่มีความหนืดต่ำโดยทั่วไปจะคายอากาศได้เร็วกว่าน้ำมันพื้นฐานที่มีความหนืดสูง นี่เป็นเพราะอัตราที่ฟองสบู่สูงขึ้น

ค = (ρ FL -ρ L) Χ / η,

ที่ไหน ρ FL- ความหนาแน่นของของเหลว ρ หลี่- ความหนาแน่นของอากาศ η — ความหนืดไดนามิก; X เป็นค่าคงที่ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นและความหนืดของของเหลว
ระบบต้องได้รับการออกแบบในลักษณะที่อากาศไม่เข้าสู่ของเหลว และหากกักขังไว้ ฟองอากาศสามารถหลบหนีได้อย่างง่ายดาย พื้นที่วิกฤติคือถังซึ่งต้องติดตั้งแผ่นกั้นและแผ่นกั้นลม และโครงร่างของท่อและวงจร สารเติมแต่งไม่สามารถส่งผลดีต่อคุณสมบัติการขจัดอากาศของน้ำมันไฮดรอลิก สารลดแรงตึงผิว (โดยเฉพาะสารต้านการเกิดฟองที่มีส่วนผสมของซิลิโคน) และสารปนเปื้อน (เช่น จาระบีและสารยับยั้งการกัดกร่อน) ส่งผลเสียต่อลักษณะการขจัดอากาศของน้ำมันไฮดรอลิก น้ำมันแร่โดยทั่วไปมีคุณสมบัติในการขจัดอากาศได้ดีกว่าของเหลวที่ทนไฟ คุณสมบัติ Deaeration HPLDน้ำมันไฮดรอลิกเทียบได้กับคุณสมบัติของน้ำมันไฮดรอลิก HLP.
การทดสอบเพื่อกำหนดคุณสมบัติการขจัดอากาศมีอธิบายไว้ในมาตรฐาน DIN 51 381 วิธีนี้ประกอบด้วยการบังคับอากาศเข้าไปในน้ำมัน ค่า deaeration คือเวลาที่อากาศใช้ (ลบ 0.2%) ในการทิ้งของเหลวไว้ที่อุณหภูมิ 50 ° C ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด
สัดส่วนของอากาศที่กระจายตัวถูกกำหนดโดยการวัดความหนาแน่นของส่วนผสมของน้ำมันและอากาศ

7. การเกิดฟอง
การเกิดฟองที่พื้นผิวเกิดขึ้นเมื่ออัตราการขจัดอากาศสูงกว่าอัตราที่ฟองอากาศระเบิดบนพื้นผิวของของเหลว กล่าวคือ เมื่อมีฟองอากาศเกิดขึ้นมากกว่าฟองที่ถูกทำลาย ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด โฟมนี้สามารถบีบออกจากถังผ่านรูหรือขนเข้าไปในปั๊มได้ สารต้านโฟมแบบซิลิโคนหรือปราศจากซิลิโคนสามารถเร่งการสลายตัวของฟองอากาศได้โดยการลดแรงตึงผิวของโฟม นอกจากนี้ยังส่งผลเสียต่อคุณสมบัติการขจัดอากาศของของไหล ซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหาการอัดตัวและการเกิดโพรงอากาศ ดังนั้นสารต้านโฟมจึงถูกใช้ในระดับความเข้มข้นต่ำมาก (≈ 0.001%) ความเข้มข้นของสารต้านฟองอาจลดลงเรื่อย ๆ อันเป็นผลมาจากอายุและการสะสมบน พื้นผิวโลหะนอกจากนี้ ปัญหาโฟมมักเกิดขึ้นเมื่อใช้ของเหลวเก่าที่ใช้งานได้อยู่แล้ว การฉีดสารต้านโฟมภายหลังควรทำหลังจากปรึกษากับผู้ผลิตน้ำมันไฮดรอลิกแล้วเท่านั้น
ปริมาตรของโฟมที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของของเหลวจะถูกวัดตามเวลา (ทันทีหลังจาก 10 นาที) และที่ อุณหภูมิต่างกัน(25 และ 95 ° C) สารลดแรงตึงผิว สารซักฟอกหรือสารช่วยกระจายตัว สารปนเปื้อนจากไขมัน สารยับยั้งการกัดกร่อน สารทำความสะอาด น้ำมันตัดกลึง ผลพลอยได้จากการออกซิเดชัน ฯลฯ อาจส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพของสารเติมแต่งต้านฟอง

8. Demulsification
Demulsification คือความสามารถของของไหลไฮดรอลิกในการขับไล่น้ำที่ทะลุทะลวง น้ำสามารถเข้าสู่ของเหลวไฮดรอลิกได้โดยการรั่วไหลจากตัวแลกเปลี่ยนความร้อน การก่อตัวของน้ำควบแน่นในอ่างเก็บน้ำอันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงระดับน้ำมันที่สำคัญ การกรองไม่ดี การปนเปื้อนของน้ำเนื่องจากซีลที่ผิดพลาด และสภาวะแวดล้อมที่รุนแรง น้ำในน้ำมันไฮดรอลิกสามารถทำให้เกิดการกัดกร่อน การเกิดโพรงอากาศในปั๊ม เพิ่มแรงเสียดทานและการสึกหรอ และเร่งการสลายตัวของอีลาสโตเมอร์และพลาสติก น้ำเปล่าควรระบายออกจากภาชนะบรรจุของเหลวไฮดรอลิกโดยเร็วที่สุดผ่าน ก๊อกระบายน้ำ... การปนเปื้อนจากน้ำมันตัดกลึงที่ละลายน้ำได้ โดยเฉพาะบนเครื่องมือกล อาจทำให้เกิด เหนียวเหนอะหนะหลังจากการระเหยของน้ำ ซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหากับปั๊ม วาล์ว และกระบอกสูบได้ น้ำมันไฮดรอลิกต้องขับไล่น้ำที่ไหลเข้าอย่างรวดเร็วและสมบูรณ์ Demulsification ถูกกำหนดโดย DIN 51 599 แต่วิธีนี้ใช้ไม่ได้กับของไหลไฮดรอลิกที่มีสารช่วยกระจายตัวของผงซักฟอก ( DD) สารเติมแต่ง Demulsification คือเวลาที่ใช้ในการแยกส่วนผสมของน้ำมันและน้ำ พารามิเตอร์การแยกส่วนคือ:
... ความหนืดสูงถึง 95 mm 2 / s ที่ 40 ° C; อุณหภูมิทดสอบ 54 ° C;
... ความหนืด> 95 มม. 2 / วินาที; อุณหภูมิ 82 องศาเซลเซียส
ในน้ำมันไฮดรอลิกที่ประกอบด้วย DDสารเติมแต่ง น้ำ ของเหลวและสารปนเปื้อนที่เป็นของแข็งถูกระงับ สามารถถอดออกได้โดยใช้ระบบกรองที่เหมาะสมโดยไม่ต้องใช้ฟังก์ชันไฮดรอลิกของเครื่อง ยกเว้น ผลกระทบด้านลบสำหรับของเหลวไฮดรอลิก ดังนั้น DDน้ำมันไฮดรอลิกมักใช้ในเครื่องมือเครื่องไฮโดรสแตติกและระบบไฮดรอลิกแบบเคลื่อนที่
สำหรับเครื่องจักรที่มีอัตราการหมุนเวียนสูง ซึ่งต้องการความพร้อมในการทำงานอย่างต่อเนื่องและต้องเผชิญกับอันตรายจากน้ำและสารปนเปื้อนอื่นๆ อย่างถาวร การใช้น้ำมันทำความสะอาดไฮดรอลิกถือเป็นเรื่องสำคัญ น้ำมันไฮดรอลิกที่มีคุณสมบัติในการแยกตัวเป็นตัวทำละลายแนะนำให้ใช้ในโรงผลิตเหล็กและร้านรีด ที่มีน้ำปริมาณมากและมีอัตราการหมุนเวียนต่ำทำให้สามารถแยกอิมัลชันออกจากถังได้ สมบัติการแยกตัวออกจากกันในรูปแบบดัดแปลงใช้เพื่อกำหนดความเข้ากันได้ของอุปกรณ์กับน้ำมันไฮดรอลิก การเสื่อมสภาพของน้ำมันไฮดรอลิกจะส่งผลเสียต่อคุณสมบัติการแยกตัวออกจากน้ำ

9. จุดเท
จุดไหลคืออุณหภูมิต่ำสุดที่ของเหลวยังคงเป็นของเหลว ตัวอย่างของเหลวจะถูกทำให้เย็นลงอย่างเป็นระบบและทดสอบความลื่นไหลที่อุณหภูมิลดลงทุกๆ 3 ° C พารามิเตอร์ต่างๆ เช่น จุดเทและความหนืดที่จุดตัดจะเป็นตัวกำหนดอุณหภูมิต่ำสุดที่สามารถใช้น้ำมันได้ตามปกติ

10. การกัดกร่อนของทองแดง (การทดสอบแถบทองแดง)
วัสดุที่มีทองแดงและทองแดงมักใช้ในระบบไฮดรอลิก วัสดุต่างๆ เช่น ทองเหลือง ทองแดงหล่อ หรือทองแดงเผาจะพบได้ในส่วนประกอบแบริ่ง ชุดควบคุมหรือชุดควบคุม ตัวเลื่อน ปั๊มไฮดรอลิกและมอเตอร์ ท่อทองแดงใช้ในระบบทำความเย็น การกัดกร่อนของทองแดงสามารถนำไปสู่ความล้มเหลวของระบบไฮดรอลิกทั้งหมด ดังนั้น การทดสอบการกัดกร่อนของแถบทองแดงจะดำเนินการเพื่อให้ได้ข้อมูลเกี่ยวกับการกัดกร่อนของของเหลวพื้นฐานและสารเติมแต่งที่เกี่ยวกับวัสดุที่มีทองแดง วิธีการทดสอบการกัดกร่อนของของไหลไฮดรอลิกที่มีแร่เป็นพื้นฐาน เช่น ของเหลวที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่เกี่ยวข้องกับโลหะที่ไม่ใช่เหล็กเรียกว่าวิธีลินเด้ (วิธีคัดเลือกสำหรับการทดสอบน้ำมันที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพสำหรับการกัดกร่อนที่สัมพันธ์กับโลหะผสมทองแดง) ( SAE Technical Bulletin 981 516 เมษายน 1998) หรือที่เรียกว่า VDMA 24570 (VDMA 24570 - น้ำมันไฮดรอลิกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ - ผลกระทบต่อโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก 03-1999 ในภาษาเยอรมัน)
ตามมาตรฐาน DIN 51 759 การกัดกร่อนบนแถบทองแดงสามารถแสดงออกได้ในรูปของการเปลี่ยนสีหรือลอกเป็นแผ่น แถบทองแดงเจียรถูกแช่ในของเหลวทดสอบตามเวลาที่กำหนดที่อุณหภูมิที่กำหนด โดยทั่วไปแล้วน้ำมันไฮดรอลิกและน้ำมันหล่อลื่นจะผ่านการทดสอบที่ 100 ° C ระดับของการกัดกร่อนได้รับการประเมินเป็นคะแนน:
1 - เปลี่ยนสีเล็กน้อย
2 - การเปลี่ยนสีปานกลาง;
3 - การเปลี่ยนสีที่รุนแรง;
4 - การกัดกร่อน (มืดลง)

11. ปริมาณน้ำ (วิธี Karl Fischer)
หากน้ำเข้าสู่ระบบไฮดรอลิกกระจายอย่างประณีตบางส่วนเพื่อแทรกซึมเข้าสู่เฟสน้ำมัน จากนั้นน้ำก็สามารถหลบหนีออกจากเฟสน้ำมันได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของของเหลวไฮดรอลิก ต้องคำนึงถึงความเป็นไปได้นี้ด้วยเมื่อสุ่มตัวอย่างเพื่อกำหนดปริมาณน้ำ
การกำหนดปริมาณน้ำในหน่วยมก. / กก. (มวล) โดยวิธี Karl Fischer เกี่ยวข้องกับการแนะนำสารละลาย Karl Fischer ระหว่างการไทเทรตทางตรงหรือทางอ้อม

12. ความต้านทานต่อความชรา (วิธี Baader)
นี่เป็นความพยายามที่จะจำลองการศึกษาผลกระทบของอากาศ อุณหภูมิ และออกซิเจนต่อของไหลไฮดรอลิกในห้องปฏิบัติการ มีความพยายามในการเร่งการเสื่อมสภาพของน้ำมันไฮดรอลิคโดยการเพิ่มอุณหภูมิให้สูงกว่าระดับ การใช้งานจริงเช่นเดียวกับระดับออกซิเจนในที่ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ การเพิ่มความหนืดและการเพิ่มจำนวนกรด (กรดอิสระ) จะถูกบันทึกและประเมิน ผลลัพธ์ของการทดสอบในห้องปฏิบัติการจะถูกแปลเป็น เงื่อนไขการปฏิบัติ... วิธีการของ Baader เป็นวิธีที่ใช้ได้จริงในการปรับอายุน้ำมันไฮดรอลิกและน้ำมันหล่อลื่น
สำหรับระยะเวลาที่กำหนดไว้ ตัวอย่างจะถูกบ่มที่อุณหภูมิที่กำหนดไว้ล่วงหน้าและความดันการไหลของอากาศ โดยการจุ่มขดลวดทองแดงลงในน้ำมันเป็นระยะ ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน ตาม DIN 51 554-3 C, CLและ CLPของเหลวและ HL, HLP, NMน้ำมันไฮดรอลิกได้รับการทดสอบความเสถียรต่อออกซิเดชันที่ 95 ° C ตัวเลขสะพอนิฟิเคชั่นแสดงเป็น mg KOH / g

13. ความต้านทานต่อความชรา (วิธี TOST)
ความเสถียรทางออกซิเดชันของน้ำมันเทอร์ไบน์ไอน้ำและน้ำมันไฮดรอลิกที่มีสารเติมแต่งถูกกำหนดตาม DIN 51 587. วิธีการ TOSTมีการใช้เป็นเวลาหลายปีในการทดสอบน้ำมันเทอร์ไบน์และน้ำมันไฮดรอลิกจากน้ำมันแร่ ดัดแปลง (ไม่มีน้ำ) แห้ง TOSTวิธีนี้ใช้เพื่อกำหนดความต้านทานการเกิดออกซิเดชันของน้ำมันไฮดรอลิกตามเอสเทอร์
การเสื่อมสภาพของน้ำมันหล่อลื่นมีลักษณะเฉพาะโดยการเพิ่มจำนวนกรดเมื่อน้ำมันสัมผัสกับออกซิเจน น้ำ เหล็กและทองแดงเป็นเวลาสูงสุด 1000 ชั่วโมงที่ 95 ° C (เส้นโค้งการทำให้เป็นกลางตามอายุ) จำนวนกรดที่เพิ่มขึ้นสูงสุดที่อนุญาตคือ 2 มก. KOH / g หลังจาก 1,000 ชั่วโมง

14. เลขกรด (เลขทำให้เป็นกลาง)
จำนวนกรดของน้ำมันไฮดรอลิกเพิ่มขึ้นตามอายุ ความร้อนสูงเกินไป หรือการเกิดออกซิเดชัน ผลิตภัณฑ์ที่มีอายุมากขึ้นสามารถโจมตีปั๊มและตลับลูกปืนในระบบไฮดรอลิกได้ ดังนั้น เลขกรดคือ เกณฑ์ที่สำคัญการประเมินสภาพของของไหลไฮดรอลิก
เลขกรดระบุปริมาณของสารที่เป็นกรดหรือด่างในน้ำมันหล่อลื่น กรดใน น้ำมันแร่สามารถโจมตีวัสดุก่อสร้างในระบบไฮดรอลิกส์ได้ ปริมาณกรดสูงไม่เป็นที่พึงปรารถนา เนื่องจากอาจเป็นผลมาจากการเกิดออกซิเดชัน

15. คุณสมบัติป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระที่สัมพันธ์กับเหล็ก / โลหะเหล็ก
คุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระของน้ำมันเทอร์ไบน์และน้ำมันไฮดรอลิกที่มีสารเติมแต่งที่เกี่ยวข้องกับเหล็ก / โลหะเหล็ก ถูกกำหนดตามมาตรฐาน DIN 51 585.
น้ำมันไฮดรอลิกมักประกอบด้วยน้ำที่กระจัดกระจาย ละลาย หรือปราศจากน้ำ ดังนั้น น้ำมันไฮดรอลิกต้องให้การป้องกันการกัดกร่อนกับชิ้นส่วนที่เปียกชื้นทั้งหมดภายใต้สภาวะการทำงานทั้งหมด รวมถึงการปนเปื้อนในน้ำ วิธีทดสอบนี้วัดประสิทธิภาพของสารป้องกันการกัดกร่อนภายใต้สภาวะการทำงานที่แตกต่างกันจำนวนหนึ่ง
น้ำมันทดสอบผสมกับน้ำกลั่น (วิธี A) หรือน้ำมันเทียม น้ำทะเล(วิธี B) กวนอย่างต่อเนื่อง (เป็นเวลา 24 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิ 60 ° C) โดยนำแท่งเหล็กจุ่มลงในส่วนผสม เหล็กเส้นจะถูกตรวจสอบการกัดกร่อน ผลลัพธ์ทำให้เราสามารถประเมินการป้องกันการกัดกร่อนได้ คุณสมบัติป้องกันน้ำมันที่เกี่ยวข้องกับส่วนประกอบเหล็กที่สัมผัสกับน้ำหรือไอน้ำ:
ระดับการกัดกร่อน 0 หมายถึงไม่มีการกัดกร่อน
เกรด 1 - การกัดกร่อนเล็กน้อย
เกรด 2 - การกัดกร่อนปานกลาง
เกรด 3 - การกัดกร่อนอย่างรุนแรง

16. คุณสมบัติต้านการสึกหรอ (เครื่องสี่ลูก เปลือก; VKA, DIN 51350)
อุปกรณ์โฟร์บอลของบริษัท เปลือกทำหน้าที่วัดคุณสมบัติการต้านทานการสึกหรอและแรงกดสูงของของไหลไฮดรอลิก ความจุแบริ่งน้ำมันไฮดรอลิกได้รับการทดสอบภายใต้สภาวะแรงเสียดทานของขอบเขต วิธีนี้ใช้เพื่อกำหนดค่าน้ำมันหล่อลื่นที่มีสารเติมแต่งที่ทนต่อแรงดันสูงภายใต้สภาวะแรงเสียดทานระหว่างพื้นผิวเลื่อน น้ำมันหล่อลื่นได้รับการทดสอบในอุปกรณ์สี่ลูก ซึ่งประกอบด้วยลูกหมุนหนึ่งลูก (ตรงกลาง) และลูกนิ่งสามลูกที่วางเรียงกันเป็นวงแหวน ภายใต้สภาวะการทดสอบที่คงที่และด้วยระยะเวลาที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ให้วัดเส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นปะสัมผัสบนลูกบอลที่อยู่นิ่งสามลูกหรือน้ำหนักบนลูกบอลหมุน ซึ่งสามารถเพิ่มขึ้นได้จนกว่าจะเชื่อมกับลูกบอลสามลูกที่เหลือ

17. ความคงตัวของแรงเฉือนของน้ำมันหล่อลื่นที่มีพอลิเมอร์
เพื่อเพิ่มคุณสมบัติความหนืด-อุณหภูมิ โพลีเมอร์จะถูกนำมาใช้ในน้ำมันหล่อลื่น ซึ่งใช้เป็นสารเติมแต่งที่ช่วยปรับปรุงดัชนีความหนืด เมื่อคุณเพิ่มขึ้น น้ำหนักโมเลกุลสารเหล่านี้มีความไวต่อความเครียดเชิงกลมากขึ้นเรื่อยๆ เช่น ความเครียดที่เกิดขึ้นระหว่างลูกสูบกับกระบอกสูบ เพื่อประเมินความต้านทานของน้ำมันต่อแรงเฉือนใน เงื่อนไขต่างๆมีวิธีการทดสอบหลายวิธี:
DIN 5350-6 วิธีสี่ลูก DIN 5354-3,FZGวิธีการและ DIN 51 382 ​​วิธีฉีดดีเซล
ความหนืดสัมพัทธ์ลดลงเนื่องจากการเฉือนหลังจากการทดสอบ 20 ชั่วโมง DIN 5350-6 (การกำหนดความคงตัวในการเฉือนของน้ำมันหล่อลื่นที่มีพอลิเมอร์ที่ใช้สำหรับแบริ่งลูกกลิ้งที่มีเม็ดมีดเทเปอร์) ถูกนำไปใช้ตาม DIN 51 524-3 (2549); แนะนำให้ลดแรงเฉือนน้อยกว่า 15%

18. การทดสอบทางกลของของไหลไฮดรอลิกในปั๊มใบพัดหมุน ( DIN 51 389-2)
การทดสอบ Vickers และปั๊มของบริษัทอื่นจะประเมินประสิทธิภาพของน้ำมันไฮดรอลิกตามความเป็นจริง อย่างไรก็ตามขณะนี้อยู่ระหว่างการพัฒนาคือ วิธีทางเลือกการทดสอบ (โดยเฉพาะโครงการ DGMK 514 - การทดสอบทางกลของของไหลไฮดรอลิก)
วิธี Vickers ใช้เพื่อกำหนดคุณสมบัติต้านการสึกหรอของของไหลไฮดรอลิกในปั๊มใบพัดหมุนตามค่าอุณหภูมิและความดันที่กำหนด (140 atm, 250 ชั่วโมงของความหนืดของของไหลทำงาน 13 มม. 2 / วินาทีที่อุณหภูมิต่างกัน) เมื่อสิ้นสุดการทดสอบ แหวนและปีกจะได้รับการตรวจสอบการสึกหรอ ( Vickers วี-104กับ 10 หรือ Vickers วี-105กับ 10). ค่าการสึกหรอสูงสุดที่อนุญาต:< 120 мг для кольца и < 30 мг для крыльев.

19. คุณสมบัติต้านการสึกหรอ (การทดสอบเกียร์ FZGยืน; DIN 534-1 และ-2)
น้ำมันไฮดรอลิก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกรดความหนืดสูง ใช้เป็นน้ำมันไฮดรอลิกและน้ำมันหล่อลื่นใน ระบบรวม... ความหนืดไดนามิกเป็นปัจจัยสำคัญในประสิทธิภาพการต้านการสึกหรอในโหมดการหล่อลื่นแบบไฮโดรไดนามิก ที่ความเร็วการเลื่อนต่ำหรือ ความกดดันสูงภายใต้เงื่อนไขของแรงเสียดทานขอบเขต คุณสมบัติต้านการสึกหรอของของไหลขึ้นอยู่กับสารเติมแต่งที่ใช้ (การก่อตัวของชั้นปฏิกิริยา) เงื่อนไขขอบเขตเหล่านี้จะทำซ้ำเมื่อทดสอบบน FZGยืน.
วิธีนี้ใช้เป็นหลักในการกำหนดลักษณะขอบเขตของสารหล่อลื่น เกียร์บางตัวที่หมุนด้วยความเร็วระดับหนึ่งจะได้รับการหล่อลื่นโดยการกระเซ็นหรือฉีดน้ำมัน ซึ่งจะบันทึกอุณหภูมิเริ่มต้นไว้ ภาระที่ขาของฟันเพิ่มขึ้นตามขั้นตอนและบันทึกคุณสมบัติ รูปร่างขาของฟัน ขั้นตอนนี้ทำซ้ำจนถึงขั้นตอนที่ 12 สุดท้ายของการโหลด: แรงดันเฮิรตซ์ที่ขั้นตอนที่ 10 ของโหลดในแถบหมั้นคือ 1,539 N / mm2; ในขั้นตอนที่ 11 - 1,691 N / mm 2; ในขั้นตอนที่ 12 - 1,841 N / mm 2 อุณหภูมิเริ่มต้นที่ขั้นตอนที่ 4 คือ 90 ° C ความเร็วรอบข้าง 8.3 m / s ไม่ได้กำหนดอุณหภูมิที่ จำกัด ใช้เรขาคณิตของเกียร์ A
กำหนดระยะโหลดของความล้มเหลวโดย DIN 51 524-2. เพื่อผลลัพธ์ที่ดีจะต้องเป็นขั้นที่ 10 เป็นอย่างน้อย น้ำมันไฮดรอลิกตรงตามข้อกำหนด ISO VG 46 ซึ่งไม่มีสารต่อต้านการสึกหรอมักจะถึงระยะโหลด 6 (≈ 929 N / mm 2) ของเหลวไฮดรอลิกที่มีสังกะสีมักจะถึงขั้นตอนการโหลดที่ 10-11 เป็นอย่างน้อยก่อนเกิดความล้มเหลว ปราศจากสังกะสีที่เรียกว่า ZAFน้ำมันไฮดรอลิกได้รับการจัดอันดับที่ 12 หรือสูงกว่า

โรมัน มาสลอฟ
อ้างอิงจากสื่อสิ่งพิมพ์ต่างประเทศ

ด้วยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ การเปลี่ยนแปลงขนาดของของแข็งเกิดขึ้น ซึ่งเรียกว่าการขยายตัวทางความร้อน แยกแยะระหว่างการขยายตัวทางความร้อนเชิงเส้นและเชิงปริมาตร กระบวนการเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะโดยสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (อุณหภูมิ): - ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเชิงเส้นเฉลี่ย ค่าสัมประสิทธิ์เฉลี่ยของปริมาตร การขยายตัวทางความร้อน.

คำนิยาม

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเรียกว่าปริมาณทางกายภาพที่แสดงถึงการเปลี่ยนแปลง มิติเชิงเส้นแข็งเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง

โดยปกติแล้วจะใช้ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นเฉลี่ย เป็นลักษณะเฉพาะของการขยายตัวทางความร้อนของวัสดุ

หากความยาวลำตัวเริ่มต้นเท่ากัน - การยืดตัวเมื่ออุณหภูมิของร่างกายเพิ่มขึ้นก็จะถูกกำหนดโดยสูตร:

ค่าสัมประสิทธิ์การยืดตัวเชิงเส้นเป็นคุณลักษณะของการยืดตัวแบบสัมพัทธ์ () ซึ่งเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิร่างกายเพิ่มขึ้น 1K

เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ปริมาตรของของแข็งจะเพิ่มขึ้น ในการประมาณครั้งแรก เราสามารถสรุปได้ว่า:

โดยที่ปริมาตรเริ่มต้นของร่างกายคือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิร่างกาย จากนั้นสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงปริมาตรของร่างกายคือปริมาณทางกายภาพที่แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ในปริมาตรของร่างกาย () ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อร่างกายได้รับความร้อน 1 K และความดันคงที่ คำจำกัดความทางคณิตศาสตร์ของสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงปริมาตรคือสูตร:

การขยายตัวทางความร้อนของของแข็งนั้นสัมพันธ์กับความไม่สมดุลของการสั่นสะเทือนจากความร้อนของอนุภาคที่ประกอบเป็นโครงผลึกของร่างกาย อันเป็นผลมาจากความผันผวนเหล่านี้เมื่ออุณหภูมิของร่างกายเพิ่มขึ้นระยะห่างระหว่างอนุภาคที่อยู่ใกล้เคียงของร่างกายนี้จะเพิ่มขึ้น

เมื่อปริมาตรของร่างกายเปลี่ยนแปลง ความหนาแน่นของมันจะเปลี่ยนไป:

โดยที่ความหนาแน่นเริ่มต้นคือความหนาแน่นของสารที่อุณหภูมิใหม่ เนื่องจากค่า นิพจน์ (4) บางครั้งเขียนเป็น:

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนขึ้นอยู่กับสาร โดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนถือว่าไม่ขึ้นกับอุณหภูมิในช่วงอุณหภูมิที่มีขนาดเล็ก

มีสารหลายชนิดที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเป็นลบ ดังนั้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น วัสดุดังกล่าวจะหดตัว ซึ่งมักเกิดขึ้นในช่วงอุณหภูมิที่แคบ มีสารที่ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเกือบเป็นศูนย์ในช่วงอุณหภูมิที่กำหนด

นิพจน์ (3) ไม่เพียงใช้กับของแข็งเท่านั้น แต่ยังใช้กับของเหลวด้วย ในเวลาเดียวกัน เชื่อกันว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนสำหรับของเหลวหยดจะไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง อย่างไรก็ตามเมื่อทำการคำนวณระบบทำความร้อนจะนำมาพิจารณาด้วย

ความสัมพันธ์ของสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน

หน่วย

หน่วยหลักของการวัดค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนในระบบ SI คือ:

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่าง 1

ออกกำลังกาย

เพื่อกำหนดสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงปริมาตรของของเหลวจึงใช้อุปกรณ์ซึ่งเรียกว่าพิกโนมิเตอร์ นี่คือขวดแก้วที่มีคอแคบ (รูปที่ 1) ที่คอ ทำเครื่องหมายเกี่ยวกับความจุของเรือ (ปกติในหน่วยมล.) พิคโนมิเตอร์ใช้อย่างไร?

สารละลาย

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงปริมาตรวัดได้ดังนี้ พิคโนมิเตอร์จะเติมของเหลวทดสอบจนถึงเครื่องหมายที่เลือก ขวดถูกทำให้ร้อนโดยสังเกตการเปลี่ยนแปลงในระดับของสาร ด้วยค่าที่ทราบเช่น: ปริมาตรเริ่มต้นของพิคโนมิเตอร์ พื้นที่หน้าตัดของช่องคอขวด การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะกำหนดเศษส่วนของปริมาตรเริ่มต้นของของเหลวที่เข้าสู่คอพิกโนมิเตอร์เมื่อถูกความร้อนด้วย 1 K. ควรสังเกตว่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของของเหลวมากกว่าค่าที่ได้รับ เนื่องจากมีการให้ความร้อนและการขยายตัวของขวด ดังนั้นจึงเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของสารในขวด (โดยปกติคือแก้ว) เพื่อคำนวณค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของของเหลว ต้องบอกว่าเนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงปริมาตรของแก้วมีค่าน้อยกว่าค่าของของเหลวอย่างมาก ในการคำนวณโดยประมาณ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของแก้วอาจถูกละเลยไป

ตัวอย่าง 2

ออกกำลังกาย

คุณสมบัติของการขยายตัวของน้ำคืออะไร? ความสำคัญของปรากฏการณ์นี้คืออะไร?

สารละลาย

น้ำแตกต่างจากสารเหลวอื่นๆ ส่วนใหญ่ เมื่อถูกความร้อนจะขยายตัวได้ก็ต่อเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 4 o C ในช่วงอุณหภูมิ ปริมาตรของน้ำจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น น้ำจืดที่มีความหนาแน่นสูงสุด สำหรับน้ำทะเลมีความหนาแน่นสูงสุดอยู่ที่ ความดันที่เพิ่มขึ้นจะลดอุณหภูมิของความหนาแน่นสูงสุดของน้ำ เนื่องจากเกือบ 80% ของพื้นผิวโลกของเราปกคลุมด้วยน้ำ ลักษณะของการขยายตัวจึงมีบทบาทสำคัญในการสร้างสภาพอากาศบนโลก แสงแดดที่กระทบผิวน้ำทำให้ร้อนขึ้น หากอุณหภูมิต่ำกว่า 1-2 o C ชั้นน้ำอุ่นจะมีความหนาแน่นสูงกว่าน้ำเย็นและลดลง ในกรณีนี้ชั้นที่เย็นกว่าจะถูกแทนที่ด้วยความร้อน ดังนั้นจึงมีการเปลี่ยนแปลงชั้นน้ำอย่างต่อเนื่องและสิ่งนี้นำไปสู่ความร้อนของคอลัมน์น้ำจนกระทั่งถึงความหนาแน่นสูงสุด อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอีกนำไปสู่ความจริงที่ว่าชั้นบนของน้ำลดความหนาแน่นของน้ำและยังคงอยู่ที่ด้านบน ดังนั้น ปรากฎว่าชั้นน้ำขนาดใหญ่ร้อนขึ้นจนถึงอุณหภูมิที่มีความหนาแน่นสูงสุดค่อนข้างเร็วและเพิ่มขึ้นอีก อุณหภูมิเพิ่มขึ้นช้า. เป็นผลให้แหล่งน้ำลึกของโลกจากความลึกระดับหนึ่งมีอุณหภูมิประมาณ 2-3 o C ในขณะเดียวกันอุณหภูมิของน้ำชั้นบนในทะเลของประเทศที่อบอุ่นสามารถมีอุณหภูมิประมาณ 30 o C และสูงกว่า

กลับ