¿Qué líquido tiene el coeficiente de expansión de temperatura más alto? Coeficiente de expansión de volumen

Similar al coeficiente de temperatura. expansión lineal se puede ingresar y aplicar coeficiente de temperatura expansión volumétrica, que es una característica del cambio de volumen de un cuerpo cuando cambia su temperatura. Se ha establecido empíricamente que el aumento de volumen en este caso puede considerarse proporcional al cambio de temperatura si no cambia mucho. gran cantidad. El coeficiente de expansión volumétrica se puede designar de diferentes maneras; no existe una designación única. Una designación común es:

DEFINICIÓN

Denotaremos el volumen del cuerpo a la temperatura inicial (t) como V, el volumen del cuerpo a la temperatura final como , el volumen del cuerpo a la temperatura como , entonces coeficiente de expansión volumétrica definirlo como una fórmula:

Los sólidos y líquidos aumentan ligeramente su volumen al aumentar la temperatura, por lo que el llamado “volumen normal” () a una temperatura no difiere significativamente del volumen a otra temperatura; Por lo tanto, en la expresión (1) se reemplaza por V, lo que resulta en:

Cabe señalar que para los gases la expansión térmica es diferente y reemplazar el volumen "normal" por V sólo es posible para rangos de temperatura pequeños.

Coeficiente de expansión de volumen y volumen corporal.

Usando el coeficiente de expansión volumétrica, puedes escribir una fórmula que te permita calcular el volumen de un cuerpo si se conocen el volumen inicial y el incremento de temperatura:

Dónde . La expresión () se llama binomio de expansión volumétrica.

Expansión térmica Un cuerpo sólido está asociado con la anarmonicidad de las vibraciones térmicas de las partículas que lo componen. red cristalina cuerpos. Como resultado de estas oscilaciones, a medida que aumenta la temperatura de un cuerpo, aumenta la distancia de equilibrio entre las partículas vecinas de este cuerpo.

Coeficiente de expansión de volumen y densidad de la materia.

Estoy gordo masa constante Cuando cambia el volumen de un cuerpo, se produce un cambio en la densidad de su sustancia:

donde es la densidad inicial, es la densidad de la sustancia a la nueva temperatura. Dado que la cantidad es, la expresión (4) a veces se escribe como:

Las fórmulas (3)-(5) se pueden utilizar para calentar un cuerpo y para enfriarlo.

Relación entre coeficientes volumétricos y lineales de expansión térmica.

Unidades

La unidad básica del SI para medir el coeficiente de expansión térmica es:

Ejemplos de resolución de problemas

EJEMPLO 1

Ejercicio	¿Qué presión muestra el barómetro de mercurio, que se encuentra en la habitación, si la temperatura en la habitación es constante e igual a t = 37 o C? El coeficiente de expansión volumétrica del mercurio es igual a La expansión del vidrio se puede despreciar.
Solución	El volumen real de mercurio en el barómetro será el valor V, que se puede encontrar según la expresión: ¿Dónde está el volumen de mercurio a presión atmosférica normal? y temperatura. Como la temperatura en la habitación no cambia, podemos usar la ley de Boyle-Mariotte y escribir que: Repasemos los cálculos:
Respuesta	Pensilvania

EJEMPLO 2

Los enlaces entre partículas de un líquido, como sabemos, son más débiles que entre moléculas de un sólido. Por lo tanto, se debe esperar que con el mismo calentamiento los líquidos se expandan en en mayor medida que los sólidos. De hecho, esto lo confirma la experiencia.

Llene un matraz de cuello estrecho y largo con líquido coloreado (agua o mejor aún, queroseno) hasta la mitad del cuello y marque el nivel del líquido con un anillo de goma. Después de esto, baje el matraz a un recipiente con agua caliente. Primero, se verá una disminución en el nivel del líquido en el cuello del matraz, y luego el nivel comenzará a subir y aumentará significativamente por encima del inicial. Esto se explica por el hecho de que el recipiente primero se calienta y su volumen aumenta. Debido a esto, el nivel del líquido baja. Luego se calienta el líquido. Al expandirse, no solo llena el mayor volumen del recipiente, sino que también supera significativamente este volumen. Por tanto, los líquidos se expanden más que los sólidos.

Los coeficientes de temperatura de expansión volumétrica de los líquidos son significativamente mayores que los coeficientes de expansión volumétrica. sólidos; pueden alcanzar un valor de 10 -3 K -1.

No se puede calentar un líquido sin calentar el recipiente en el que se encuentra. Por lo tanto, no podemos observar la verdadera expansión del líquido en el recipiente, ya que la expansión del recipiente subestima el aumento aparente en el volumen del líquido. Sin embargo, el coeficiente de expansión volumétrica del vidrio y otros sólidos suele ser mucho menor que el coeficiente de expansión volumétrica del líquido y, con mediciones no muy precisas, se puede despreciar el aumento en el volumen del recipiente.

Características de la expansión del agua.

El líquido más común en la Tierra, el agua, tiene propiedades especiales que lo distinguen de otros líquidos. Cuando el agua se calienta de 0 a 4 °C, el volumen no aumenta, sino que disminuye. Sólo a partir de 4 °C el volumen de agua comienza a aumentar cuando se calienta. Por lo tanto, a 4 °C, el volumen de agua es mínimo y la densidad es máxima*. La Figura 9.4 muestra una dependencia aproximada de la densidad del agua con la temperatura.

* Estos datos se refieren a agua dulce (químicamente pura). El agua de mar tiene su mayor densidad a aproximadamente 3 °C.

Esta propiedad especial del agua tiene una gran influencia en la naturaleza del intercambio de calor en los embalses. Al enfriar agua, inicialmente la densidad capas superiores aumenta y bajan. Pero cuando el aire alcanza una temperatura de 4 °C, un mayor enfriamiento ya reduce la densidad y quedan capas frías de agua en la superficie. Como resultado, en los embalses profundos, incluso a temperaturas del aire muy bajas, el agua tiene una temperatura de aproximadamente 4 °C.

El volumen de cuerpos líquidos y sólidos aumenta en proporción directa al aumento de temperatura. Se detecta una anomalía en el agua: su densidad es máxima en 4°C.

§ 9.4. Contabilidad y uso de la expansión térmica de cuerpos en tecnología.

Aunque las dimensiones lineales y los volúmenes de los cuerpos cambian poco con los cambios de temperatura, este cambio a menudo debe tenerse en cuenta en la práctica; Al mismo tiempo, este fenómeno se utiliza ampliamente en la vida cotidiana y en la tecnología.

Teniendo en cuenta la expansión térmica de los cuerpos.

Un cambio de tamaño de los sólidos debido a la expansión térmica conduce a la aparición de enormes fuerzas elásticas si otros cuerpos impiden este cambio de tamaño. Por ejemplo, una viga de puente de acero con una sección transversal de 100 cm2, cuando se calienta de -40 °C en invierno a +40 °C en verano, si los soportes impiden su alargamiento, crea una presión sobre los soportes (tensión) de hasta 1,6 10 8 Pa, es decir sobre soportes con una fuerza de 1,6 10 6 N.

Los valores dados se pueden obtener a partir de la ley de Hooke y la fórmula (9.2.1) para la expansión térmica de los cuerpos.

Según la ley de Hooke, la tensión mecánica
,Dónde
- alargamiento relativo,a mi- El módulo de Young. Según (9.2.1)
. Sustituyendo este valor de alargamiento relativo en la fórmula de la ley de Hooke, obtenemos

(9.4.1)

El acero tiene módulo de Young. mi= 2,1 10 11 Pa, coeficiente de temperatura de expansión lineal α 1 = 9 10 -6 K -1 . Sustituyendo estos datos en la expresión (9.4.1), obtenemos que para Δ t = 80 °C tensión mecánica σ = 1,6 10 8 Pa.

Porque S = 10 -2 m 2, entonces la fuerza F = σS = 1,6 10 6 norte.

Para demostrar las fuerzas que aparecen cuando una varilla de metal se enfría, puedes realizar el siguiente experimento. Calentamos una varilla de hierro con un orificio en el extremo en el que se inserta una varilla de hierro fundido (Fig. 9.5). Luego insertamos esta varilla en un soporte de metal macizo con ranuras. Cuando se enfría, la varilla se contrae y tal grandes fuerzas elasticidad que rompe la varilla de hierro fundido.

La dilatación térmica de los cuerpos debe tenerse en cuenta a la hora de diseñar muchas estructuras. Se debe tener cuidado para garantizar que los cuerpos puedan expandirse o contraerse libremente a medida que cambian las temperaturas.

Por ejemplo, está prohibido tirar con fuerza de los cables del telégrafo, así como de los cables de las líneas eléctricas entre los soportes. En verano, la flacidez de los cables es notablemente mayor que en invierno.

Las tuberías metálicas de vapor, así como las tuberías para calentar agua, deben estar equipadas con codos (compensadores) en forma de bucles (Fig. 9.6).

Pueden surgir tensiones internas cuando un cuerpo homogéneo se calienta de manera desigual. Por ejemplo, una botella de vidrio o un vaso de vidrio grueso pueden estallar si se vierte agua caliente. En primer lugar se calientan las partes internas del recipiente en contacto con el agua caliente. Se expanden y ejercen mucha presión sobre las partes frías exteriores. Por lo tanto, puede producirse la destrucción de los vasos. Un vaso fino no estalla cuando se le vierte agua caliente, ya que sus partes interior y exterior se calientan con la misma rapidez.

El vidrio de cuarzo tiene un coeficiente de expansión lineal a temperatura muy bajo. Dicho vidrio puede soportar un calentamiento o enfriamiento desigual sin agrietarse. Por ejemplo, se puede verter agua fría en un matraz de vidrio de cuarzo al rojo vivo, mientras que un matraz de vidrio normal estallará durante un experimento de este tipo.

Los materiales diferentes sujetos a calentamiento y enfriamiento periódicos deben unirse sólo si sus dimensiones cambian igualmente con los cambios de temperatura. Esto es especialmente importante cuando tallas grandes productos. Por ejemplo, el hierro y el hormigón se expanden igualmente cuando se calientan. Es por eso que el hormigón armado se ha generalizado: mortero de hormigón endurecido vertido en una rejilla de acero, refuerzo (Fig. 9.7). Si el hierro y el hormigón se expandieran de manera diferente, entonces, como resultado de las fluctuaciones diarias y anuales de temperatura, la estructura de hormigón armado pronto colapsaría.

Algunos ejemplos más. Los conductores metálicos soldados en cilindros de vidrio de lámparas eléctricas y radiolámparas están hechos de una aleación (hierro y níquel) que tiene el mismo coeficiente de expansión que el vidrio; de lo contrario, el vidrio se agrietaría al calentar el metal. El esmalte utilizado para recubrir los platos y el metal del que están hechos estos platos deben tener el mismo coeficiente de expansión lineal. De lo contrario, el esmalte explotará cuando los platos cubiertos con él se calienten y enfríen.

Un líquido también puede desarrollar fuerzas significativas si se calienta en un recipiente cerrado que no permita que el líquido se expanda. Estas fuerzas pueden provocar la destrucción de los vasos que contienen líquido. Por tanto, también hay que tener en cuenta esta propiedad del líquido. Por ejemplo, los sistemas de tuberías de calefacción de agua siempre están equipados con un tanque de expansión conectado a la parte superior del sistema y expuesto a la atmósfera. Cuando se calienta agua en un sistema de tuberías, una pequeña parte del agua pasa al tanque de expansión, lo que elimina el estado de tensión del agua y de las tuberías. Por la misma razón, un transformador de potencia enfriado por aceite tiene un tanque de expansión de aceite en la parte superior. A medida que aumenta la temperatura, aumenta el nivel de aceite en el tanque y, a medida que se enfría, disminuye.

Cuando la temperatura cambia, el tamaño del sólido cambia, lo que se llama expansión térmica. Hay expansión térmica lineal y volumétrica. Estos procesos se caracterizan por coeficientes de expansión térmica (temperatura): - coeficiente promedio de expansión térmica lineal, coeficiente promedio de expansión térmica volumétrica.

DEFINICIÓN

Coeficiente de expansión térmica es una cantidad física que caracteriza el cambio en las dimensiones lineales de un cuerpo sólido cuando cambia su temperatura.

Generalmente se utiliza el coeficiente promedio de expansión lineal. Esta es una característica de la expansión térmica de un material.

Si la longitud inicial del cuerpo es igual a , su alargamiento con un aumento de la temperatura corporal en , entonces está determinado por la fórmula:

El coeficiente de alargamiento lineal es una característica del alargamiento relativo (), que ocurre cuando la temperatura corporal aumenta en 1 K.

A medida que aumenta la temperatura, aumenta el volumen del sólido. Como primera aproximación, podemos asumir que:

donde es el volumen inicial del cuerpo, es el cambio en la temperatura corporal. Entonces el coeficiente de expansión volumétrica del cuerpo es cantidad física, que caracteriza el cambio relativo en el volumen de un cuerpo (), que ocurre cuando el cuerpo se calienta 1 K y la presión permanece constante. Definición matemática El coeficiente de expansión volumétrica es la fórmula:

La expansión térmica de un cuerpo sólido está asociada con la anarmonicidad de las vibraciones térmicas de las partículas que forman la red cristalina del cuerpo. Como resultado de estas oscilaciones, a medida que aumenta la temperatura de un cuerpo, aumenta la distancia de equilibrio entre las partículas vecinas de este cuerpo.

Cuando cambia el volumen de un cuerpo, cambia su densidad:

donde es la densidad inicial, es la densidad de la sustancia a la nueva temperatura. Dado que la cantidad es, la expresión (4) a veces se escribe como:

Los coeficientes de expansión térmica dependen de la sustancia. EN caso general Dependerán de la temperatura. Los coeficientes de expansión térmica se consideran independientes de la temperatura en un rango de temperatura pequeño.

Hay una serie de sustancias que tienen un coeficiente de expansión térmica negativo. Entonces, a medida que aumenta la temperatura, dichos materiales se encogen. Esto suele ocurrir dentro de un rango de temperatura estrecho. Hay sustancias cuyo coeficiente de expansión térmica es casi igual a cero alrededor de un cierto rango de temperatura.

La expresión (3) se utiliza no sólo para sólidos sino también para líquidos. Se cree que el coeficiente de expansión térmica de los líquidos en forma de gotas no cambia significativamente con los cambios de temperatura. Sin embargo, al calcular los sistemas de calefacción se tiene en cuenta.

Relación entre coeficientes de expansión térmica.

Unidades

La unidad básica del SI para medir los coeficientes de expansión térmica es:

Ejemplos de resolución de problemas

EJEMPLO 1

EJEMPLO 2

15.07.2012
Propiedades físicas de los aceites hidráulicos y su impacto en las características de rendimiento.

1. Viscosidad, características viscosidad-temperatura.
La viscosidad es el criterio más importante para evaluar la capacidad de carga del aceite hidráulico. La viscosidad se diferencia por indicadores dinámicos y cinemáticos.
Los aceites lubricantes industriales y los aceites hidráulicos se clasifican según YO ASI clases de viscosidad basadas en su viscosidad cinemática, que a su vez se describe como la relación entre la viscosidad dinámica y la densidad. La temperatura de referencia es 40 °C. Unidad de medida oficial ( Calle) para la viscosidad cinemática es m 2 /s, y en la industria de refinación de petróleo la unidad de medida para la viscosidad cinemática es cst(centistokes) o mm 2 /s. Clasificación de viscosidad ISO, DIN 51519 para líquidos industriales lubricantes describe 18 grados (clases) de viscosidad de 2 a 1500 mm 2 /s a una temperatura de 40 °C. Cada grado está determinado por su viscosidad promedio a 40 °C y con una desviación permitida de ±10% de este valor. La dependencia viscosidad-temperatura tiene gran importancia para aceites hidráulicos. La viscosidad aumenta bruscamente cuando la temperatura disminuye y disminuye cuando la temperatura aumenta. En un sentido práctico, se requiere un umbral de viscosidad del fluido (viscosidad permitida en el arranque, aproximadamente 800–2000 mm 2 /s) para su uso en bombas. varios tipos. La viscosidad mínima permitida a altas temperaturas está determinada por el comienzo de la fase de fricción límite. La viscosidad mínima no debe ser inferior a 7-10 mm 2 /s para evitar un desgaste inaceptable de bombas y motores. Las curvas de los gráficos viscosidad-temperatura describen la dependencia de la viscosidad de los fluidos hidráulicos con la temperatura. EN condiciones lineales VERMONT- las curvas son hiperbólicas. Por transformación matemática estos B—T- las curvas se pueden representar como líneas rectas. Estas líneas permiten una determinación precisa de la viscosidad en un amplio rango de temperaturas. El índice de viscosidad (VI) es un criterio. B—T-dependencias, y VERMONT- curva - gradiente en el gráfico. Cuanto mayor sea el VI del fluido hidráulico, menor será el cambio de viscosidad con el cambio de temperatura, es decir, más plano B—T- curva. Los aceites hidráulicos a base de aceites minerales suelen tener un VI natural de 95-100. Aceites hidráulicos sintéticos basados ​​en ésteres tienen un VI límite de 140-180, y los poliglicoles tienen un VI natural de 180-200 (Fig. 1)

El índice de viscosidad también se puede aumentar utilizando aditivos (aditivos poliméricos que deben ser estables al corte) llamados mejoradores del VI o aditivos de viscosidad. Los aceites hidráulicos de alto VI proporcionan un arranque fácil, una pérdida de rendimiento reducida a bajas temperaturas ambiente y un sellado mejorado y protección contra el desgaste a altas temperaturas de funcionamiento. Los aceites de alto índice mejoran la eficiencia del sistema y extienden la vida útil de los componentes sujetos a desgaste (cuanto mayor sea la viscosidad a temperaturas de funcionamiento, mejor será el factor de volumen).

2. Dependencia de la viscosidad de la presión.
La dependencia de la viscosidad del lubricante con la presión es responsable de la capacidad de carga de la película lubricante. Viscosidad dinámica medios líquidos aumenta al aumentar la presión. A continuación se muestra un método para regular la dependencia de la viscosidad dinámica de la presión a temperatura constante.
La dependencia de la viscosidad de la presión, es decir, el aumento de la viscosidad a medida que aumenta la presión, ha influencia positiva en una carga específica (por ejemplo, en rodamientos), porque la viscosidad de la película lubricante aumenta bajo la influencia de una presión parcial alta de 0 a 2000 atm. Viscosidad HFC el líquido aumenta dos veces, el aceite mineral - 30 veces, en DFH líquidos - 60 veces. Esto explica la comparación Corto plazo servicio de rodamientos de rodillos, si están lubricados ( HFA, HFC) aceites lubricantes a base de agua. En la Fig. 2. y 3 muestran la dependencia de la viscosidad de la presión para varios fluidos hidráulicos.

Las características de viscosidad-temperatura también se pueden describir mediante una expresión exponencial:

η = η ο · mi α PAG ,

Donde η ο es la viscosidad dinámica a presión atmosférica, α es el coeficiente de la relación “viscosidad-presión”, R-presión. Para HFCα = 3,5 · 10 -4 atm -1 ;
Para DFHα = 2,2·10 -3 atm -1 ; Para HLLPα = 1,7 · 10 -3 atm -1

3. Densidad
Las pérdidas de fluidos hidráulicos en las tuberías y en los elementos del sistema hidráulico son directamente proporcionales a la densidad del fluido. Por ejemplo, la pérdida de presión es directamente proporcional a la densidad:

Δ PAG= (ρ/2) ξ Con 2 ,

Donde ρ es la densidad del fluido, ξ es el coeficiente de resistencia, Con es la velocidad del flujo del fluido, y Δ PAG- pérdida de presión.
La densidad ρ es la masa por unidad de volumen de líquido.

ρ = m/V(kg/m3).

La densidad del fluido hidráulico se mide a una temperatura de 15 °C. Depende de la temperatura y la presión, ya que el volumen de un líquido aumenta al aumentar la temperatura. Por tanto, el cambio en el volumen de líquido como resultado del calentamiento se produce según la ecuación

Δ V=V·β temperatura Δ t,

Qué conduce a un cambio de densidad:

Δρ = ρ·β temperatura Δ t.

En condiciones hidrostáticas a temperaturas de -5 a +150 °C, es suficiente utilizar fórmula lineal a la ecuación anterior. El coeficiente de expansión volumétrica térmica β temp se puede aplicar a todo tipo de fluidos hidráulicos.

Dado que el coeficiente de expansión térmica de los aceites minerales es aproximadamente 7 · 10 -4 K -1, el volumen del fluido hidráulico aumenta un 0,7% si su temperatura aumenta 10 °C. En la Fig. La Figura 5 muestra la dependencia del volumen de fluidos hidráulicos con la temperatura.

La relación densidad-presión de los fluidos hidráulicos también debe incluirse en la evaluación hidrostática, ya que la compresibilidad de los fluidos afecta negativamente a sus características dinámicas. La dependencia de la densidad de la presión se puede leer simplemente en las curvas correspondientes (Fig. 6).

4. Compresibilidad
La compresibilidad de los fluidos hidráulicos a base de aceites minerales depende de la temperatura y la presión. A presiones de hasta 400 atm y temperaturas de hasta 70 °C, que son los límites para los sistemas industriales, la compresibilidad es relevante para el sistema. Los fluidos hidráulicos utilizados en la mayoría de los sistemas hidráulicos pueden considerarse incompresibles. Sin embargo, a presiones de 1.000 a 10.000 atm se pueden observar cambios en la compresibilidad del medio. La compresibilidad se expresa mediante el coeficiente β o módulo. METRO(Figura 7, METRO = A).

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

El cambio de volumen se puede determinar mediante la ecuación

Δ V=V · β( PAG máximo - R comienzo)

donde Δ V— cambio de volumen; R máx: presión máxima; R inicio - presión inicial.

5. Solubilidad del gas, cavitación.
El aire y otros gases pueden disolverse en líquidos. El líquido puede absorber gas hasta el punto de saturación. Esto no debería afectar negativamente el rendimiento del fluido. La solubilidad de un gas en un líquido depende de los componentes básicos del tipo de gas, la presión y la temperatura. A presiones de hasta ≈300 atm. La solubilidad de un gas es proporcional a la presión y sigue la ley de Henry.

V GRAMO= VF·αV · PÁGINAS Oh,

Dónde VGRAMO— volumen de gas disuelto; V F es el volumen de líquido, R o— Presión atmosférica, PAG— presión del fluido; α V es el coeficiente de distribución de Bunsen (1,013 mbar, 20 °C).
relación de Bunsen en alto grado depende del líquido base y muestra cuánto (%) gas se disuelve por unidad de volumen de líquido en condiciones normales. El gas disuelto puede liberarse del fluido hidráulico a baja presión estática ( alta velocidad flujo y Alto voltaje turno) hasta alcanzar nuevo punto saturación. La velocidad a la que un gas sale de un líquido suele ser mayor que la velocidad a la que el líquido absorbe el gas. El gas que sale de un líquido en forma de burbujas cambia la compresibilidad del líquido de forma similar a las burbujas de aire. Incluso con bajas presiones una pequena cantidad de el aire puede reducir drásticamente la incompresibilidad del líquido. En sistemas móviles con una alta tasa de circulación de líquidos, el contenido de aire no disuelto puede alcanzar valores de hasta el 5%. Este aire no disuelto tiene un efecto muy negativo sobre el rendimiento, la capacidad de carga y la dinámica del sistema (ver sección 6 - desaireación y sección 7 - formación de espuma). Dado que la compresibilidad de los fluidos en los sistemas suele ocurrir muy rápidamente, las burbujas de aire pueden calentarse repentinamente hasta alta temperatura(compresión adiabática). En casos extremos se puede alcanzar la temperatura de combustión del líquido y producirse efectos microdiésel.
Las burbujas de gas también pueden explotar en las bombas debido a la compresión, lo que puede provocar daños por erosión (a veces llamado cavitación o pseudocavitación). La situación puede empeorar si se forman burbujas de vapor en el líquido. Por tanto, la cavitación se produce cuando la presión cae por debajo de la solubilidad del gas o por debajo de la presión. vapores saturados líquidos.
La cavitación ocurre principalmente en sistemas abiertos con un volumen constante, es decir, el peligro de este fenómeno es relevante para los circuitos y bombas de entrada y salida. Sus causas pueden ser una presión absoluta demasiado baja como resultado de pérdidas en la velocidad del flujo en espacios estrechos. secciones cruzadas, en filtros, colectores y válvulas de mariposa, debido a exceso de presión de entrada o pérdida de presión debido a viscosidad excesiva del fluido. La cavitación puede provocar erosión de la bomba, reducción de la eficiencia, picos de presión y ruido excesivo.
Este fenómeno puede afectar negativamente la estabilidad de los reguladores del acelerador y provocar formación de espuma en los contenedores si la mezcla de líquido y agua se devuelve al contenedor a presión atmosférica.

6. Desaireación
Cuando los fluidos hidráulicos regresan a los depósitos, el flujo de fluido puede transportar aire consigo. Esto puede ocurrir debido a fugas en las tuberías durante la constricción y el vacío parcial. Las turbulencias en el tanque o la cavitación local indican la formación de burbujas de aire en el líquido.
El aire atrapado debe liberarse a la superficie del líquido; de lo contrario, si ingresa a la bomba, puede causar daños a otros componentes del sistema. La velocidad a la que las burbujas de aire suben a la superficie depende del diámetro de las burbujas, la viscosidad del líquido y la densidad y calidad del aceite base. Cuanto mayor sea la calidad y pureza del aceite base, más rápido se producirá la desaireación. Los aceites de baja viscosidad generalmente se desairean más rápido que los aceites base de alta viscosidad. Esto se debe al ritmo al que suben las burbujas.

C = (ρ FL -ρ L )Χ/η,

donde ρ Florida— densidad del líquido; ρ l- densidad del aire; η—viscosidad dinámica; X es una constante que depende de la densidad y viscosidad del líquido.
Los sistemas deben diseñarse de manera que el aire no entre en el líquido y, si lo hace, las burbujas de aire arrastradas puedan escapar fácilmente. Las áreas críticas son los tanques, los cuales deben estar equipados con deflectores y deflectores de aire, y la configuración de tuberías y circuitos. Los aditivos no pueden tener un efecto positivo sobre las propiedades de desaireación de los fluidos hidráulicos. Los tensioactivos (particularmente los aditivos antiespumantes a base de silicona) y los contaminantes (como grasas e inhibidores de corrosión) afectan negativamente las características de liberación de los aceites hidráulicos. Los aceites minerales generalmente tienen mejores propiedades de liberación de aire que los fluidos retardantes de fuego. Propiedades de desaireación HPLD El fluido hidráulico puede ser comparable a las propiedades de los fluidos hidráulicos. HLLP.
En la norma se describe una prueba para determinar las propiedades de desaireación. ESTRUENDO 51 381. Este método implica inyectar aire en el aceite. El número de desaireación es el tiempo que tarda el aire (menos 0,2%) en salir de un líquido a una temperatura de 50 °C en condiciones específicas.
La proporción de aire dispersado se determina midiendo la densidad de la mezcla de aceite y aire.

7. espuma
La formación de espuma en la superficie ocurre cuando la tasa de desaireación es mayor que la velocidad a la que estallan las burbujas de aire en la superficie del líquido, es decir, cuando se forman más burbujas de las que se destruyen. En el peor de los casos, esta espuma puede ser expulsada del tanque a través de los orificios o transportada a la bomba. Los aditivos antiespumantes a base de silicona o sin silicona pueden acelerar la descomposición de las burbujas al reducir tensión superficial espuma. También afectan negativamente a las propiedades de desaireación del fluido, lo que puede provocar problemas de compresibilidad y cavitación. Por ello, los aditivos antiespumantes se utilizan en concentraciones muy bajas (≈ 0,001%). La concentración de aditivo antiespumante puede disminuir progresivamente como resultado del envejecimiento y la deposición sobre superficies metálicas, y a menudo surgen problemas de formación de espuma cuando se utilizan fluidos viejos y ya usados. La introducción posterior de un aditivo antiespumante sólo debe realizarse previa consulta con el fabricante del fluido hidráulico.
El volumen de espuma formada en la superficie del líquido se mide en el tiempo (inmediatamente, después de 10 minutos) y en diferentes temperaturas(25 y 95°C). Los tensioactivos, detergentes o dispersantes, contaminantes como grasas, inhibidores de corrosión, agentes de limpieza, fluidos de corte, subproductos de oxidación, etc. pueden afectar negativamente la eficacia de los aditivos antiespumantes.

8. Demulsificación
La demulsificación es la capacidad de un fluido hidráulico para repeler la entrada de agua. El agua puede ingresar al fluido hidráulico a través de fugas en los intercambiadores de calor, agua condensada en los depósitos debido a cambios significativos en los niveles de aceite, filtración deficiente, contaminación del agua debido a sellos defectuosos y condiciones ambientales extremas. El agua en el fluido hidráulico puede provocar corrosión, cavitación en las bombas, aumentar la fricción y el desgaste y acelerar la descomposición de elastómeros y plásticos. El agua libre debe eliminarse de los contenedores de fluido hidráulico lo más rápido posible a través de válvulas de drenaje. La contaminación con refrigerantes solubles en agua, especialmente en máquinas herramienta, puede provocar la formación de residuos pegajosos después de que el agua se evapora. Esto puede causar problemas en bombas, válvulas y cilindros. El fluido hidráulico debe repeler rápida y completamente el agua que ha entrado en él. La demulsificación está determinada por ESTRUENDO 51,599, pero este método no es aplicable a fluidos hidráulicos que contienen detergente-dispersante ( DD) aditivos. La demulsificación es el tiempo que lleva separar mezclas de aceite y agua. Los parámetros de demulsificación son:
. viscosidad hasta 95 mm 2 /s a 40 °C; temperatura de prueba 54 °C;
. viscosidad > 95 mm 2 /s; temperatura 82°C.
En aceites hidráulicos que contienen DD Los aditivos, el agua y los contaminantes líquidos y sólidos se mantienen en suspensión. Se pueden eliminar mediante sistemas de filtrado adecuados sin utilizar la función hidráulica de la máquina, excluyendo impacto negativo al fluido hidráulico. Es por eso DD Los fluidos hidráulicos se utilizan a menudo en máquinas herramienta hidrostáticas y sistemas hidráulicos móviles.
Para máquinas con altas tasas de circulación, que requieren una disponibilidad constante y están constantemente expuestas al riesgo de agua y otros contaminantes, el uso de fluidos hidráulicos de limpieza es un área primordial. Los fluidos hidráulicos con propiedades desemulsionantes se recomiendan para su uso en acerías y talleres de laminación, donde hay grandes volúmenes de agua y una baja tasa de circulación permite la separación de las emulsiones en el tanque. Las propiedades desemulsionantes en forma modificada se utilizan para determinar la compatibilidad del equipo con los aceites hidráulicos. El envejecimiento del fluido hidráulico afecta negativamente a las propiedades desemulsionantes.

9. Punto de fluidez
El punto de fluidez es la temperatura más baja a la que un líquido aún es fluido. Una muestra del líquido se enfría sistemáticamente y se prueba su fluidez con una disminución de temperatura cada 3 °C. Parámetros como el punto de fluidez y la viscosidad límite determinan la forma más baja temperatura, en el que es posible el uso normal del aceite.

10. Corrosión del cobre (prueba de placa de cobre)
En los sistemas hidráulicos se utilizan a menudo cobre y materiales que contienen cobre. Materiales como el latón, el bronce fundido o el bronce sinterizado se encuentran en elementos de soporte, guías o unidades de control, correderas, bombas hidráulicas y motores. Los tubos de cobre se utilizan en sistemas de refrigeración. La corrosión del cobre puede provocar fallas en todo el sistema hidráulico, por lo que la prueba de corrosión de la tira de cobre se realiza para proporcionar información sobre la corrosividad de los fluidos base y los aditivos a los materiales que contienen cobre. El método de prueba para la corrosividad de fluidos hidráulicos de base mineral, es decir, fluidos biodegradables, en relación con metales no ferrosos se conoce como método Linde (un método de detección para probar la corrosividad de aceites biodegradables en relación con Aleaciones de cobre) (SAE Boletín Técnico 981516, abril de 1998), también conocido como VDMA 24570 (VDMA 24570 - fluidos hidráulicos biodegradables - efecto sobre aleaciones no ferrosas 03-1999 en alemán).
Según estándar ESTRUENDO 51 759, la corrosión en la placa de cobre puede presentarse en forma de decoloración o formación de escamas. La placa de molienda de cobre se sumerge en el líquido de prueba durante tiempo especificado a una temperatura dada. Los aceites hidráulicos y lubricantes se prueban normalmente a una temperatura de 100 °C. El grado de corrosión se evalúa en puntos:
1 - ligero cambio de color;
2 - cambio de color moderado;
3 - fuerte cambio de color;
4 - corrosión (oscurecimiento).

11. Contenido de agua (método Karl Fischer)
Si en un sistema hidráulico entra agua parcialmente finamente dispersa hasta el punto de penetrar en la fase de aceite, entonces, dependiendo de la densidad del fluido hidráulico, también se puede liberar agua de la fase de aceite. Esta posibilidad debe tenerse en cuenta al tomar muestras para determinar el contenido de agua.
La determinación del contenido de agua en mg/kg (masa) mediante el método de Karl Fischer implica la introducción de una solución de Karl Fischer mediante titulación directa o indirecta.

12. Resistencia al envejecimiento (método Baader)
Este es un intento de replicar el estudio de los efectos del aire, la temperatura y el oxígeno en los fluidos hidráulicos en condiciones de laboratorio. Se ha intentado acelerar artificialmente el envejecimiento de los aceites hidráulicos elevando las temperaturas por encima de los niveles aplicación práctica, así como los niveles de oxígeno en presencia de catalizadores metálicos. Se registran y evalúan el aumento de la viscosidad y el aumento del índice de acidez (ácido libre). Los resultados de las pruebas de laboratorio se traducen en condiciones prácticas. El método de Baader es manera practica Pruebas de envejecimiento de aceites hidráulicos y lubricantes.
Durante un período de tiempo determinado, las muestras se envejecen a una temperatura y presión de flujo de aire determinadas mientras se sumerge periódicamente una bobina de cobre en aceite, que actúa como acelerador de la oxidación. De acuerdo con ESTRUENDO 51 554-3 C,CL Y CLP líquidos y HL, HLLP, Nuevo Méjico Los aceites hidráulicos se prueban para determinar su estabilidad oxidativa a una temperatura de 95 °C. El índice de saponificación se expresa en mg KOH/g.

13. Resistencia al envejecimiento (método TOSTAR)
La estabilidad a la oxidación de los aceites para turbinas de vapor y de los aceites hidráulicos que contienen aditivos se determina de acuerdo con ESTRUENDO 51 587. Método TOSTAR Se utiliza desde hace muchos años para probar aceites de turbinas y fluidos hidráulicos basados ​​en aceites minerales. En forma modificada (sin agua) seco. TOSTAR El método se utiliza para determinar la resistencia a la oxidación de los aceites hidráulicos a base de éster.
El envejecimiento de los aceites lubricantes se caracteriza por un aumento del índice de acidez cuando el aceite se expone al oxígeno, agua, acero y cobre durante un máximo de 1000 horas a 95°C (curva de neutralización del envejecimiento). El aumento máximo permitido del índice de acidez es de 2 mg de KOH/g después de 1000 horas.

14. Número de acidez (número de neutralización)
El índice de acidez del aceite hidráulico aumenta como resultado del envejecimiento, el sobrecalentamiento o la oxidación. Los productos envejecidos resultantes pueden tener un efecto agresivo sobre las bombas y los cojinetes del sistema hidráulico. Por lo tanto, el índice de acidez es un criterio importante para evaluar el estado de un fluido hidráulico.
El índice de acidez indica la cantidad de sustancias ácidas o alcalinas en el aceite lubricante. Los ácidos de los aceites minerales pueden atacar los materiales del sistema hidráulico. Un alto contenido de ácido es indeseable ya que puede resultar de la oxidación.

15. Propiedades antioxidantes protectoras contra el acero/metales ferrosos.
Las propiedades antioxidantes de los aceites hidráulicos y de turbinas que contienen aditivos en relación con el acero/metales ferrosos se determinan de acuerdo con la norma ESTRUENDO 51 585.
Los fluidos hidráulicos a menudo contienen agua dispersa, disuelta o libre, por lo que el fluido hidráulico debe brindar protección contra la corrosión a todas las piezas mojadas en todas las condiciones de operación, incluida la contaminación por agua. Este método de prueba determina el rendimiento de los aditivos anticorrosión en diferentes condiciones operativas.
El aceite de prueba se mezcla con agua destilada (método A) o artificial. agua de mar(método B), agitando continuamente (durante 24 horas a 60 °C) con una varilla de acero sumergida en la mezcla. A continuación se examina la varilla de acero para detectar corrosión. Los resultados nos permiten evaluar la anticorrosión. propiedades protectoras Aceites en relación con componentes de acero en contacto con agua o vapor de agua:
El grado de corrosión 0 significa que no hay corrosión,
grado 1: corrosión menor;
grado 2 - corrosión moderada;
grado 3: corrosión severa.

16. Propiedades antidesgaste (máquina de cuatro bolas Caparazón; VKA, DIN 51350)
Aparato de cuatro bolas de la empresa. Caparazón Sirve para medir las propiedades antidesgaste y de extrema presión de los fluidos hidráulicos. La capacidad de carga de los fluidos hidráulicos se prueba en condiciones de fricción límite. El método se utiliza para determinar valores para aceites lubricantes con aditivos que pueden soportar alta presión en condiciones de fricción límite entre superficies deslizantes. El aceite lubricante se prueba en un aparato de cuatro bolas, que consta de una bola giratoria (central) y tres bolas estacionarias dispuestas en un anillo. En condiciones de prueba constantes y con una duración determinada, se mide el diámetro de la zona de contacto sobre tres bolas estacionarias o la carga sobre una bola giratoria, que puede aumentarse hasta soldar con las tres bolas restantes.

17. Estabilidad al corte de aceites lubricantes que contienen polímeros.
Para mejorar las características viscosidad-temperatura, se introducen polímeros en los aceites lubricantes y se utilizan como aditivos que mejoran el índice de viscosidad. A medida que aumentas peso molecular estas sustancias se vuelven cada vez más sensibles a las tensiones mecánicas, por ejemplo a las que existen entre el pistón y su cilindro. Evaluar la estabilidad al corte de los aceites en diferentes condiciones Hay varios métodos de prueba:
ESTRUENDO 5350-6, método de las cuatro bolas, ESTRUENDO 5354-3,FZG método y ESTRUENDO 51 382, ​​método de inyección de combustible diesel.
Reducción de la viscosidad relativa debido al cizallamiento después de una prueba de 20 horas ESTRUENDO 5350-6 (Determinación de la estabilidad al corte de aceites lubricantes que contienen polímeros utilizados para rodamientos de rodillos cónicos) se aplica de acuerdo con ESTRUENDO 51 524-3 (2006); Se recomienda una reducción de la viscosidad debido al corte de menos del 15 %.

18. Ensayos mecánicos de fluidos hidráulicos en bombas de paletas rotativas ( ESTRUENDO 51 389-2)
Las pruebas en una bomba Vickers y en bombas de otros fabricantes permiten una evaluación realista del rendimiento de los fluidos hidráulicos. Sin embargo, actualmente se están desarrollando métodos de prueba alternativos (en particular, el DGMK 514 - ensayos mecánicos de fluidos hidráulicos).
El método Vickers se utiliza para determinar las propiedades antidesgaste de los fluidos hidráulicos en una bomba rotativa de paletas a valores dados temperatura y presión (140 atm, 250 h, viscosidad del fluido de trabajo 13 mm 2 / s al cambiar de temperatura). Al final de la prueba, inspeccione los anillos y las alas en busca de desgaste ( Vickers V-104CON 10 o Vickers V-105CON 10). Valores de desgaste máximos permitidos:< 120 мг для кольца и < 30 мг для крыльев.

19. Propiedades antidesgaste (prueba de engranajes FZG pararse; ESTRUENDO 534-1i-2)
Los fluidos hidráulicos, especialmente los de alta viscosidad, se utilizan como aceites hidráulicos y lubricantes en sistemas combinados. La viscosidad dinámica es el factor principal en el rendimiento antidesgaste en el modo de lubricación hidrodinámica. A bajas velocidades de deslizamiento o altas presiones bajo condiciones de fricción límite propiedades antidesgaste Los fluidos dependen de los aditivos utilizados (formación de una capa reactiva). Estos condiciones fronterizas reproducido cuando se prueba para FZG pararse.
Este método se utiliza principalmente para determinar las características límite de los lubricantes. Ciertos engranajes, que giran a una determinada velocidad, se lubrican mediante salpicaduras o atomización de aceite, cuya temperatura inicial se registra. La carga en las patas de los dientes se aumenta paso a paso y se registran las características. apariencia patas de dientes. Este procedimiento se repite hasta la 12.ª etapa de carga final: la presión hertziana en la 10.ª etapa de carga en la banda de mallado es de 1.539 N/mm2; en la etapa 11 - 1.691 N/mm 2; en la 12.ª etapa: 1.841 N/mm 2. La temperatura inicial en la etapa 4 es de 90 °C, la velocidad periférica es de 8,3 m/s, la temperatura límite no está determinada; Se utiliza la geometría de engranaje A.
La etapa de falla de la carga está determinada por ESTRUENDO 51 524-2. Para resultado positivo debe ser al menos nivel 10. Fluidos hidráulicos que cumplen los requisitos. ISO VG 46, que no contienen aditivos antidesgaste, normalmente alcanzan la etapa de carga 6 (≈ 929 N/mm2). Los fluidos hidráulicos que contienen zinc suelen alcanzar al menos la etapa de carga 10-11 antes de fallar. Los llamados libres de zinc ZAF Los fluidos hidráulicos pueden soportar la etapa de carga 12 o superior.

Romano Maslov.
Basado en materiales de publicaciones extranjeras.