Lëng me koeficient të lartë zgjerimi. Shembuj të zgjidhjes së problemeve

Ngjashëm me koeficientin e temperaturës zgjerim linear mund të futet dhe aplikohet koeficienti i temperaturës zgjerimi vëllimor, që është karakteristikë e ndryshimit të vëllimit të një trupi kur ndryshon temperatura e tij. Është vërtetuar në mënyrë empirike se rritja e vëllimit në këtë rast mund të konsiderohet proporcionale me ndryshimin e temperaturës nëse nuk ndryshon shumë. sasi e madhe. Koeficienti i zgjerimit vëllimor mund të përcaktohet në mënyra të ndryshme; Një emërtim i zakonshëm është:

PËRKUFIZIM

Le të shënojmë vëllimin e trupit në temperaturën fillestare (t) si V, vëllimin e trupit në temperaturën përfundimtare si , vëllimin e trupit në temperaturën si , pastaj koeficienti i zgjerimit vëllimor Përcaktoni atë si një formulë:

Lëndët e ngurta dhe lëngjet rrisin paksa vëllimin e tyre me rritjen e temperaturës, prandaj, i ashtuquajturi "vëllimi normal" () në një temperaturë nuk ndryshon ndjeshëm nga vëllimi në një temperaturë tjetër. Prandaj, në shprehjen (1) zëvendësohet me V, e cila rezulton në:

Duhet të theksohet se për gazrat zgjerimi termik është i ndryshëm dhe zëvendësimi i vëllimit "normal" me V është i mundur vetëm për intervale të vogla të temperaturës.

Koeficienti i zgjerimit të volumit dhe vëllimi i trupit

Duke përdorur koeficientin e zgjerimit vëllimor, ne mund të shkruajmë një formulë që na lejon të llogarisim vëllimin e një trupi nëse dihet volumi fillestar dhe rritja e temperaturës:

Ku . Shprehja () quhet binomi i zgjerimit vëllimor.

Zgjerimi termik i një trupi të ngurtë shoqërohet me anharmoninë e dridhjeve termike të grimcave që përbëjnë rrjetë kristali Trupat. Si rezultat i këtyre lëkundjeve, me rritjen e temperaturës së një trupi, rritet distanca e ekuilibrit midis grimcave fqinje të këtij trupi.

Koeficienti i zgjerimit të vëllimit dhe dendësia e materies

Nëse në masë konstante Kur vëllimi i një trupi ndryshon, kjo çon në një ndryshim në densitetin e substancës së tij:

ku është dendësia fillestare, është dendësia e substancës në temperaturën e re. Meqenëse sasia është ajo shprehja (4) ndonjëherë shkruhet si:

Formulat (3)-(5) mund të përdoren kur ngrohni një trup dhe kur e ftohni atë.

Marrëdhënia ndërmjet koeficientëve volumetrikë dhe linearë të zgjerimit termik

Njësitë

Njësia bazë SI për matjen e koeficientit të zgjerimit termik është:

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

SHEMBULL 1

Ushtrimi	Çfarë presioni tregon barometri i merkurit, i cili ndodhet në dhomë, nëse temperatura në dhomë është konstante dhe e barabartë me t = 37 o C. Koeficienti i zgjerimit vëllimor të merkurit është i barabartë me Zgjerimi i qelqit mund të neglizhohet.
Zgjidhje	Vëllimi aktual i merkurit në barometër do të jetë vlera V, e cila mund të gjendet sipas shprehjes: ku është vëllimi i merkurit në presion normal atmosferik dhe temperaturës. Meqenëse temperatura në dhomë nuk ndryshon, mund të përdorim ligjin Boyle-Mariotte dhe të shkruajmë se: Le të kalojmë nëpër llogaritjet:
Përgjigju	Pa

SHEMBULL 2

Lidhjet midis grimcave të një lëngu, siç e dimë, janë më të dobëta sesa midis molekulave në një të ngurtë. Prandaj, duhet pritur që me të njëjtën ngrohje, lëngjet të zgjerohen në një masë më të madhe sesa trupat e ngurtë. Kjo vërtetohet vërtet nga përvoja.

Mbushni një balonë me një qafë të ngushtë dhe të gjatë me lëng me ngjyrë (ujë ose më mirë vajguri) deri në gjysmën e qafës dhe shënoni nivelin e lëngut me një unazë gome. Pas kësaj, uleni balonën në një enë me ujë të nxehtë. Së pari, një ulje e nivelit të lëngut në qafën e balonës do të jetë e dukshme, dhe më pas niveli do të fillojë të rritet dhe të rritet ndjeshëm mbi atë fillestar. Kjo shpjegohet me faktin se ena fillimisht nxehet dhe vëllimi i saj rritet. Për shkak të kësaj, niveli i lëngut bie. Lëngu më pas nxehet. Duke u zgjeruar, jo vetëm që mbush vëllimin e rritur të anijes, por gjithashtu e tejkalon ndjeshëm këtë vëllim. Prandaj, lëngjet zgjerohen më shumë se të ngurta.

Koeficientët e temperaturës së zgjerimit vëllimor të lëngjeve janë dukshëm më të mëdha se koeficientët e zgjerimit vëllimor të ngurta; ato mund të arrijnë një vlerë prej 10 -3 K -1.

Një lëng nuk mund të nxehet pa ngrohur enën në të cilën ndodhet. Prandaj, ne nuk mund të vëzhgojmë zgjerimin e vërtetë të lëngut në enë, pasi zgjerimi i enës nënvlerëson rritjen e dukshme të vëllimit të lëngut. Sidoqoftë, koeficienti i zgjerimit vëllimor të qelqit dhe lëndëve të tjera të ngurta është zakonisht shumë më i vogël se koeficienti i zgjerimit vëllimor të lëngut, dhe me matje jo shumë të sakta, rritja e vëllimit të enës mund të neglizhohet.

Karakteristikat e zgjerimit të ujit

Lëngu më i zakonshëm në Tokë - uji - ka veti të veçanta që e dallojnë atë nga lëngjet e tjera. Kur uji nxehet nga 0 në 4 °C, vëllimi nuk rritet, por zvogëlohet. Vetëm nga 4 °C vëllimi i ujit fillon të rritet kur nxehet. Prandaj, në 4 °C, vëllimi i ujit është minimal dhe dendësia maksimale*. Figura 9.4 tregon një varësi të përafërt të densitetit të ujit nga temperatura.

* Këto të dhëna i referohen ujit të freskët (kimikisht të pastër). U uji i detit dendësia më e lartë vërehet në rreth 3 °C.

Kjo veti e veçantë e ujit ka një ndikim të madh në natyrën e shkëmbimit të nxehtësisë në rezervuarë. Gjatë ftohjes së ujit, fillimisht dendësia shtresat e sipërme rritet dhe ato zbresin. Por pasi ajri arrin një temperaturë prej 4 °C, ftohja e mëtejshme tashmë zvogëlon densitetin dhe shtresat e ftohta të ujit mbeten në sipërfaqe. Si rezultat, në rezervuarët e thellë, edhe në temperatura shumë të ulëta të ajrit, uji ka një temperaturë prej rreth 4 °C.

Vëllimi i trupave të lëngshëm dhe të ngurtë rritet në përpjesëtim të drejtë me rritjen e temperaturës. Një anomali zbulohet në ujë: dendësia e saj është maksimale në 4 °C.

§ 9.4. Kontabiliteti dhe përdorimi i zgjerimit termik të trupave në teknologji

Megjithëse dimensionet dhe vëllimet lineare të trupave ndryshojnë pak me ndryshimet e temperaturës, megjithatë ky ndryshim shpesh duhet të merret parasysh në praktikë; në të njëjtën kohë, ky fenomen përdoret gjerësisht në jetën e përditshme dhe në teknologji.

Duke marrë parasysh zgjerimin termik të trupave

Një ndryshim në madhësinë e trupave të ngurtë për shkak të zgjerimit termik çon në shfaqjen e forcave të mëdha elastike nëse trupat e tjerë parandalojnë këtë ndryshim në madhësi. Për shembull, një tra ure çeliku me një seksion kryq prej 100 cm2, kur nxehet nga -40 °C në dimër në +40 °C në verë, nëse mbështetësit pengojnë zgjatjen e tij, krijon presion mbi mbështetëset (tensionin) deri në 1,6 10 8 Pa, d.m.th. në mbështetëse me një forcë prej 1,6 10 6 N.

Vlerat e dhëna mund të merren nga ligji i Hooke dhe formula (9.2.1) për zgjerimin termik të trupave.

Sipas ligjit të Hukut, stresi mekanik
, Ku
- zgjatim relativ,a E- Moduli i Young. Sipas (9.2.1)
. Duke zëvendësuar këtë vlerë të zgjatjes relative në formulën e ligjit të Hukut, marrim

(9.4.1)

Çeliku ka modulin e Young E= 2,1 10 11 Pa, koeficienti i temperaturës së zgjerimit linear α 1 = 9 10 -6 K -1 . Duke i zëvendësuar këto të dhëna në shprehjen (9.4.1), marrim atë për Δ t = 80 °C stresi mekanik σ = 1,6 10 8 Pa.

Sepse S = 10 -2 m 2, pastaj forca F = σS = 1.6 10 6 N.

Për të demonstruar forcat që shfaqen kur një shufër metalike ftohet, mund të bëni eksperimentin e mëposhtëm. Le të ngrohim një shufër hekuri me një vrimë në fund në të cilën është futur një shufër gize (Fig. 9.5). Më pas e futim këtë shufër në një stendë metalike masive me brazda. Kur ftohet, shufra kontraktohet dhe të tilla forca të mëdha elasticiteti që thyhet shufra prej gize.

Zgjerimi termik i trupave duhet të merret parasysh gjatë projektimit të shumë strukturave. Duhet pasur kujdes për të siguruar që trupat të mund të zgjerohen ose tkurren lirisht ndërsa temperaturat ndryshojnë.

Për shembull, është e ndaluar të tërhiqen fort telat e telegrafit, si dhe telat e linjës së energjisë midis mbështetësve. Në verë, varja e telave është dukshëm më e madhe se në dimër.

Tubacionet e avullit metalik, si dhe tubat e ngrohjes së ujit, duhet të pajisen me kthesa (kompensues) në formë sythe (Fig. 9.6).

Sforcimet e brendshme mund të lindin kur një trup homogjen nxehet në mënyrë të pabarabartë. Për shembull, një shishe qelqi ose xhami e bërë nga qelqi i trashë mund të shpërthejë nëse derdhni ujë i nxehtë. Para së gjithash, pjesët e brendshme të enës në kontakt me ujin e nxehtë nxehen. Ato zgjerohen dhe bëjnë presion të madh në pjesët e jashtme të ftohta. Prandaj, mund të ndodhë shkatërrimi i anijes. Një gotë e hollë nuk shpërthen kur derdhet në të ujë i nxehtë, pasi pjesa e brendshme dhe e jashtme e saj nxehen po aq shpejt.

Xhami kuarc ka një koeficient shumë të ulët të temperaturës së zgjerimit linear. Xhami i tillë mund të përballojë ngrohjen ose ftohjen e pabarabartë pa plasaritje. Për shembull, uji i ftohtë mund të derdhet në një balonë qelqi kuarci të nxehtë, ndërsa një balonë e bërë nga qelqi i zakonshëm do të shpërthejë gjatë një eksperimenti të tillë.

Materialet e ndryshme që i nënshtrohen ngrohjes dhe ftohjes periodike duhet të bashkohen vetëm nëse dimensionet e tyre ndryshojnë në mënyrë të barabartë me ndryshimet e temperaturës. Kjo është veçanërisht e rëndësishme kur madhësive të mëdha produkteve. Për shembull, hekuri dhe betoni zgjerohen në mënyrë të barabartë kur nxehen. Kjo është arsyeja pse betoni i armuar është bërë i përhapur - llaç betoni i ngurtësuar derdhet në një rrjetë çeliku - armaturë (Fig. 9.7). Nëse hekuri dhe betoni do të zgjeroheshin ndryshe, atëherë si rezultat i luhatjeve të temperaturës ditore dhe vjetore, struktura e betonit të armuar së shpejti do të shembet.

Disa shembuj të tjerë. Përçuesit metalikë të bashkuar në cilindra xhami të llambave elektrike dhe radiollambave janë bërë nga një aliazh (hekur dhe nikel) që ka të njëjtin koeficient zgjerimi si xhami, përndryshe xhami do të plasaritet kur metali nxehet. Smalti i përdorur për të mbuluar enët dhe metali nga i cili janë bërë këto enë duhet të kenë të njëjtin koeficient të zgjerimit linear. Përndryshe, smalti do të shpërthejë kur enët e veshura me të nxehen dhe ftohen.

Forca të rëndësishme mund të zhvillohen edhe nga një lëng nëse nxehet në një enë të mbyllur që nuk lejon që lëngu të zgjerohet. Këto forca mund të çojnë në shkatërrimin e enëve që përmbajnë lëng. Prandaj, kjo veti e lëngut gjithashtu duhet të merret parasysh. Për shembull, sistemet e tubave të ngrohjes me ujë të nxehtë janë gjithmonë të pajisura me një rezervuar zgjerimi të lidhur në pjesën e sipërme të sistemit dhe të ekspozuar ndaj atmosferës. Kur uji nxehet në një sistem tubash, një pjesë e vogël e ujit kalon në rezervuarin e zgjerimit dhe kjo eliminon gjendjen e stresit të ujit dhe tubave. Për të njëjtën arsye, një transformator energjie i ftohur me vaj ka një rezervuar për zgjerimin e vajit në krye. Ndërsa temperatura rritet, niveli i vajit në rezervuar rritet, dhe ndërsa vaji ftohet, ai zvogëlohet.

Kur temperatura ndryshon, madhësia e lëndës së ngurtë ndryshon, e cila quhet zgjerim termik. Ka zgjerim termik linear dhe volumetrik. Këto procese karakterizohen nga koeficientët e zgjerimit termik (temperaturor): - koeficienti mesatar i zgjerimit termik linear, koeficienti mesatar i zgjerimit vëllimor. zgjerim termik.

PËRKUFIZIM

Koeficienti i zgjerimit termikështë një madhësi fizike që karakterizon ndryshimin e përmasave lineare të një trupi të ngurtë kur ndryshon temperatura e tij.

Zakonisht përdoret koeficienti mesatar linear i zgjerimit. Kjo është një karakteristikë e zgjerimit termik të një materiali.

Nëse gjatësia fillestare e trupit është e barabartë me , zgjatja e tij me një rritje të temperaturës së trupit me , atëherë përcaktohet me formulën:

Koeficienti linear i zgjatjes është një karakteristikë e zgjatjes relative (), e cila ndodh kur temperatura e trupit rritet me 1 K.

Me rritjen e temperaturës, vëllimi i lëndës së ngurtë rritet. Si përafrim i parë, mund të supozojmë se:

ku është vëllimi fillestar i trupit, është ndryshimi i temperaturës së trupit. Atëherë koeficienti i zgjerimit vëllimor të trupit është sasi fizike, që karakterizon ndryshimin relativ në vëllimin e një trupi (), i cili ndodh kur trupi nxehet me 1 K dhe presioni mbetet konstant. Përkufizimi matematik Koeficienti i zgjerimit vëllimor është formula:

Zgjerimi termik i një trupi të ngurtë shoqërohet me anharmoninë e dridhjeve termike të grimcave që përbëjnë rrjetën kristalore të trupit. Si rezultat i këtyre lëkundjeve, me rritjen e temperaturës së një trupi, rritet distanca e ekuilibrit midis grimcave fqinje të këtij trupi.

Kur vëllimi i një trupi ndryshon, dendësia e tij ndryshon:

ku është dendësia fillestare, është dendësia e substancës në temperaturën e re. Meqenëse sasia është ajo shprehja (4) ndonjëherë shkruhet si:

Koeficientët e zgjerimit termik varen nga substanca. NË rast i përgjithshëm ato do të varen nga temperatura. Koeficientët e zgjerimit termik konsiderohen të pavarur nga temperatura në një interval të vogël temperaturash.

Ka një sërë substancash që kanë një koeficient negativ të zgjerimit termik. Pra, me rritjen e temperaturës, materiale të tilla tkurren. Kjo zakonisht ndodh brenda një intervali të ngushtë të temperaturës. Ka substanca koeficienti i zgjerimit termik të të cilave është pothuajse e barabartë me zero rreth një diapazoni të caktuar të temperaturës.

Shprehja (3) përdoret jo vetëm për lëndët e ngurta, por edhe për lëngjet. Besohet se koeficienti i zgjerimit termik për lëngjet e pikave nuk ndryshon ndjeshëm me ndryshimet e temperaturës. Megjithatë, gjatë llogaritjes së sistemeve të ngrohjes merret parasysh.

Lidhja ndërmjet koeficientëve të zgjerimit termik

Njësitë

Njësia bazë SI për matjen e koeficientëve të zgjerimit termik është:

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

SHEMBULL 1

SHEMBULL 2

15.07.2012
Vetitë fizike të vajrave hidraulikë dhe ndikimi i tyre në karakteristikat e performancës

1. Viskoziteti, karakteristikat viskozitet-temperaturë
Viskoziteti është kriteri më i rëndësishëm për vlerësimin e aftësive mbajtëse të vajit hidraulik. Viskoziteti dallohet nga treguesit dinamikë dhe kinematikë.
Vajrat lubrifikues industrialë dhe vajrat hidraulikë klasifikohen sipas ISO Klasat e viskozitetit bazuar në viskozitetin e tyre kinematik, i cili nga ana e tij përshkruhet si raporti i viskozitetit dinamik ndaj densitetit. Temperatura e referencës është 40 °C. Njësia zyrtare e matjes ( St) për viskozitetin kinematik është m 2 / s, dhe në industrinë e rafinimit të naftës njësia matëse për viskozitetin kinematik është cSt(centistokes) ose mm 2 /s. Klasifikimi i viskozitetit ISO, DIN 51519 për industriale të lëngshme lubrifikantë përshkruan 18 klasa (klasa) të viskozitetit nga 2 deri në 1500 mm 2 / s në një temperaturë prej 40 °C. Çdo klasë përcaktohet nga viskoziteti mesatar i saj në 40 °C dhe me një devijim të lejuar prej ±10% nga kjo vlerë. Varësia viskozitet-temperaturë ka rëndësi të madhe për vajrat hidraulikë. Viskoziteti rritet ndjeshëm me uljen e temperaturës dhe zvogëlohet me rritjen e temperaturës. Në kuptimin praktik, kërkohet një viskozitet i pragut të lëngut (viskoziteti i lejueshëm në fillim, përafërsisht 800–2000 mm 2/s) për përdorim në pompa lloje të ndryshme. Viskoziteti minimal i lejuar në temperatura të larta përcaktohet nga fillimi i fazës së fërkimit kufitar. Viskoziteti minimal nuk duhet të jetë më i ulët se 7-10 mm 2 / s për të shmangur konsumimin e papranueshëm të pompave dhe motorëve. Lakoret në grafikët viskozitet-temperaturë përshkruajnë varësinë e viskozitetit të lëngjeve hidraulike nga temperatura. NË kushtet lineare V-T- kurbat janë hiperbolike. Me transformim matematikor këto B-T- kthesat mund të paraqiten si vija të drejta. Këto linja lejojnë përcaktimin e saktë të viskozitetit në një gamë të gjerë temperaturash. Indeksi i viskozitetit (VI) është një kriter B-T-varësitë, dhe V-T- kurba - gradient në grafik. Sa më e lartë të jetë VI e lëngut hidraulik, aq më i vogël është ndryshimi i viskozitetit me ndryshimin e temperaturës, d.m.th., aq më i sheshtë B-T- kurbë. Vajrat hidraulikë të bazuar në vajra minerale zakonisht kanë një VI natyral prej 95-100. Vajrat hidraulikë sintetikë të bazuar në esteret kanë një IV kufizuese prej 140-180, dhe poliglikolet kanë një IV natyrale prej 180-200 (Fig. 1)

Indeksi i viskozitetit mund të rritet gjithashtu duke përdorur aditivë (aditivë polimerë që duhet të jenë të qëndrueshëm në prerje) të quajtur përmirësues VI ose aditivë të viskozitetit. Vajrat hidraulikë të lartë VI sigurojnë nisje të lehtë, ulje të humbjes së performancës në temperatura të ulëta të ambientit dhe mbrojtje të përmirësuar të mbylljes dhe konsumimit në temperatura të larta funksionimi. Vajrat me indeks të lartë përmirësojnë efikasitetin e sistemit dhe zgjasin jetën e pjesëve dhe përbërësve që i nënshtrohen konsumit (sa më i lartë viskoziteti në temperaturat e funksionimit, aq më i mirë është faktori i volumit).

2. Varësia e viskozitetit nga presioni
Varësia e presionit të viskozitetit të lubrifikantit është përgjegjëse për aftësinë mbajtëse të filmit lubrifikant. Viskoziteti dinamik media të lëngshme rritet me rritjen e presionit. Më poshtë është një metodë për rregullimin e varësisë së viskozitetit dinamik nga presioni në një temperaturë konstante.
Varësia e viskozitetit nga presioni, përkatësisht rritja e viskozitetit me rritjen e presionit, ka ndikim pozitiv në ngarkesën specifike (për shembull, në kushineta), sepse viskoziteti i filmit lubrifikues rritet nën ndikimin e presionit të lartë të pjesshëm nga 0 në 2000 atm. Viskoziteti HFC lëngu rritet dy herë, vaji mineral - 30 herë, in HFD lëngje - 60 herë. Kjo shpjegon krahasimin afatshkurtër shërbimi i kushinetave të rulit, nëse janë të lubrifikuar ( HFA, HFC) vajra lubrifikues me bazë uji. Në Fig. 2. dhe 3 tregojnë varësinë e viskozitetit nga presioni për lëngje të ndryshme hidraulike.

Karakteristikat e viskozitetit-temperaturës mund të përshkruhen gjithashtu me një shprehje eksponenciale:

η = η ο · e α P ,

Ku η ο është viskoziteti dinamik në presionin atmosferik, α është koeficienti i marrëdhënies "viskozitet-presion", R- presion. Për HFCα = 3,5 · 10 -4 atm -1 ;
Për HFDα = 2,2·10 -3 atm -1; Për HLPα = 1,7·10 -3 atm -1

3. Dendësia
Humbjet e lëngjeve hidraulike në tubacione dhe në elementët e sistemit hidraulik janë drejtpërdrejt proporcionale me densitetin e lëngut. Për shembull, humbja e presionit është drejtpërdrejt proporcionale me densitetin:

Δ P= (ρ/2) ξ Me 2 ,

Ku ρ është densiteti i lëngut, ξ është koeficienti i tërheqjes, Meështë shpejtësia e rrjedhjes së lëngut, dhe Δ P- humbja e presionit.
Dendësia ρ është masa për njësi vëllimi të lëngut.

ρ = m/V(kg/m3).

Dendësia e lëngut hidraulik matet në një temperaturë prej 15 °C. Varet nga temperatura dhe presioni, pasi vëllimi i një lëngu rritet me rritjen e temperaturës. Kështu, ndryshimi në vëllimin e lëngut si rezultat i ngrohjes ndodh sipas ekuacionit

Δ V=V·β temp Δ T,

Çfarë çon në një ndryshim në densitet:

Δρ = ρ·β temp Δ T.

Në kushte hidrostatike në temperatura nga -5 deri në +150 °C, mjafton të përdoret formula lineare ndaj ekuacionit të mësipërm. Koeficienti i zgjerimit vëllimor termik β temp mund të zbatohet për të gjitha llojet e lëngjeve hidraulike.

Meqenëse koeficienti i zgjerimit termik të vajrave minerale është afërsisht 7 10 -4 K-1, vëllimi i lëngut hidraulik rritet me 0,7% nëse temperatura e tij rritet me 10 °C. Në Fig. Figura 5 tregon varësinë e vëllimit të lëngjeve hidraulike nga temperatura.

Marrëdhënia densitet-presion i lëngjeve hidraulike gjithashtu duhet të përfshihet në vlerësimin hidrostatik, pasi kompresueshmëria e lëngjeve ndikon negativisht në karakteristikat e tyre dinamike. Varësia e densitetit nga presioni mund të lexohet thjesht nga kthesat përkatëse (Fig. 6).

4. Ngjeshshmëria
Ngjeshshmëria e lëngjeve hidraulike të bazuara në vajra minerale varet nga temperatura dhe presioni. Në presione deri në 400 atm dhe temperatura deri në 70 °C, të cilat janë kufijtë për sistemet industriale, kompresueshmëria është e rëndësishme për sistemin. Lëngjet hidraulike të përdorura në shumicën e sistemeve hidraulike mund të konsiderohen të pakompresueshëm. Sidoqoftë, në presionet nga 1000 në 10,000 atm, mund të vërehen ndryshime në kompresueshmërinë e mediumit. Ngjeshshmëria shprehet me koeficient β ose modul M(Fig. 7, M = TE).

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

Ndryshimi në vëllim mund të përcaktohet duke përdorur ekuacionin

Δ V=V · β( P max - R fillim)

Ku Δ V- ndryshimi i vëllimit; R max-presioni maksimal; R fillimi - presioni fillestar.

5. Tretshmëria në gaz, kavitacioni
Ajri dhe gazrat e tjerë mund të treten në lëngje. Lëngu mund të thithë gaz deri në pikën e ngopjes. Kjo nuk duhet të ndikojë negativisht në performancën e lëngut. Tretshmëria e një gazi në një lëng varet nga përbërësit bazë të llojit të gazit, presionit dhe temperaturës. Në presione deri në ≈300 atm. Tretshmëria e një gazi është proporcionale me presionin dhe ndjek ligjin e Henrit.

V G= V F·α V · P/P o,

Ku VG- vëllimi i gazit të tretur; V F është vëllimi i lëngut, R o - Presioni i atmosferës, P- presioni i lëngut; α V është koeficienti i shpërndarjes së Bunsenit (1,013 mbar, 20 °C).
Raporti i Bunsenit në shkallë të lartë varet nga lëngu bazë dhe tregon se sa (%) gaz është tretur në njësi vëllimi të lëngut kushte normale. Gazi i tretur mund të lirohet nga lëngu hidraulik me presion të ulët statik ( shpejtësi e lartë rrjedhin dhe tension të lartë zhvendosje) derisa të arrihet pikë e re ngopje. Shpejtësia me të cilën një gaz largohet nga një lëng është zakonisht më e madhe se shpejtësia me të cilën gazi përthithet nga lëngu. Gazi që lë lëngun në formën e flluskave ndryshon kompresueshmërinë e lëngut në mënyrë të ngjashme me flluskat e ajrit. Edhe me presione të ulëta një sasi të vogël të ajri mund të zvogëlojë ndjeshëm moskompresueshmërinë e lëngut. Në sistemet e lëvizshme me një shkallë të lartë të qarkullimit të lëngjeve, përmbajtja e ajrit të patretur mund të arrijë vlerat deri në 5%. Ky ajër i patretur ka një efekt shumë negativ në karakteristikat e performancës, kapaciteti mbajtës dhe dinamika e sistemit (shih seksionin 6 - deaerimi dhe seksioni 7 - shkumëzimi). Meqenëse kompresueshmëria e lëngjeve në sisteme zakonisht ndodh shumë shpejt, flluskat e ajrit mund të nxehen papritur në temperaturë të lartë(ngjeshja adiabatike). Në raste ekstreme, temperatura e djegies së lëngut mund të arrihet dhe mund të ndodhin efekte mikrodizel.
Flluskat e gazit gjithashtu mund të shpërthejnë në pompa për shkak të ngjeshjes, gjë që mund të çojë në dëmtime për shkak të erozionit (ndonjëherë quhet kavitacion ose pseudo-kavitacion). Situata mund të përkeqësohet nëse në lëng formohen flluska avulli. Kështu, kavitacioni ndodh kur presioni bie nën tretshmërinë e gazit ose nën presion avujt e ngopur lëngjeve.
Kavitacioni ndodh kryesisht në sistemet e hapura me një vëllim konstant, domethënë, rreziku i këtij fenomeni është i rëndësishëm për qarqet dhe pompat e hyrjes dhe daljes. Shkaqet e tij mund të jenë presioni absolut shumë i ulët si rezultat i humbjeve të shpejtësisë së rrjedhës në ngushtim prerje tërthore, në filtra, kolektorë dhe valvulat e mbytjes, për shkak të presionit të tepërt të hyrjes ose humbjes së presionit për shkak të viskozitetit të tepërt të lëngut. Kavitacioni mund të çojë në erozion të pompës, reduktim të efikasitetit, majat e presionit dhe zhurmë të tepërt.
Ky fenomen mund të ndikojë negativisht në qëndrueshmërinë e rregullatorëve të mbytjes dhe të shkaktojë shkumë në kontejnerë nëse përzierja e lëngshme-ujë kthehet në enë me presion atmosferik.

6. Deajrimi
Kur lëngjet hidraulike kthehen në rezervuarë, rrjedha e lëngut mund të bartë ajrin me vete. Kjo mund të ndodhë për shkak të rrjedhjeve në tubacione gjatë shtrëngimit dhe vakumit të pjesshëm. Turbulenca në rezervuar ose kavitacioni lokal tregon formimin e flluskave të ajrit në lëng.
Ajri i bllokuar duhet të lëshohet në sipërfaqen e lëngut, përndryshe, nëse hyn në pompë, mund të shkaktojë dëmtim të komponentëve të tjerë të sistemit. Shpejtësia me të cilën flluskat e ajrit ngrihen në sipërfaqe varet nga diametri i flluskave, viskoziteti i lëngut dhe dendësia dhe cilësia e vajit bazë. Sa më e lartë të jetë cilësia dhe pastërtia e vajit bazë, aq më shpejt ndodh deaerimi. Vajrat me viskozitet të ulët në përgjithësi ajrosen më shpejt se vajrat bazë me viskozitet të lartë. Kjo është për shkak të shkallës me të cilën ngrihen flluskat.

C = (ρ FL -ρ L )Χ/η,

Ku ρ FL- dendësia e lëngut; ρ L- dendësia e ajrit; η - viskoziteti dinamik; X është një konstante në varësi të densitetit dhe viskozitetit të lëngut.
Sistemet duhet të projektohen në mënyrë që ajri të mos hyjë në lëng dhe, nëse hyn, flluskat e ajrit të futura mund të dalin lehtësisht. Zonat kritike janë rezervuarët, të cilët duhet të pajisen me pengesa dhe deflektorë ajri, si dhe konfigurimi i tubacioneve dhe qarqeve. Aditivët nuk mund të kenë një efekt pozitiv në vetitë e deaerimit të lëngjeve hidraulike. Surfaktantët (veçanërisht aditivët kundër shkumës me bazë silikoni) dhe ndotësit (të tilla si yndyrat dhe frenuesit e korrozionit) ndikojnë negativisht në karakteristikat e çlirimit të vajrave hidraulikë. Vajrat minerale në përgjithësi kanë veti më të mira të çlirimit të ajrit sesa lëngjet që rezistojnë zjarrin. Vetitë e deaerimit HPLD lëngu hidraulik mund të jetë i krahasueshëm me vetitë e lëngjeve hidraulike HLP.
Një test për të përcaktuar vetitë e deaerimit përshkruhet në standard DIN 51 381. Kjo metodë përfshin injektimin e ajrit në vaj. Numri i deaerimit është koha që i duhet ajrit (minus 0,2%) për të lënë një lëng në një temperaturë prej 50 °C në kushte të specifikuara.
Përqindja e ajrit të shpërndarë përcaktohet duke matur densitetin e përzierjes vaj-ajër.

7. Shkumë
Shkuma sipërfaqësore ndodh kur shkalla e deaerimit është më e lartë se shkalla me të cilën flluska të ajrit shpërthejnë në sipërfaqen e lëngut, domethënë kur formohen më shumë flluska sesa shkatërrohen. Në rastin më të keq, kjo shkumë mund të nxirret me forcë nga rezervuari përmes vrimave ose të futet në pompë. Aditivët kundër shkumës me bazë silikoni ose pa silikon mund të përshpejtojnë prishjen e flluskave duke reduktuar tensioni sipërfaqësor shkumë. Ato gjithashtu ndikojnë negativisht në vetitë e deaerimit të lëngut, gjë që mund të shkaktojë probleme me kompresueshmërinë dhe kavitacion. Prandaj, aditivët kundër shkumës përdoren në përqendrime shumë të ulëta (≈ 0,001%). Përqendrimi i aditivit kundër shkumës mund të ulet në mënyrë progresive si rezultat i plakjes dhe depozitimit në sipërfaqet metalike dhe problemet e shkumëzimit shpesh lindin kur përdoren lëngje të vjetra, tashmë të përdorura. Futja e mëvonshme e një aditivi kundër shkumës duhet të kryhet vetëm pas konsultimit me prodhuesin e lëngut hidraulik.
Vëllimi i shkumës së formuar në sipërfaqen e lëngut matet me kalimin e kohës (menjëherë, pas 10 minutash) dhe në temperatura të ndryshme(25 dhe 95 °C). Surfaktantët, detergjentët ose shpërndarësit, ndotësit si yndyrat, frenuesit e korrozionit, agjentët e pastrimit, lëngjet prerëse, nënproduktet e oksidimit, etj. mund të ndikojnë negativisht në efektivitetin e aditivëve kundër shkumës.

8. Demulsifikimi
Demulsifikimi është aftësia e një lëngu hidraulik për të zmbrapsur ujin e futur. Uji mund të hyjë në lëngun hidraulik përmes rrjedhjeve të shkëmbyesit të nxehtësisë, ujit të kondensuar në rezervuarë për shkak të ndryshimeve të rëndësishme në nivelet e vajit, filtrimit të dobët, ndotjes së ujit për shkak të vulave të gabuara dhe kushteve ekstreme mjedisore. Uji në lëngun hidraulik mund të shkaktojë korrozion, kavitacion në pompa, të rrisë fërkimin dhe konsumimin dhe të përshpejtojë ndarjen e elastomerëve dhe plastikës. Uji i lirë duhet të hiqet nga kontejnerët e lëngut hidraulik sa më shpejt që të jetë e mundur përmes valvulave të kullimit. Ndotja me ftohës të tretshëm në ujë, veçanërisht në veglat e makinerive, mund të shkaktojë formimin e mbetjeve ngjitëse pas avullimit të ujit. Kjo mund të shkaktojë probleme në pompa, valvola dhe cilindra. Lëngu hidraulik duhet të largojë shpejt dhe plotësisht ujin që ka hyrë në të. Demulsifikimi përcaktohet nga DIN 51,599, por kjo metodë nuk është e zbatueshme për lëngjet hidraulike që përmbajnë detergjent-dispersant ( DD) aditivë. Demulsifikimi është koha që duhet për të ndarë përzierjet e vajit dhe ujit. Parametrat e demulsifikimit janë:
. viskozitet deri në 95 mm 2/s në 40 °C; temperatura e provës 54 °C;
. viskozitet > 95 mm 2/s; temperatura 82 °C.
Në vajrat hidraulikë që përmbajnë DD aditivët, uji, ndotësit e lëngshëm dhe të ngurtë mbahen në pezullim. Ato mund të hiqen duke përdorur sisteme të përshtatshme filtri pa përdorur funksionin hidraulik të makinës, duke përjashtuar ndikim negativ te lëngu hidraulik. Kjo është arsyeja pse DD Lëngjet hidraulike përdoren shpesh në veglat e makinerive hidrostatike dhe sistemet hidraulike të lëvizshme.
Për makineritë me shpejtësi të lartë të qarkullimit, të cilat kërkojnë disponueshmëri të vazhdueshme dhe janë vazhdimisht të ekspozuara ndaj rrezikut të ujit dhe ndotësve të tjerë, përdorimi i lëngjeve hidraulike të pastrimit është një fushë primare. Lëngjet hidraulike me veti demulsifikuese rekomandohen për përdorim në dyqanet e prodhimit të çelikut dhe rrotullimit, ku ka vëllime të mëdha uji dhe një shkallë e ulët e qarkullimit lejon ndarjen e emulsioneve në rezervuar. Karakteristikat demulsifikuese në formë të modifikuar përdoren për të përcaktuar përputhshmërinë e pajisjeve me vajrat hidraulikë. Plakja e lëngut hidraulik ndikon negativisht në vetitë demulsifikuese.

9. Pika e derdhjes
Pika e derdhjes është temperatura më e ulët në të cilën një lëng është ende i lëngshëm. Një mostër e lëngut ftohet sistematikisht dhe testohet për rrjedhshmëri me një ulje të temperaturës çdo 3 °C. Parametrat si pika e derdhjes dhe viskoziteti kufizues përcaktojnë më shumë temperaturë të ulët, në të cilin është i mundur përdorimi normal i vajit.

10. Korrozioni i bakrit (prova e pllakës së bakrit)
Bakri dhe materialet që përmbajnë bakër përdoren shpesh në sistemet hidraulike. Materiale të tilla si bronzi, bronzi i derdhur ose bronzi i sinterizuar gjenden në elementet mbajtëse, udhëzuesit ose njësitë e kontrollit, rrëshqitësit, pompat hidraulike dhe motorët. Tubat e bakrit përdoren në sistemet e ftohjes. Korrozioni i bakrit mund të çojë në dështim të të gjithë sistemit hidraulik, kështu që testi i korrozionit të shiritit të bakrit kryhet për të siguruar informacion në lidhje me gërryerjen e lëngjeve bazë dhe aditivëve të materialeve që përmbajnë bakër. Metoda e provës për gërryerjen e lëngjeve hidraulike me bazë minerale, d.m.th., lëngjeve të biodegradueshme, në lidhje me metalet me ngjyra njihet si metoda Linde (një metodë e shqyrtimit për testimin e vajrave të biodegradueshëm për gërryerje në lidhje me lidhjet e bakrit) (SAE Buletini Teknik 981516, Prill 1998), i njohur edhe si VDMA 24570 (VDMA 24570 - lëngje hidraulike të biodegradueshme - efekt në lidhjet me ngjyra 03-1999 në gjermanisht).
Sipas standardit DIN 51 759, korrozioni në pllakën e bakrit mund të jetë në formën e çngjyrosjes ose formimit të flakëve. Pllaka bluarëse e bakrit është zhytur në lëngun e provës për koha e caktuar në një temperaturë të caktuar. Vajrat hidraulikë dhe lubrifikues zakonisht testohen në një temperaturë prej 100 °C. Shkalla e korrozionit vlerësohet në pika:
1 - ndryshim i lehtë i ngjyrës;
2 - ndryshim i moderuar i ngjyrës;
3 - ndryshim i fortë i ngjyrës;
4 - korrozioni (errësim).

11. Përmbajtja e ujit (metoda Karl Fischer)
Nëse uji hyn në një sistem hidraulik pjesërisht i shpërndarë imët deri në pikën që depërton në fazën e vajit, atëherë në varësi të densitetit të lëngut hidraulik, uji mund të lirohet edhe nga faza e vajit. Kjo mundësi duhet të merret parasysh gjatë marrjes së mostrave për të përcaktuar përmbajtjen e ujit.
Përcaktimi i përmbajtjes së ujit në mg/kg (masë) me metodën Karl Fischer përfshin futjen e një solucioni Karl Fischer përmes titrimit të drejtpërdrejtë ose të tërthortë.

12. Rezistenca ndaj plakjes (metoda Baader)
Kjo është një përpjekje për të përsëritur studimin e efekteve të ajrit, temperaturës dhe oksigjenit në lëngjet hidraulike në kushtet laboratorike. Është bërë një përpjekje për të përshpejtuar artificialisht plakjen e vajrave hidraulikë duke ngritur temperaturat mbi nivele aplikim praktik, si dhe nivelet e oksigjenit në prani të katalizatorëve metalikë. Rritja e viskozitetit dhe rritja e numrit të acidit (acid i lirë) regjistrohen dhe vlerësohen. Rezultatet e testeve laboratorike përkthehen në kushte praktike. Metoda e Baader është mënyrë praktike testimi i plakjes së vajrave hidraulikë dhe lubrifikues.
Për një periudhë të caktuar kohe, mostrat plaken në një temperaturë të caktuar dhe presion të rrjedhës së ajrit, ndërsa zhyten periodikisht një spirale bakri në vaj, i cili vepron si një përshpejtues oksidimi. Në përputhje me DIN 51 554-3 C, CL Dhe CLP lëngjeve dhe H.L., HLP, NM Vajrat hidraulikë testohen për qëndrueshmëri oksiduese në një temperaturë prej 95 °C. Numri i saponifikimit shprehet në mg KOH/g.

13. Rezistenca ndaj plakjes (metoda TOST)
Stabiliteti oksidativ i vajrave të turbinave me avull dhe vajrave hidraulikë që përmbajnë aditivë përcaktohet në përputhje me DIN 51 587. Metoda TOSTështë përdorur për shumë vite për të testuar vajrat e turbinave dhe lëngjet hidraulike të bazuara në vajra minerale. Në formë të modifikuar (pa ujë) të thatë TOST Metoda përdoret për të përcaktuar rezistencën oksiduese të vajrave hidraulikë me bazë esteri.
Plakja e vajrave lubrifikues karakterizohet nga një rritje e numrit të acidit kur vaji ekspozohet ndaj oksigjenit, ujit, çelikut dhe bakrit për një maksimum prej 1000 orësh në 95°C (kurba e neutralizimit të plakjes). Rritja maksimale e lejuar e numrit të acidit është 2 mg KOH/g pas 1000 orësh.

14. Numri i acidit (numri i neutralizimit)
Numri acid i vajit hidraulik rritet si rezultat i plakjes, mbinxehjes ose oksidimit. Produktet e plakjes që rezultojnë mund të kenë një efekt agresiv në pompat dhe kushinetat e sistemit hidraulik. Prandaj, numri i acidit është një kriter i rëndësishëm për vlerësimin e gjendjes së një lëngu hidraulik.
Numri i acidit tregon sasinë e substancave acidike ose alkaline në vajin lubrifikues. Acidet në vajrat minerale mund të sulmojnë materialet e sistemit hidraulik. Përmbajtja e lartë e acidit është e padëshirueshme pasi mund të rezultojë nga oksidimi.

15. Vetitë mbrojtëse antioksiduese ndaj çelikut/metaleve me ngjyra
Vetitë antioksiduese të turbinave dhe vajrave hidraulikë që përmbajnë aditivë në lidhje me çelikun/metalet me ngjyra përcaktohen në përputhje me standardin DIN 51 585.
Lëngjet hidraulike shpesh përmbajnë ujë të shpërndarë, të tretur ose të lirë, kështu që lëngu hidraulik duhet të sigurojë mbrojtje ndaj korrozionit për të gjitha pjesët e lagura në të gjitha kushtet e funksionimit, duke përfshirë ndotjen e ujit. Kjo metodë e provës përcakton performancën e aditivëve kundër korrozionit në një sërë kushtesh të ndryshme funksionimi.
Vaji i provës përzihet me ujë të distiluar (metoda A) ose me ujë artificial të detit (metoda B), duke e trazuar vazhdimisht (për 24 orë në një temperaturë prej 60 ° C) me një shufër çeliku të zhytur në përzierje. Më pas, shufra e çelikut ekzaminohet për korrozion. Rezultatet na lejojnë të vlerësojmë anti-korrozionin vetitë mbrojtëse vajra në lidhje me përbërësit e çelikut në kontakt me ujin ose avujt e ujit:
Shkalla e korrozionit 0 do të thotë pa korrozioni,
shkalla 1 - korrozioni i vogël;
shkalla 2 - korrozioni i moderuar;
shkalla 3 - korrozioni i rëndë.

16. Vetitë kundër konsumimit (makinë me katër top Guaskë; VKA, DIN 51350)
Makinë me katër topa të kompanisë Guaskë shërben për matjen e vetive kundër konsumimit dhe presionit ekstrem të lëngjeve hidraulike. Kapaciteti mbajtës i lëngjeve hidraulike testohet në kushtet e fërkimit kufitar. Metoda përdoret për të përcaktuar vlerat për vajrat lubrifikues me aditivë që mund të përballojnë presionin e lartë në kushtet e fërkimit kufitar midis sipërfaqeve rrëshqitëse. Vaji lubrifikues testohet në një aparat me katër topa, i cili përbëhet nga një top (qendror) rrotullues dhe tre topa të palëvizshëm të vendosur në një unazë. Në kushte konstante të provës dhe me një kohëzgjatje të caktuar, matet diametri i pjesës së kontaktit në tre toptha të palëvizshëm ose ngarkesa në një top rrotullues, i cili mund të rritet deri në saldimin me tre topat e mbetur.

17. Qëndrueshmëria në prerje e vajrave lubrifikues që përmbajnë polimere
Për të përmirësuar karakteristikat e viskozitetit-temperaturës, polimeret futen në vajrat lubrifikues dhe përdoren si aditivë që përmirësojnë indeksin e viskozitetit. Ndërsa rriteni peshë molekulare këto substanca bëhen gjithnjë e më të ndjeshme ndaj stresit mekanik, për shembull ndaj atyre që ekzistojnë midis pistonit dhe cilindrit të tij. Për të vlerësuar qëndrueshmërinë në prerje të vajrave në kushte të ndryshme Ka disa metoda testimi:
DIN 5350-6, metoda me katër topa, DIN 5354-3,FZG metodë dhe DIN 51 382, ​​metoda e injektimit të karburantit me naftë.
Reduktimi i viskozitetit relativ për shkak të prerjes pas një prove 20-orëshe DIN 5350-6 (Përcaktimi i qëndrueshmërisë në prerje të vajrave lubrifikues që përmbajnë polimerë të përdorur për kushinetat me rul të konik) zbatohet në përputhje me DIN 51 524-3 (2006); Rekomandohet një reduktim i viskozitetit për shkak të prerjes me më pak se 15%.

18. Provat mekanike të lëngjeve hidraulike në pompat me fletë rrotulluese ( DIN 51 389-2)
Testimi në një pompë Vickers dhe pompa nga prodhues të tjerë lejon një vlerësim real të performancës së lëngjeve hidraulike. Megjithatë, metodat alternative të testimit janë aktualisht në zhvillim e sipër (në veçanti, DGMK 514 - provat mekanike të lëngjeve hidraulike).
Metoda Vickers përdoret për të përcaktuar vetitë kundër konsumit të lëngjeve hidraulike në një pompë me fletë rrotulluese në vlerat e dhëna temperatura dhe presioni (140 atm, 250 orë, viskoziteti i lëngut të punës 13 mm 2 / s në ndryshim të temperaturës). Në fund të provës, inspektoni unazat dhe krahët për konsum ( Vickers V-104ME 10 ose Vickers V-105ME 10). Vlerat maksimale të lejueshme të konsumit:< 120 мг для кольца и < 30 мг для крыльев.

19. Vetitë kundër konsumimit (provë në ingranazhe FZG qëndrim; DIN 534-1i-2)
Lëngjet hidraulike, veçanërisht notat me viskozitet të lartë, përdoren si vajra hidraulikë dhe lubrifikues në sistemet e kombinuara. Viskoziteti dinamik është faktori kryesor në performancën kundër konsumit në mënyrën e lubrifikimit hidrodinamik. Me shpejtësi të ulët rrëshqitjeje ose presione të larta në kushtet e fërkimit kufitar veti kundër konsumit lëngjet varen nga aditivët e përdorur (formimi i një shtrese reaktive). Këto kushtet kufitare riprodhohet kur testohet për FZG qëndrojnë.
Kjo metodë përdoret kryesisht për të përcaktuar karakteristikat kufitare të lubrifikantëve. Disa ingranazhe, që rrotullohen me një shpejtësi të caktuar, lubrifikohen me spërkatje ose atomizimin e vajit, temperatura fillestare e të cilit regjistrohet. Ngarkesa në këmbët e dhëmbëve rritet gradualisht dhe karakteristikat regjistrohen pamjen dhëmbët e këmbëve. Kjo procedurë përsëritet deri në fazën e fundit të 12-të të ngarkesës: presioni Hertzian në fazën e 10-të të ngarkesës në brezin e rrjetës është 1,539 N/mm2; në fazën 11 - 1,691 N/mm 2; në fazën e 12-të - 1,841 N/mm 2. Temperatura fillestare në fazën 4 është 90 °C, shpejtësia periferike është 8.3 m/s, temperatura kufizuese nuk është përcaktuar; përdoret gjeometria e ingranazhit A.
Faza e dështimit të ngarkesës përcaktohet nga DIN 51 524-2. Për rezultat pozitiv duhet të jetë së paku niveli 10. Lëngje hidraulike që plotësojnë kërkesat ISO VG 46, të cilat nuk përmbajnë aditivë kundër konsumit, zakonisht arrijnë fazën e ngarkesës 6 (≈ 929 N/mm2). Lëngjet hidraulike që përmbajnë zink zakonisht arrijnë të paktën fazën 10-11 të ngarkesës përpara dështimit. E ashtuquajtura pa zink ZAF lëngjet hidraulike mund të përballojnë ngarkesën në fazën 12 ose më të lartë.

Roman Maslov.
Bazuar në materiale nga botime të huaja.