Hangi sıvı en yüksek sıcaklık genleşme katsayısına sahiptir? Hacim genişleme katsayısı

Sıcaklık katsayısına benzer doğrusal genişleme girilebilir ve uygulanabilir sıcaklık katsayısı hacimsel genleşme, sıcaklığı değiştiğinde bir cismin hacmindeki değişimin bir özelliğidir. Bu durumda hacimdeki artışın, çok fazla değişmiyorsa sıcaklıktaki değişiklikle orantılı olarak değerlendirilebileceği deneysel olarak tespit edilmiştir. büyük miktar. Hacimsel genleşme katsayısı farklı şekillerde belirlenebilir; tek bir tanım yoktur. Ortak bir tanım:

TANIM

Cismin başlangıç ​​sıcaklığındaki hacmini (t) V, son sıcaklıktaki cismin hacmini, sıcaklıktaki cismin hacmini V olarak gösterelim. hacimsel genleşme katsayısı bunu bir formül olarak tanımlayalım:

Katılar ve sıvılar sıcaklık arttıkça hacimlerini biraz arttırırlar, bu nedenle bir sıcaklıktaki "normal hacim" () olarak adlandırılan değer, başka bir sıcaklıktaki hacimden önemli ölçüde farklı değildir. Bu nedenle, ifade (1)'de V ile değiştirilir, bu da şu sonucu verir:

Gazlar için termal genleşmenin farklı olduğu ve "normal" hacmin V ile değiştirilmesinin yalnızca küçük sıcaklık aralıkları için mümkün olduğu unutulmamalıdır.

Hacim genleşme katsayısı ve vücut hacmi

Hacimsel genleşme katsayısını kullanarak, başlangıçtaki hacim ve sıcaklık artışı biliniyorsa bir cismin hacmini hesaplamanıza olanak tanıyan bir formül yazabilirsiniz:

Nerede . İfade () hacimsel genişleme binom olarak adlandırılır.

Termal genleşme katı cisim, onu oluşturan parçacıkların termal titreşimlerinin uyumsuzluğu ile ilişkilidir. kristal kafes bedenler. Bu salınımlar sonucunda bir cismin sıcaklığı arttıkça bu cismin komşu parçacıkları arasındaki denge mesafesi artar.

Hacim genleşme katsayısı ve maddenin yoğunluğu

Eğer sabit kütle Bir cismin hacmi değiştiğinde, bu onun maddesinin yoğunluğunda da bir değişikliğe yol açar:

başlangıç ​​yoğunluğu nerede, maddenin yeni sıcaklıktaki yoğunluğudur. Miktar olduğundan ifade (4) bazen şu şekilde yazılır:

Formül (3)-(5) bir cismi ısıtırken ve soğuturken kullanılabilir.

Hacimsel ve doğrusal termal genleşme katsayıları arasındaki ilişki

Ölçü birimleri

Termal genleşme katsayısını ölçmek için temel SI birimi:

Problem çözme örnekleri

ÖRNEK 1

Egzersiz yapmak	Odada bulunan cıva barometresi, odadaki sıcaklığın sabit ve t = 37 o C'ye eşit olması durumunda hangi basıncı gösterir. Cıvanın hacimsel genleşme katsayısı eşittir. Camın genleşmesi ihmal edilebilir.
Çözüm	Barometredeki gerçek cıva hacmi, aşağıdaki ifadeye göre bulunabilecek V değeri olacaktır: normal atmosfer basıncında cıvanın hacmi nerede ve sıcaklık. Odanın sıcaklığı değişmediğinden Boyle-Mariotte yasasını kullanarak şunu yazabiliriz: Hesaplamalara geçelim:
Cevap	Pa

ÖRNEK 2

Bildiğimiz gibi bir sıvının parçacıkları arasındaki bağlar, bir katının molekülleri arasındaki bağlara göre daha zayıftır. Bu nedenle aynı ısıtma ile sıvıların genleşmesi beklenmelidir. daha büyük ölçüde katılardan daha. Bu aslında deneyimle doğrulanmıştır.

Dar ve uzun boyunlu bir şişeyi boynunun yarısına kadar renkli sıvıyla (su veya daha iyisi gazyağı) doldurun ve sıvı seviyesini lastik bir halkayla işaretleyin. Bundan sonra şişeyi sıcak su dolu bir kaba indirin. İlk olarak, şişenin boynundaki sıvı seviyesinde bir azalma görülecek ve daha sonra seviye yükselmeye başlayacak ve ilk seviyenin önemli ölçüde üzerine çıkacaktır. Bu, kabın önce ısınması ve hacminin artmasıyla açıklanmaktadır. Bu nedenle sıvı seviyesi düşer. Daha sonra sıvı ısıtılır. Genişleyerek sadece kabın artan hacmini doldurmakla kalmaz, aynı zamanda bu hacmi önemli ölçüde aşar. Bu nedenle sıvılar katılara göre daha fazla genleşir.

Sıvıların hacimsel genleşmesinin sıcaklık katsayıları hacimsel genleşme katsayılarından önemli ölçüde daha yüksektir katılar; 10 -3 K -1 değerine ulaşabilirler.

Bir sıvı, içinde bulunduğu kabı ısıtmadan ısıtılamaz. Bu nedenle, kabın genleşmesi sıvının hacmindeki görünür artışı olduğundan az tahmin ettiğinden, kaptaki sıvının gerçek genleşmesini gözlemleyemeyiz. Ancak camın ve diğer katıların hacimsel genleşme katsayısı genellikle sıvının hacimsel genleşme katsayısından çok daha azdır ve çok doğru olmayan ölçümlerle kabın hacmindeki artış ihmal edilebilir.

Su genleşmesinin özellikleri

Dünyadaki en yaygın sıvı olan su, onu diğer sıvılardan ayıran özel özelliklere sahiptir. Su 0°C'den 4°C'ye ısıtıldığında hacmi artmaz ancak azalır. Sadece 4 °C'den itibaren ısıtıldığında suyun hacmi artmaya başlar. Bu nedenle 4 °C'de suyun hacmi minimum, yoğunluğu ise maksimumdur*. Şekil 9.4 su yoğunluğunun sıcaklığa yaklaşık bağımlılığını göstermektedir.

* Bu veriler tatlı (kimyasal olarak saf) su için geçerlidir. Deniz suyu yaklaşık 3 °C'de en yüksek yoğunluğa sahiptir.

Suyun bu özel özelliği, rezervuarlardaki ısı alışverişinin doğası üzerinde büyük etkiye sahiptir. Suyu soğuturken başlangıçta yoğunluk üst katmanlar artar ve düşerler. Ancak hava 4 °C sıcaklığa ulaştıktan sonra daha fazla soğutma yoğunluğu azaltır ve yüzeyde soğuk su katmanları kalır. Sonuç olarak, derin rezervuarlarda, çok düşük hava sıcaklıklarında bile suyun sıcaklığı yaklaşık 4 °C'dir.

Sıvı ve katı cisimlerin hacmi sıcaklığın artmasıyla doğru orantılı olarak artar. Suda bir anormallik tespit edildi: yoğunluğu maksimum 4°C.

§ 9.4. Teknolojide cisimlerin termal genleşmesinin muhasebesi ve kullanımı

Her ne kadar cisimlerin doğrusal boyutları ve hacimleri sıcaklık değişimleriyle çok az değişse de, yine de bu değişimin pratikte sıklıkla dikkate alınması gerekir; Aynı zamanda bu olgu günlük yaşamda ve teknolojide de yaygın olarak kullanılmaktadır.

Gövdelerin termal genleşmesini dikkate alarak

Isıl genleşme nedeniyle katıların boyutunda meydana gelen bir değişiklik, eğer diğer cisimler bu boyut değişikliğini önlüyorsa, çok büyük elastik kuvvetlerin ortaya çıkmasına neden olur. Örneğin 100 cm2 kesitli bir çelik köprü kirişi, kışın -40 °C'den yazın +40 °C'ye ısıtıldığında, mesnetlerin uzamasını engellemesi durumunda mesnetler üzerinde 100.000 m'ye kadar basınç (gerilme) oluşturur. 1,6 10 8 Pa, yani 1,6 10 6 N kuvvete sahip desteklerde.

Verilen değerler Hooke kanunundan ve cisimlerin ısıl genleşmesi için formül (9.2.1)'den elde edilebilir.

Hooke kanununa göre mekanik stres
,Nerede
- bağıl uzama,a e- Young modülü. (9.2.1)'e göre
. Bu bağıl uzama değerini Hooke yasası formülüne koyarsak, şunu elde ederiz:

(9.4.1)

Çelik Young modülüne sahiptir e= 2,1 10 11 Pa, doğrusal genleşmenin sıcaklık katsayısı α 1 = 9 10 -6 K -1 . Bu verileri ifade (9.4.1)'de yerine koyarak bunu Δ için elde ederiz. T = 80 °C mekanik gerilim σ = 1,6 10 8 Pa.

Çünkü S = 10 -2 m 2, o zaman kuvvet F = σS = 1,6 10 6 N.

Bir metal çubuk soğuduğunda ortaya çıkan kuvvetleri göstermek için aşağıdaki deneyi yapabilirsiniz. Ucunda bir dökme demir çubuğun yerleştirildiği bir delik bulunan bir demir çubuğu ısıtalım (Şekil 9.5). Daha sonra bu çubuğu oluklu masif metal bir standın içine yerleştiriyoruz. Çubuk soğuduğunda büzülür ve bu şekilde büyük güçler Dökme demir çubuğun kırıldığı esneklik.

Birçok yapı tasarlanırken gövdelerin termal genleşmesi dikkate alınmalıdır. Sıcaklık değiştikçe cisimlerin serbestçe genişleyebilmesini veya büzülebilmesini sağlamak için özen gösterilmelidir.

Örneğin, telgraf kablolarının yanı sıra elektrik hattı kablolarının da destekler arasında sıkıca çekilmesi yasaktır. Yaz aylarında tellerin sarkması kışın olduğundan belirgin şekilde daha fazladır.

Metal buhar boru hatlarının yanı sıra su ısıtma boruları da halka şeklinde dirsekler (dengeleyiciler) ile donatılmalıdır (Şekil 9.6).

Homojen bir cisim eşit olmayan şekilde ısıtıldığında iç gerilimler ortaya çıkabilir. Örneğin bir cam şişe veya kalın camdan yapılmış bir bardak, üzerine döktüğünüzde patlayabilir. sıcak su. Öncelikle kabın sıcak su ile temas eden iç kısımları ısıtılır. Genişlerler ve dış soğuk kısımlara çok fazla baskı uygularlar. Bu nedenle damar tahribatı meydana gelebilir. İnce bir cam, içine sıcak su döküldüğünde iç ve dış kısımları eşit derecede çabuk ısındığı için patlamaz.

Kuvars camı çok düşük bir sıcaklık doğrusal genleşme katsayısına sahiptir. Bu tür camlar çatlamadan düzensiz ısınmaya veya soğumaya dayanabilir. Örneğin, kırmızı-sıcak bir kuvars cam şişeye soğuk su dökülebilirken, sıradan camdan yapılmış bir şişe böyle bir deney sırasında patlayacaktır.

Periyodik ısıtma ve soğutmaya maruz kalan benzer olmayan malzemeler, ancak boyutları sıcaklık değişimleriyle eşit şekilde değişiyorsa bir araya getirilmelidir. Bu özellikle şu durumlarda önemlidir: büyük boyutlarürünler. Örneğin demir ve beton ısıtıldığında eşit oranda genleşir. Bu nedenle betonarme yaygınlaştı - çelik kafes içine dökülen sertleştirilmiş beton harcı - takviye (Şekil 9.7). Demir ve beton farklı şekilde genişleseydi, günlük ve yıllık sıcaklık dalgalanmaları sonucunda betonarme yapı kısa sürede çökerdi.

Birkaç örnek daha. Elektrik lambaları ve radyo lambalarının cam silindirlerine lehimlenen metal iletkenler, camla aynı genleşme katsayısına sahip bir alaşımdan (demir ve nikel) yapılır, aksi takdirde metal ısıtıldığında cam çatlar. Bulaşıkları kaplamak için kullanılan emaye ve bu tabakların yapıldığı metalin aynı doğrusal genleşme katsayısına sahip olması gerekir. Aksi takdirde, kaplanmış bulaşıklar ısınıp soğuduğunda emaye patlayacaktır.

Sıvının genleşmesine izin vermeyen kapalı bir kapta ısıtılması durumunda sıvı tarafından da önemli kuvvetler oluşturulabilir. Bu kuvvetler sıvı içeren damarların tahrip olmasına neden olabilir. Bu nedenle sıvının bu özelliğinin de dikkate alınması gerekir. Örneğin sıcak sulu ısıtma borulu sistemlerde her zaman sistemin üst kısmına bağlanan ve atmosfere maruz kalan bir genleşme tankı bulunur. Borulu sistemde su ısıtıldığında suyun küçük bir kısmı genleşme tankına geçer ve bu da suyun ve boruların gerilimli durumunu ortadan kaldırır. Aynı sebepten dolayı, yağ soğutmalı güç transformatörünün üst kısmında bir yağ genleşme deposu bulunur. Sıcaklık arttıkça tanktaki yağ seviyesi artar, yağ soğudukça azalır.

Sıcaklık değiştiğinde katının boyutu değişir, buna termal genleşme denir. Doğrusal ve hacimsel termal genleşme vardır. Bu işlemler termal (sıcaklık) genleşme katsayıları ile karakterize edilir: - ortalama doğrusal termal genleşme katsayısı, ortalama hacimsel termal genleşme katsayısı.

TANIM

Termal genleşme katsayısı sıcaklığı değiştiğinde bir katının doğrusal boyutlarındaki değişimi karakterize eden fiziksel bir niceliktir.

Genellikle ortalama doğrusal genleşme katsayısı kullanılır. Bu, bir malzemenin termal genleşmesinin bir özelliğidir.

Vücudun başlangıç ​​uzunluğu eşitse, vücut sıcaklığının artmasıyla uzaması şu formülle belirlenir:

Doğrusal uzama katsayısı, vücut sıcaklığı 1 K arttığında ortaya çıkan bağıl uzama () özelliğidir.

Sıcaklık arttıkça katının hacmi artar. İlk yaklaşım olarak şunu varsayabiliriz:

Vücudun başlangıç ​​hacmi nerede, vücut ısısındaki değişimdir. Daha sonra vücudun hacimsel genleşme katsayısı fiziksel miktar, vücut 1 K ısıtıldığında ve basınç sabit kaldığında meydana gelen bir cismin hacmindeki () nispi değişikliği karakterize eder. Matematiksel tanım Hacimsel genleşme katsayısı aşağıdaki formüldür:

Katı bir cismin termal genleşmesi, cismin kristal kafesini oluşturan parçacıkların termal titreşimlerinin uyumsuzluğu ile ilişkilidir. Bu salınımlar sonucunda bir cismin sıcaklığı arttıkça bu cismin komşu parçacıkları arasındaki denge mesafesi artar.

Bir cismin hacmi değiştiğinde yoğunluğu da değişir:

başlangıç ​​yoğunluğu nerede, maddenin yeni sıcaklıktaki yoğunluğudur. Miktar olduğundan ifade (4) bazen şu şekilde yazılır:

Isıl genleşme katsayıları maddeye bağlıdır. İÇİNDE genel durum sıcaklığa bağlı olacaklardır. Termal genleşme katsayılarının küçük bir sıcaklık aralığında sıcaklıktan bağımsız olduğu kabul edilir.

Negatif termal genleşme katsayısına sahip çok sayıda madde vardır. Yani sıcaklık arttıkça bu tür malzemeler küçülür. Bu genellikle dar bir sıcaklık aralığında meydana gelir. Isıl genleşme katsayısı neredeyse sıfıra eşit Belirli bir sıcaklık aralığı civarında.

İfade (3) sadece katılar için değil aynı zamanda sıvılar için de kullanılır. Damlacık sıvılar için termal genleşme katsayısının sıcaklık değişimleriyle önemli ölçüde değişmediğine inanılmaktadır. Ancak ısıtma sistemleri hesaplanırken dikkate alınır.

Termal genleşme katsayıları arasındaki ilişki

Ölçü birimleri

Termal genleşme katsayılarını ölçmek için temel SI birimi:

Problem çözme örnekleri

ÖRNEK 1

ÖRNEK 2

15.07.2012
Hidrolik yağların fiziksel özellikleri ve performans özelliklerine etkisi

1. Viskozite, viskozite-sıcaklık özellikleri
Viskozite, hidrolik yağın yük taşıma kapasitesinin değerlendirilmesinde en önemli kriterdir. Viskozite dinamik ve kinematik göstergelerle farklılık gösterir.
Endüstriyel yağlama yağları ve hidrolik yağlar aşağıdakilere göre sınıflandırılır: ISO kinematik viskozitelerine dayanan viskozite sınıfları, dinamik viskozitenin yoğunluğa oranı olarak tanımlanır. Referans sıcaklığı 40 °C'dir. Resmi ölçü birimi ( St.) kinematik viskozite için m 2 /s'dir ve petrol rafineri endüstrisinde kinematik viskozite için ölçüm birimi şu şekildedir: cSt(centistokes) veya mm2 /s. Viskozite sınıflandırması ISO, DİN 51519 sıvı endüstriyel için yağlayıcılar 40 °C sıcaklıkta 2 ila 1500 mm2/s arasında değişen 18 viskozite derecesini (sınıfını) açıklamaktadır. Her kalite, 40 °C'deki ortalama viskozitesine ve bu değerden izin verilen ±%10'luk sapmaya göre belirlenir. Viskozite-sıcaklık bağımlılığı büyük değer hidrolik yağlar için. Sıcaklık düştükçe viskozite keskin bir şekilde artar ve sıcaklık arttıkça azalır. Pratik anlamda, pompalarda kullanım için eşik akışkan viskozitesi (başlangıçta izin verilen viskozite, yaklaşık 800-2000 mm2 /s) gereklidir. çeşitli türler. Yüksek sıcaklıklarda izin verilen minimum viskozite, sınır sürtünme aşamasının başlangıcıyla belirlenir. Pompa ve motorların kabul edilemez aşınmasını önlemek için minimum viskozite 7-10 mm2 /s'den düşük olmamalıdır. Viskozite-sıcaklık grafiklerindeki eğriler, hidrolik sıvıların viskozitesinin sıcaklığa bağımlılığını açıklar. İÇİNDE doğrusal koşullar V-T- eğriler hiperboliktir. Bunlar matematiksel dönüşümle B—T- eğriler düz çizgilerle temsil edilebilir. Bu çizgiler geniş bir sıcaklık aralığında viskozitenin doğru şekilde belirlenmesine olanak sağlar. Viskozite indeksi (VI) bir kriterdir B—T-bağımlılıklar ve V-T- eğri - grafikteki gradyan. Hidrolik sıvının VI'sı ne kadar yüksek olursa, sıcaklık değişimiyle viskozitedeki değişim de o kadar küçük olur, yani daha düz olur B—T- eğri. Mineral yağ bazlı hidrolik yağların doğal VI değeri genellikle 95-100'dür. Sentetik hidrolik yağlar esterler 140-180'lik bir sınırlayıcı IV'ye sahiptir ve poliglikollerin doğal bir IV'si 180-200'dür (Şekil 1)

Viskozite indeksi, VI geliştiriciler veya viskozite katkı maddeleri olarak adlandırılan katkı maddeleri (kesilmeye karşı dayanıklı olması gereken polimer katkı maddeleri) kullanılarak da artırılabilir. Yüksek VI hidrolik yağlar, kolay çalıştırma, düşük ortam sıcaklıklarında performans kaybının azalması ve yüksek çalışma sıcaklıklarında gelişmiş sızdırmazlık ve aşınma koruması sağlar. Yüksek indeksli yağlar sistem verimliliğini artırır ve aşınmaya maruz kalan bileşenlerin ömrünü uzatır (çalışma sıcaklıklarındaki viskozite ne kadar yüksek olursa hacim faktörü de o kadar iyi olur).

2. Viskozitenin basınca bağımlılığı
Yağlayıcının viskozitesinin basınca bağımlılığı, yağlayıcı filmin yük taşıma kapasitesinden sorumludur. Dinamik viskozite sıvı ortam artan basınçla birlikte artar. Aşağıda, dinamik viskozitenin sabit bir sıcaklıkta basınca bağımlılığını düzenlemek için bir yöntem bulunmaktadır.
Viskozitenin basınca bağımlılığı, yani basınç arttıkça viskozitenin artması, olumlu etki spesifik yük üzerinde (örneğin yataklarda), çünkü yağlama filminin viskozitesi, 0'dan 2000 atm'ye kadar yüksek kısmi basıncın etkisi altında artar. Viskozite HFC sıvı iki kat artar, mineral yağ - 30 kat, HFD sıvılar - 60 kez. Bu karşılaştırmayı açıklıyor kısa vadeli yağlanmışsa makaralı rulmanların bakımı ( HFA, HFC) su bazlı yağlama yağları. Şek. Şekil 2. ve 3, çeşitli hidrolik sıvılar için viskozitenin basınca bağımlılığını göstermektedir.

Viskozite-sıcaklık özellikleri üstel bir ifadeyle de tanımlanabilir:

η = η ο · e α P ,

η ο atmosferik basınçtaki dinamik viskoziteyi, α ise “viskozite-basınç” ilişkisinin katsayısını, R-basınç. İçin HFC a = 3.5 · 10-4 atm-1;
İçin HFD a = 2,2·10-3 atm-1; İçin YLPα = 1,7·10 -3 atmosferde -1

3. Yoğunluk
Borulardaki ve hidrolik sistem elemanlarındaki hidrolik sıvı kayıpları, sıvının yoğunluğuyla doğru orantılıdır. Örneğin basınç kaybı yoğunlukla doğru orantılıdır:

Δ P= (ρ/2) ξ İle 2 ,

Burada ρ sıvı yoğunluğudur, ξ sürtünme katsayısıdır, İle sıvı akış hızıdır ve Δ P- basınç kaybı.
Yoğunluk ρ sıvının birim hacmi başına kütledir.

ρ = m/V(kg/m3).

Hidrolik sıvının yoğunluğu 15 °C sıcaklıkta ölçülür. Sıcaklık arttıkça sıvının hacmi de arttığı için bu durum sıcaklığa ve basınca bağlıdır. Böylece, ısıtma sonucu sıvının hacmindeki değişiklik denkleme göre gerçekleşir.

Δ V=V·β sıcaklık Δ T,

Yoğunlukta değişikliğe neden olan şey:

Δρ = ρ·β sıcaklık Δ T.

Hidrostatik koşullarda -5 ile +150 °C arasındaki sıcaklıklarda kullanılması yeterlidir. doğrusal formül yukarıdaki denkleme. Termal hacimsel genleşme katsayısı β temp her türlü hidrolik sıvıya uygulanabilir.

Mineral yağların ısıl genleşme katsayısı yaklaşık 7 10 -4 K -1 olduğundan, hidrolik sıvının sıcaklığının 10 °C artması durumunda hacmi %0,7 oranında artar. Şek. Şekil 5, hidrolik sıvı hacminin sıcaklığa bağımlılığını göstermektedir.

Akışkanların sıkıştırılabilirliği dinamik özelliklerini olumsuz etkilediğinden, hidrolik akışkanların yoğunluk-basınç ilişkisi de hidrostatik değerlendirmeye dahil edilmelidir. Yoğunluğun basınca bağımlılığı ilgili eğrilerden kolayca okunabilir (Şekil 6).

4. Sıkıştırılabilirlik
Mineral yağ bazlı hidrolik sıvıların sıkıştırılabilirliği sıcaklığa ve basınca bağlıdır. Endüstriyel sistemler için sınır değerler olan 400 atm'ye kadar basınçlarda ve 70 °C'ye kadar sıcaklıklarda sıkıştırılabilirlik sistemle ilgilidir. Çoğu hidrolik sistemde kullanılan hidrolik akışkanlar sıkıştırılamaz olarak kabul edilebilir. Ancak 1000 ila 10.000 atm arasındaki basınçlarda ortamın sıkıştırılabilirliğinde değişiklikler gözlemlenebilir. Sıkıştırılabilirlik β katsayısı veya modül ile ifade edilir M(Şekil 7, M = İLE).

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

Hacimdeki değişiklik denklem kullanılarak belirlenebilir.

Δ V=V · β( P maksimum - R başlangıç)

nerede Δ V- hacimdeki değişiklik; R maksimum—maksimum basınç; R başlangıç ​​- başlangıç ​​basıncı.

5. Gaz çözünürlüğü, kavitasyon
Hava ve diğer gazlar sıvılarda çözünebilir. Sıvı, gazı doyma noktasına kadar emebilir. Bu durum sıvının performansını olumsuz etkilememelidir. Bir gazın bir sıvı içindeki çözünürlüğü, gazın türü, basıncı ve sıcaklığı gibi temel bileşenlere bağlıdır. ≈300 atm'ye kadar basınçlarda. Bir gazın çözünürlüğü basınçla orantılıdır ve Henry yasasını takip eder.

V g= VF·α V · P/P O,

Nerede VG- çözünmüş gazın hacmi; V F sıvının hacmidir, R o — atmosferik basınç, P— sıvı basıncı; α V, Bunsen dağılım katsayısıdır (1,013 mbar, 20 °C).
Bunsen oranı yüksek derece baz sıvıya bağlıdır ve birim sıvı hacmi başına ne kadar (%) gazın çözündüğünü gösterir. normal koşullar. Çözünmüş gaz, düşük statik basınçta hidrolik sıvıdan salınabilir ( yüksek hız akış ve yüksek voltaj ulaşılana kadar) yeni nokta doygunluk. Bir gazın sıvıdan ayrılma hızı genellikle gazın sıvı tarafından emilme hızından daha yüksektir. Bir sıvıyı kabarcık şeklinde bırakan gaz, sıvının sıkıştırılabilirliğini hava kabarcıklarına benzer şekilde değiştirir. ile bile düşük basınçlar küçük miktar hava, sıvının sıkıştırılamazlığını keskin bir şekilde azaltabilir. Sıvı sirkülasyonu yüksek olan mobil sistemlerde çözünmemiş hava içeriği %5'e varan değerlere ulaşabilmektedir. Bu çözünmemiş hava, sistemin performansı, yük taşıma kapasitesi ve dinamiği üzerinde çok olumsuz bir etkiye sahiptir (bkz. bölüm 6 - havanın alınması ve bölüm 7 - köpüklenme). Sistemlerdeki akışkanların sıkıştırılabilirliği genellikle çok hızlı gerçekleştiğinden, hava kabarcıkları aniden yüksek sıcaklık(adyabatik sıkıştırma). Aşırı durumlarda sıvının yanma sıcaklığına ulaşılarak mikrodizel etkileri ortaya çıkabilir.
Sıkıştırma nedeniyle pompalarda gaz kabarcıkları da patlayabilir ve bu da erozyon nedeniyle hasara yol açabilir (bazen kavitasyon veya sahte kavitasyon olarak da adlandırılır). Sıvıda buhar kabarcıkları oluşursa durum daha da kötüleşebilir. Böylece kavitasyon, basınç gazın çözünürlüğünün altına düştüğünde veya basıncın altına düştüğünde meydana gelir. doymuş buharlar sıvılar.
Kavitasyon esas olarak şuralarda meydana gelir: açık sistemler sabit hacimli, yani bu olgunun tehlikesi giriş ve çıkış devreleri ve pompalar için geçerlidir. Bunun nedenleri dar alanlarda akış hızındaki kayıpların bir sonucu olarak mutlak basıncın çok düşük olması olabilir. kesitler Aşırı giriş basıncı veya aşırı sıvı viskozitesi nedeniyle basınç kaybı nedeniyle filtrelerde, manifoldlarda ve kısma valflerinde. Kavitasyon pompa erozyonuna, verimliliğin azalmasına, basınçta yükselmelere ve aşırı gürültüye neden olabilir.
Bu olay gaz kelebeği regülatörlerinin stabilitesini olumsuz yönde etkileyebilir ve sıvı-su karışımının atmosfer basıncında kaba geri gönderilmesi durumunda kaplarda köpük oluşmasına neden olabilir.

6. Hava giderme
Hidrolik sıvılar rezervuarlara geri döndüğünde, sıvı akışı havayı da beraberinde taşıyabilir. Bu, daralma ve kısmi vakum sırasında borulardaki sızıntılar nedeniyle meydana gelebilir. Tanktaki türbülans veya yerel kavitasyon, sıvıda hava kabarcıklarının oluştuğunu gösterir.
Sıkışan havanın sıvı yüzeyine bırakılması gerekir, aksi takdirde pompaya girmesi sistemin diğer bileşenlerine zarar verebilir. Hava kabarcıklarının yüzeye çıkma hızı, kabarcıkların çapına, sıvının viskozitesine, baz yağın yoğunluğuna ve kalitesine bağlıdır. Baz yağın kalitesi ve saflığı ne kadar yüksek olursa hava alma işlemi o kadar hızlı gerçekleşir. Düşük viskoziteli yağlar genellikle yüksek viskoziteli baz yağlardan daha hızlı havadan arındırılır. Bunun nedeni kabarcıkların yükselme hızıdır.

C = (ρ FL -ρ L )Χ/η,

nerede FL— sıvı yoğunluğu; ρ L— hava yoğunluğu; η—dinamik viskozite; X sıvının yoğunluğuna ve viskozitesine bağlı bir sabittir.
Sistemler, sıvının içine hava girmeyecek ve girerse sürüklenen hava kabarcıklarının kolayca kaçabileceği şekilde tasarlanmalıdır. Kritik alanlar, saptırma plakaları ve hava deflektörleriyle donatılması gereken tanklar ile boru ve devrelerin konfigürasyonudur. Katkı maddelerinin hidrolik sıvıların hava alma özellikleri üzerinde olumlu bir etkisi olamaz. Yüzey aktif maddeler (özellikle silikon bazlı köpük önleyici katkı maddeleri) ve kirletici maddeler (gresler ve korozyon önleyiciler gibi) hidrolik yağların salınım özelliklerini olumsuz yönde etkiler. Mineral yağlar genellikle yangın geciktirici sıvılardan daha iyi hava salma özelliklerine sahiptir. Hava giderme özellikleri HPLD hidrolik sıvı, hidrolik sıvıların özellikleriyle karşılaştırılabilir YLP.
Hava giderme özelliklerini belirlemek için bir test standartta açıklanmıştır. DİN 51 381. Bu yöntem, yağa havanın enjekte edilmesini içerir. Hava alma sayısı, havanın (eksi %0,2) belirli koşullar altında 50 °C sıcaklıktaki bir sıvıyı terk etmesi için geçen süredir.
Dağınık havanın oranı, yağ-hava karışımının yoğunluğunun ölçülmesiyle belirlenir.

7. Köpüklenme
Yüzeyde köpüklenme, hava alma hızı, sıvının yüzeyindeki hava kabarcıklarının patlama hızından daha yüksek olduğunda, yani oluşan kabarcıkların yok edilenden daha fazla olduğu durumlarda meydana gelir. En kötü senaryoda, bu köpük deliklerden tankın dışına itilebilir veya pompaya taşınabilir. Silikon bazlı veya silikon içermeyen köpük önleyici katkı maddeleri, köpük oluşumunu azaltarak kabarcıkların parçalanmasını hızlandırabilir. yüzey gerilimi köpük. Ayrıca akışkanın hava alma özelliklerini olumsuz yönde etkileyerek sıkıştırılabilirlik sorunlarına ve kavitasyona neden olabilirler. Bu nedenle köpük önleyici katkı maddeleri çok düşük konsantrasyonlarda (≈ %0,001) kullanılır. Köpük önleyici katkı maddesinin konsantrasyonu, eskime ve metal yüzeylerde birikme sonucu giderek azalabilir ve eski, halihazırda kullanılmış sıvılar kullanıldığında köpüklenme sorunları sıklıkla ortaya çıkar. Daha sonra köpük önleyici katkı maddesinin eklenmesi yalnızca hidrolik sıvısı üreticisine danışıldıktan sonra yapılmalıdır.
Sıvının yüzeyinde oluşan köpüğün hacmi zamanla (hemen, 10 dakika sonra) ve farklı sıcaklıklar(25 ve 95 °C). Yüzey aktif maddeler, deterjanlar veya dağıtıcılar, gres, korozyon önleyiciler, temizlik maddeleri, soğutucular, oksidasyon yan ürünleri vb. gibi kirletici maddeler köpük önleyici katkı maddelerinin etkinliğini olumsuz yönde etkileyebilir.

8. Demülsifikasyon
Demülsifikasyon, bir hidrolik sıvının içeri giren suyu itme yeteneğidir. Su, ısı eşanjörü sızıntıları, yağ seviyelerindeki önemli değişiklikler nedeniyle rezervuarlarda yoğunlaşan su, zayıf filtreleme, hatalı contalar nedeniyle su kirliliği ve aşırı çevre koşulları nedeniyle hidrolik sıvıya girebilir. Hidrolik sıvıdaki su, pompalarda korozyona, kavitasyona neden olabilir, sürtünmeyi ve aşınmayı artırabilir ve elastomerlerin ve plastiklerin parçalanmasını hızlandırabilir. Hidrolik sıvısı kaplarındaki serbest su, tahliye vanaları aracılığıyla mümkün olduğu kadar hızlı bir şekilde boşaltılmalıdır. Özellikle takım tezgahlarında suda çözünebilen soğutucu maddelerle kirlenme, su buharlaştıktan sonra yapışkan kalıntıların oluşmasına neden olabilir. Bu durum pompalarda, valflerde ve silindirlerde sorunlara neden olabilir. Hidrolik sıvısı, içine giren suyu hızla ve tamamen itmelidir. Demülsifikasyon şu şekilde belirlenir: DİN 51,599, ancak bu yöntem deterjan-dağıtıcı içeren hidrolik sıvılara uygulanamaz ( GG) katkı maddeleri. Demülsifikasyon, yağ ve su karışımlarının ayrılması için gereken süredir. Demülsifikasyon parametreleri:
. 40 °C'de 95 mm2/s'ye kadar viskozite; test sıcaklığı 54 °C;
. viskozite > 95 mm2/s; sıcaklık 82°C.
içeren hidrolik yağlarda GG katkı maddeleri, su, sıvı ve katı kirleticiler süspansiyon halinde tutulur. Makinenin hidrolik fonksiyonunu kullanmadan uygun filtre sistemleri kullanılarak çıkarılabilirler. olumsuz etki hidrolik sıvıya. Bu yüzden GG Hidrolik sıvılar genellikle hidrostatik takım tezgahlarında ve mobil hidrolik sistemlerde kullanılır.
Yüksek sirkülasyon hızlarına sahip, sürekli kullanılabilirlik gerektiren ve sürekli olarak su ve diğer kirletici maddeler riskine maruz kalan makineler için, temizleme hidrolik sıvılarının kullanımı öncelikli bir alandır. Büyük miktarda suyun mevcut olduğu ve düşük sirkülasyon hızının tanktaki emülsiyonların ayrılmasına izin verdiği çelik üretimi ve haddehanelerde kullanım için emülsiyon giderme özelliklerine sahip hidrolik sıvılar tavsiye edilir. Değiştirilmiş formdaki emülsiyon giderme özellikleri, ekipmanın hidrolik yağlarla uyumluluğunu belirlemek için kullanılır. Hidrolik sıvının yaşlanması emülsiyon giderme özelliklerini olumsuz yönde etkiler.

9. Akma noktası
Akma noktası, bir sıvının hala akışkan olduğu en düşük sıcaklıktır. Sıvının bir numunesi sistematik olarak soğutulur ve her 3 °C'lik sıcaklık düşüşünde akışkanlık açısından test edilir. Akma noktası ve sınırlayıcı viskozite gibi parametreler en çok düşük sıcaklık normal yağ kullanımının mümkün olduğu yer.

10. Bakır korozyonu (bakır levha testi)
Hidrolik sistemlerde sıklıkla bakır ve bakır içeren malzemeler kullanılmaktadır. Pirinç, döküm bronz veya sinterlenmiş bronz gibi malzemeler yatak elemanlarında, kılavuzlarda veya kontrol ünitelerinde, kızaklarda, hidrolik pompalarda ve motorlarda bulunur. Soğutma sistemlerinde bakır borular kullanılmaktadır. Bakır korozyonu tüm hidrolik sistemin arızalanmasına yol açabilir, bu nedenle bakır içeren malzemelere yönelik baz sıvıların ve katkı maddelerinin aşındırıcılığı hakkında bilgi sağlamak için bakır plaka korozyon testi yapılır. Mineral bazlı hidrolik sıvıların, yani biyolojik olarak parçalanabilen sıvıların, demir içermeyen metallere göre aşındırıcılığına ilişkin test yöntemi, Linde yöntemi olarak bilinir (biyolojik olarak parçalanabilen yağların, biyolojik olarak parçalanabilen yağların, bakır alaşımları) (SAE Teknik Bülten 981516, Nisan 1998), aynı zamanda şu şekilde de bilinir: VDMA 24570 (VDMA 24570 - biyolojik olarak parçalanabilen hidrolik sıvılar - demir dışı alaşımlar üzerindeki etkisi 03-1999 Almanca).
Standarda göre DİN 51 759'a göre bakır levhadaki korozyon, renk değişikliği veya pul oluşumu şeklinde olabilir. Bakır öğütme plakası test sıvısına daldırılır. belirtilen zaman belirli bir sıcaklıkta. Hidrolik ve yağlama yağları genellikle 100 °C sıcaklıkta test edilir. Korozyon derecesi noktalarla değerlendirilir:
1 - hafif renk değişikliği;
2 - orta derecede renk değişimi;
3 - güçlü renk değişimi;
4 - korozyon (kararma).

11. Su içeriği (Karl Fischer yöntemi)
Su, yağ fazına nüfuz edecek kadar kısmen ince bir şekilde dağılmış bir hidrolik sisteme girerse, hidrolik sıvının yoğunluğuna bağlı olarak yağ fazından da su salınabilir. Su içeriğini belirlemek için numune alırken bu olasılık dikkate alınmalıdır.
Karl Fischer yöntemiyle su içeriğinin mg/kg (kütle) cinsinden belirlenmesi, doğrudan veya dolaylı titrasyon yoluyla bir Karl Fischer çözeltisinin eklenmesini içerir.

12. Yaşlanmaya karşı dayanıklılık (Baader yöntemi)
Bu, havanın, sıcaklığın ve oksijenin hidrolik akışkanlar üzerindeki etkilerine ilişkin çalışmayı tekrarlama girişimidir. laboratuvar koşulları. Sıcaklıkları seviyelerin üzerine çıkararak hidrolik yağların yaşlanmasını yapay olarak hızlandırmak için bir girişimde bulunuldu. pratik uygulama metal katalizörlerin varlığında oksijen seviyelerinin yanı sıra. Viskozitedeki artış ve asit sayısındaki (serbest asit) artış kaydedilip değerlendirilir. Laboratuvar test sonuçları pratik koşullara dönüştürülür. Baader'in yöntemi pratik yol Hidrolik ve yağlama yağlarının yaşlanma testi.
Belirli bir süre boyunca, numuneler belirli bir sıcaklık ve hava akış basıncında, oksidasyon hızlandırıcı görevi gören bir bakır bobin periyodik olarak yağa batırılırken yaşlandırılır. Buna göre DİN 51 554-3 C, CL Ve CLP sıvılar ve H.L., YLP, NM Hidrolik yağlar 95 °C sıcaklıkta oksidatif stabilite açısından test edilir. Sabunlaşma sayısı mg KOH/g cinsinden ifade edilir.

13. Yaşlanmaya karşı direnç (yöntem TOST)
Buhar türbini yağlarının ve katkı maddeleri içeren hidrolik yağların oksidatif stabilitesi aşağıdakilere uygun olarak belirlenir: DİN 51 587. Yöntem TOST uzun yıllardır türbin yağlarını ve mineral yağ bazlı hidrolik sıvıları test etmek için kullanılmaktadır. Değiştirilmiş formda (susuz) kuru TOST Yöntem, ester bazlı hidrolik yağların oksidasyon direncini belirlemek için kullanılır.
Yağlama yağlarının yaşlanması, yağın 95°C'de maksimum 1000 saat süreyle oksijen, su, çelik ve bakıra maruz kalması durumunda asit sayısının artmasıyla karakterize edilir (yaşlanma nötralizasyon eğrisi). Asit sayısında izin verilen maksimum artış 1000 saat sonra 2 mg KOH/g'dır.

14. Asit numarası (nötralizasyon numarası)
Hidrolik yağın asit sayısı yaşlanma, aşırı ısınma veya oksidasyon sonucu artar. Ortaya çıkan eskiyen ürünler, hidrolik sistemin pompaları ve yatakları üzerinde agresif bir etkiye sahip olabilir. Bu nedenle asit sayısı, hidrolik sıvının durumunun değerlendirilmesinde önemli bir kriterdir.
Asit numarası, yağlama yağındaki asidik veya alkali maddelerin miktarını gösterir. Mineral yağlardaki asitler hidrolik sistem malzemelerine zarar verebilir. Yüksek asit içeriği oksidasyondan kaynaklanabileceğinden istenmez.

15. Çelik/demir metallerine karşı koruyucu antioksidan özellikler
Katkı maddesi içeren türbin ve hidrolik yağların çelik/demirli metallerle ilgili antioksidan özellikleri standarda uygun olarak belirlenir. DİN 51 585.
Hidrolik sıvılar genellikle dağılmış, çözünmüş veya serbest su içerir; bu nedenle hidrolik sıvı, su kirliliği de dahil olmak üzere tüm çalışma koşullarında ıslanan tüm parçalara korozyon koruması sağlamalıdır. Bu test yöntemi, bir dizi farklı çalışma koşulu altında korozyon önleyici katkı maddelerinin performansını belirler.
Test yağı damıtılmış su (yöntem A) veya yapay su ile karıştırılır. deniz suyu(yöntem B), karışıma batırılmış bir çelik çubukla sürekli olarak (60°C'de 24 saat) karıştırılarak. Daha sonra çelik çubuk korozyon açısından incelenir. Sonuçlar korozyon önlemeyi değerlendirmemize olanak sağlar koruyucu özellikler su veya su buharı ile temas eden çelik bileşenlerle ilgili yağlar:
Korozyon derecesi 0, korozyon olmadığı anlamına gelir,
derece 1 - küçük korozyon;
derece 2 - orta derecede korozyon;
derece 3 - şiddetli korozyon.

16. Aşınma önleyici özellikler (dört bilyeli makine Kabuk; VKA, DIN 51350)
Şirketin dört top aparatı Kabuk hidrolik sıvıların aşınma önleme ve aşırı basınç özelliklerini ölçmeye yarar. Hidrolik sıvıların yük taşıma kapasitesi sınır sürtünme koşulları altında test edilir. Yöntem, kayan yüzeyler arasındaki sınır sürtünmesi koşulları altında yüksek basınca dayanabilen katkı maddeleri içeren yağlama yağlarının değerlerini belirlemek için kullanılır. Yağlama yağı, bir (merkezi) dönen bilye ve bir halka şeklinde düzenlenmiş üç sabit bilyeden oluşan dört bilyeli bir aparatta test edilir. Sabit test koşulları altında ve belirli bir süre ile, üç sabit bilye üzerindeki temas yamasının çapı veya geri kalan üç bilya ile kaynak yapılıncaya kadar artırılabilen dönen bir bilya üzerindeki yük ölçülür.

17. Polimer içeren yağlama yağlarının kayma stabilitesi
Viskozite-sıcaklık özelliklerini iyileştirmek için yağlama yağlarına polimerler eklenir ve viskozite indeksini iyileştiren katkı maddeleri olarak kullanılır. Arttıkça moleküler ağırlık bu maddeler, örneğin piston ile silindir arasında bulunanlar gibi mekanik strese karşı giderek daha duyarlı hale gelir. Yağların kayma stabilitesini değerlendirmek için farklı koşullar Birkaç test yöntemi vardır:
DİN 5350-6, dört top yöntemi, DİN 5354-3,FZG yöntem ve DİN 51 382, ​​dizel yakıt enjeksiyon yöntemi.
20 saatlik bir testten sonra kesmeye bağlı olarak bağıl viskozitede azalma DİN 5350-6 (Konik makaralı rulmanlar için kullanılan polimerleri içeren yağlama yağlarının kesme stabilitesinin belirlenmesi), aşağıdakilere uygun olarak uygulanır: DİN 51 524-3 (2006); Kesme nedeniyle viskozitenin %15'ten daha az azaltılması tavsiye edilir.

18. Döner kanatlı pompalardaki hidrolik sıvıların mekanik testleri ( DİN 51 389-2)
Vickers pompası ve diğer üreticilerin pompaları üzerinde yapılan testler, hidrolik sıvıların performansının gerçekçi bir şekilde değerlendirilmesine olanak tanır. Ancak alternatif test yöntemleri şu anda geliştirilme aşamasındadır (özellikle DGMK 514 - hidrolik sıvıların mekanik testleri).
Vickers yöntemi, döner kanatlı bir pompadaki hidrolik sıvıların aşınma önleyici özelliklerini belirlemek için kullanılır. verilen değerler sıcaklık ve basınç (140 atm, 250 saat, çalışma sıvısının viskozitesi değişen sıcaklıkta 13 mm2 / s). Testin sonunda halkalarda ve kanatlarda aşınma olup olmadığını kontrol edin ( Vickers V-104İLE 10 veya Vickers V-105İLE 10). İzin verilen maksimum aşınma değerleri:< 120 мг для кольца и < 30 мг для крыльев.

19. Aşınma önleme özellikleri (dişli üzerinde test FZG durmak; DİN 534-1i-2)
Hidrolik sıvılar, özellikle yüksek viskoziteli türler, kombine sistemlerde hidrolik ve yağlama yağları olarak kullanılır. Hidrodinamik yağlama modunda aşınma önleme performansında dinamik viskozite ana faktördür. Düşük kayma hızlarında veya yüksek basınçlar sınır sürtünme koşulları altında aşınma önleyici özellikler akışkanlar kullanılan katkı maddelerine bağlıdır (reaktif bir tabakanın oluşması). Bunlar sınır koşulları test edildiğinde çoğaltılmıştır FZG durmak.
Bu yöntem esas olarak yağlayıcıların sınır özelliklerini belirlemek için kullanılır. Belirli bir hızda dönen bazı dişliler, başlangıç ​​sıcaklığı kaydedilen yağın püskürtülmesi veya püskürtülmesiyle yağlanır. Diş ayaklarına binen yük kademeli olarak arttırılarak özellikler kaydedilir. dış görünüş diş bacakları. Bu prosedür son 12. yük aşamasına kadar tekrarlanır: örgü banttaki 10. yük aşamasındaki Hertz basıncı 1,539 N/mm2'dir; aşama 11'de - 1,691 N/mm2; 12. aşamada - 1.841 N/mm2. Aşama 4'teki başlangıç ​​sıcaklığı 90 °C'dir, çevresel hız 8,3 m/s'dir, sınırlayıcı sıcaklık belirlenmemiştir; A dişli geometrisi kullanılır.
Yük arızası aşaması şu şekilde belirlenir: DİN 51 524-2. İçin olumlu sonuç en az 10. seviye olmalıdır. Gereksinimleri karşılayan hidrolik sıvılar ISOVG Aşınma önleyici katkı maddeleri içermeyen 46, genellikle yük aşaması 6'ya (≈ 929 N/mm2) ulaşır. Çinko içeren hidrolik sıvılar genellikle arızalanmadan önce en az 10-11. yük aşamasına ulaşır. Çinko içermeyen sözde ZAF hidrolik sıvılar 12 veya daha yüksek yük aşamasına dayanabilir.

Roman Maslov.
Yabancı yayınlardan alınan materyallere dayanmaktadır.