Классификация и назначение технологических жидкостей
Технологические жидкости – это маловязкие жидкости, которые используются для обеспечения выполнения машинами, механизмами и другим оборудованием своих функций.
Технологические жидкости делятся на:
- Амортизаторные. Эти жидкости применяются для заливки рычажно-кулачковых, телескопических и других гидравлических амортизаторов, входящих в состав конструкций гусеничных и колесных транспортных средств, для гашения механических колебаний с помощью поглощения кинетической энергии движущихся масс. Данные жидкости изготовляются из дистилляторов нефти, получаемых в результате селективной очистки с кремнийорганическими жидкостями.
- Охлаждающие. Эти жидкости используются для охлаждения систем двигателей внутреннего сгорания, радиоэлектронных систем и т.п. Действие данных жидкостей заключается в поглощении и отводе 25 – 35 процентов теплоты, которая выделяется системой, в целях предупреждения перегрева двигателей. Обычно в качестве охлаждающих жидкостей применяют воду или антифриз.
- Промывочные. Эти жидкости применяются для очистки деталей и систем механизмов от органических примесей. При взаимодействии жидкости с частицами примеси происходит их размягчение и растворение. Обычно промывочные жидкости состоят из смеси нефтяных дистиллятов (газойля, легкие масла, керосин и другие) с моющими средствами и растворителями (хлоросодержащие соединения, фенолы, тетралин, кетоны, ксилол, гликолевые эфиры, толуол и т.п.). Также широкое распространение получили промывочные жидкости на водяной основе, которые не поддерживают горение.
- Пусковые. Эти жидкости впрыскиваются в систему двигателей внутреннего сгорания для облегчения их запуска при низких температурах. Они характеризуются высокой испаряемостью и образовывают в системах горючую смесь. Данные жидкости получают при помощи смешения диэтилового эфира с изопропилнитратом, низкокипящими углеводородами (например, петролейный эфир) и небольшим количеством смазочного масла (до 10 процентов). Пусковым жидкостям свойственны высокое давление, широкий предел воспламеняемости и низкая температура самовоспламенения.
- Тормозные. Эти жидкости используют в гидравлических тормозных системах транспортных машин. Они выполняют функцию смазочной среды и гидравлического тела при движении поршня в тормозном цилиндре. Во время работы привода тормозной системы давление в жидкостях может достигать 10-12 МПа. Тормозные жидкости изготавливаются на основе касторового масла, которое представляет из себя смесь масла амилового спирта, или гликолей разной молекулярной массы. Такие жидкости имеют вязкость не менее 1,5 мм^2/с при 100 градусах и не более 1800 мм^2/с при 40 градусах.
- Антиобледенительные. Эти жидкости предназначены для предотвращения обледнения лопастей винтов и кромок крыльев.
- Разделительные. Эти жидкости применяют в измерительных приборах для предотвращения контакта рабочих жидкостей с агрессивной средой.
Методы исследования технологических жидкостей
Вязкость жидкости – это свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одной ее части по отношению к другой.
Главным свойством технологической жидкости является ее вязкость, поэтому методы их исследования основаны на определении ее вязкости. На данный момент существует четыре основных способа определения вязкости жидкости:
Капиллярный метод. Для проведения исследования данным методом используют два сосуда, которые соединены между собой стеклянной трубкой (длина и диметр которого известен заранее). Такой прибор называется вискозиметр. Также перед началом исследования необходимо знать значение давления в каждом сосуде. Жидкость помещается в трубку и за определенный промежуток времени перетекает из одного сосуда в другой. Далее по формуле Пуазейля находится коэффициент вязкости:
$y = (3.14 • R^2 • p) / (8 • Q • L)$
где: $R$ – радиус капилляра вискозиметра; $L$ – длина капилляра; $Q$ – количество жидкости, которое протекает через капилляр в единицу времени; $р$ – разность давлений на концах капилляров.
Пример вискозиметра изображен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Пример вискозиметра. Автор24 — интернет-биржа студенческих работВибрационный метод. Данный метод основан на определении изменений параметров вынужденных колебаний тела правильно геометрической формы (зонд) при его погружении в исследуемую жидкость. Для определения вязкости строится градуировочная кривая вискозиметра. Вискозиметр для вибрационного способа изображен на рисунке.
Рисунок 2. Вискозиметр для вибрационного способа. Автор24 — интернет-биржа студенческих работМетод падающего шарика. Данный основан на законе Стокса, по которому скорость свободного падения твердого шарика в вязкой среде описывается формулой:
$V = 2 •〖 (d – p) • r〗^2 • g / 9y$
где: $d$ – плотность материала шарика; $ g$ – ускорение свободного падения; $р$ – плотность жидкости; $r$ – радиус шарика.
С помощью дальнейших инженерно-математических вычислений выводится формула вязкости:
$ y = (〖2r〗^2 • (d – p) • g) / (9V • (1 + 2.4r / R) • (1 + 3.3r / L))$
Ротационный метод. Для проведения данного исследования необходимы два цилиндра разных размеров. Меньший из них помещается в больший, а в зазор между ними заливается исследуемая жидкость. Затем внутреннему цилиндру придают скорость, которая передается жидкости. Разница в силе момента позволяет вычислить вязкость жидкости:
$y = (kGt) / L$
где $k$ – постоянная ротационная; $G$ – момент, который нужен для поддержания постоянной частоты движения; $t$ – время одного оборота; $L$ – длина вискозиметра.
