Методы исследования технологических жидкостей.

Классификация и назначение технологических жидкостей

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

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:

1. 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 работ

2. Вибрационный 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 работ

3. Метод 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))$

4. 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.