童星

摘 要 本文對(duì)運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量進(jìn)行研究，考察了粘度計(jì)常數(shù)、溫度控制、毛細(xì)管中裝入樣品量、冷凍油中制冷劑對(duì)運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量的影響，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)各種影響因素進(jìn)行試驗(yàn)分析，并提出了相應(yīng)的解決方法，相關(guān)結(jié)論可以進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

關(guān)鍵詞 運(yùn)動(dòng)粘度；毛細(xì)管粘度計(jì)；流體

中圖分類號(hào) TE6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2017）08-0046-01

運(yùn)動(dòng)粘度是對(duì)油品的應(yīng)用有著重要意義的一項(xiàng)指標(biāo)，在潤(rùn)滑油方面，是潤(rùn)滑油牌號(hào)劃分的依據(jù)，也是各種潤(rùn)滑設(shè)備油品選型的主要依據(jù)，它直接影響機(jī)械設(shè)備的磨損程度、摩擦功率損失和工作效率；在絕緣油方面，運(yùn)動(dòng)粘度過(guò)大影響傳熱，運(yùn)動(dòng)粘度過(guò)小影響設(shè)備工作安全性；在噴氣燃油方面，運(yùn)動(dòng)粘度可以決定柴油在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的霧化情況，影響供油量。

1 運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量原理及方法

運(yùn)動(dòng)粘度的測(cè)量是基于牛頓內(nèi)摩擦定律，在重力作用下測(cè)量的，使一定體積的流體通過(guò)毛細(xì)管時(shí)保持均勻流動(dòng)的層流狀態(tài)，通過(guò)測(cè)量流經(jīng)毛細(xì)管的時(shí)間計(jì)算運(yùn)動(dòng)粘度。測(cè)量步驟如下。

選擇內(nèi)徑（粘度計(jì)常數(shù)）符合要求的干燥、清潔的毛細(xì)管粘度計(jì)。

1）向毛細(xì)管粘度計(jì)內(nèi)裝入適量的待測(cè)樣品。

2）將裝好待測(cè)樣品的粘度計(jì)放入恒溫浴中，調(diào)整保持粘度計(jì)處于垂直狀態(tài)，恒溫。

3）測(cè)量待測(cè)樣品從流經(jīng)毛細(xì)管的流動(dòng)時(shí)間。

2 測(cè)量過(guò)程中的影響因素與處理

2.1 粘度計(jì)常數(shù)選擇

運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量對(duì)流體在毛細(xì)管中的流動(dòng)時(shí)間有嚴(yán)格要求，對(duì)流動(dòng)時(shí)間的控制可以通過(guò)選擇不同粘度計(jì)常數(shù)的毛細(xì)管來(lái)實(shí)現(xiàn)，為了測(cè)試不同系數(shù)的毛細(xì)管對(duì)運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量結(jié)果的影響，在40℃下使用不同的粘度計(jì)測(cè)量了潤(rùn)滑油和絕緣油的粘度，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

表1測(cè)量結(jié)果表明：選擇粘度常數(shù)較大的粘度計(jì)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量時(shí)，樣品在粘度計(jì)毛細(xì)管中的流動(dòng)時(shí)間較短，測(cè)量結(jié)果偏大。根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律，需要保證流體以勻速層流狀態(tài)流經(jīng)毛細(xì)管，當(dāng)毛細(xì)管中的流體流速過(guò)快時(shí)，超過(guò)一定范圍就會(huì)形成湍流，不能滿足層流的狀態(tài)，增加了流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦，使流動(dòng)時(shí)間增大，測(cè)量結(jié)果偏大。另外流動(dòng)過(guò)快會(huì)使人員對(duì)樣品流流動(dòng)終點(diǎn)的識(shí)別產(chǎn)生誤差，時(shí)間太短也會(huì)使計(jì)時(shí)誤差增大。因此一定要根據(jù)待測(cè)樣品的運(yùn)動(dòng)粘度范圍，選擇合適的毛細(xì)管粘度計(jì)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)粘度的測(cè)量，確保流體在毛細(xì)管中的流動(dòng)時(shí)間符合要求。

2.2 溫度控制

因溫度會(huì)影響液體分子的運(yùn)動(dòng)速率，故溫度升高液體的運(yùn)動(dòng)粘度會(huì)隨之減小，反之增大，在對(duì)流體的運(yùn)動(dòng)粘度指標(biāo)進(jìn)行討論時(shí)，也只在同一溫度條件下進(jìn)行比較分析才有意義，所以在測(cè)量流體的運(yùn)動(dòng)粘度過(guò)程中必須保持恒定準(zhǔn)確的溫度。在環(huán)境溫度與恒溫浴溫度相差較大時(shí)，靠近浴池壁面以及靠近液面的浴液溫度會(huì)偏向環(huán)境溫度。

要避免溫度控制對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，恒溫浴需要有精準(zhǔn)的溫度控制，且恒溫浴中浴液需要持續(xù)攪拌，應(yīng)在恒溫浴中兩處及以上不同位置進(jìn)行溫度測(cè)量，幾處的溫度均應(yīng)在控制溫度±0.1℃，且相互溫差不超過(guò)0.1℃，以避免溫度控制不穩(wěn)定及溫度分布不均勻。

2.3 毛細(xì)管中裝入樣品量控制

平氏毛細(xì)管采用U形結(jié)構(gòu)，利用樣品在U形管中的液位差，使其在重力作用下由高液面端流向低液面端，測(cè)量時(shí)，當(dāng)液面流經(jīng)上標(biāo)線時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)液面流經(jīng)下標(biāo)線時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束，測(cè)量完成液面平衡后樣品流入下貯存器，測(cè)量過(guò)程中樣品流經(jīng)的有效途徑為毛細(xì)管部位，在整個(gè)過(guò)程中需保持下貯存器中的樣品液面高度不應(yīng)超過(guò)毛細(xì)管末端位置的高度，否則縮短了有效毛細(xì)管長(zhǎng)度，影響毛細(xì)管中樣品的流動(dòng)速度，從而影響運(yùn)動(dòng)粘度的測(cè)量結(jié)果，故在開(kāi)始測(cè)量前，樣品在U形毛細(xì)管粘度計(jì)中液面平衡狀態(tài)時(shí)，應(yīng)確保下貯存器中液面低于毛細(xì)管末端位置的高度。

2.4 冷凍油中制冷劑的影響及去除

使用后的冷凍油中溶有大量的制冷劑，制冷劑在常溫常壓下為氣態(tài)，樣品從設(shè)備中取出后，會(huì)有大量氣泡從油中逸出。毛細(xì)管中有氣泡會(huì)形成氣塞，增大樣品流動(dòng)阻力，使樣品在毛細(xì)管中的流動(dòng)時(shí)間增加，測(cè)量結(jié)果偏高，所以在對(duì)冷凍設(shè)備使用后的冷凍油進(jìn)行運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量前，應(yīng)去除油中的制冷劑。

考慮到制冷劑在常溫常壓下為氣態(tài)，實(shí)驗(yàn)將樣品分兩份加熱到50℃加速制冷劑的揮發(fā)，當(dāng)肉眼觀察樣品沒(méi)有氣泡產(chǎn)生后，與新冷凍油運(yùn)動(dòng)粘度進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，用加熱方法不能完全去除樣品中的制冷劑，且去除效果不穩(wěn)定。

受絕緣油色譜分析樣品處理的啟發(fā)，用加熱結(jié)合機(jī)械震蕩方法，用100mL注射器少量樣品于振蕩儀中，在50℃左右振蕩，反復(fù)排出注射器中產(chǎn)生的氣體，直到油樣不再釋放氣體為止，對(duì)震蕩后的樣品進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果表明，震蕩后的樣品與新冷凍油運(yùn)動(dòng)粘度接近，此方法能有效去除冷凍油中溶解的制冷劑，消除制冷劑對(duì)運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

3 結(jié)論

本文試驗(yàn)結(jié)果表明，根據(jù)樣品在毛細(xì)管中的流動(dòng)時(shí)間選擇合適的粘度計(jì)常數(shù)，控制恒定均勻的恒溫浴溫度，毛細(xì)管中裝入樣品量合適，去除冷凍油中的制冷劑，都可以減小運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量的誤差，正確按照測(cè)量方法進(jìn)行試驗(yàn)，準(zhǔn)確分析各種影響因素并避免其影響，是測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的保證。

參考文獻(xiàn)

[1]李詠，楊曉飛，王堅(jiān)，等.潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定影響因素分析[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2010（4）：16-19.

[2]舒發(fā)春.測(cè)定運(yùn)動(dòng)粘度的影響因素分析[J].石油庫(kù)與加油站，2008（6）：21-22，7.