油品运动粘度测量的影响因素与处理

2017-06-22童星

科学家 2017年8期

关键词：流体

童星

摘要本文对运动粘度测量进行研究，考察了粘度计常数、温度控制、毛细管中装入样品量、冷冻油中制冷剂对运动粘度测量的影响，结合实践经验对各种影响因素进行试验分析，并提出了相应的解决方法，相关结论可以进一步提高实验结果的准确性和可靠性。

关键词运动粘度；毛细管粘度计；流体

中图分类号 TE6 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）08-0046-01

运动粘度是对油品的应用有着重要意义的一项指标，在润滑油方面，是润滑油牌号划分的依据，也是各种润滑设备油品选型的主要依据，它直接影响机械设备的磨损程度、摩擦功率损失和工作效率；在绝缘油方面，运动粘度过大影响传热，运动粘度过小影响设备工作安全性；在喷气燃油方面，运动粘度可以决定柴油在内燃机内的雾化情况，影响供油量。

1 运动粘度测量原理及方法

运动粘度的测量是基于牛顿内摩擦定律，在重力作用下测量的，使一定体积的流体通过毛细管时保持均匀流动的层流状态，通过测量流经毛细管的时间计算运动粘度。测量步骤如下。

选择内径（粘度计常数）符合要求的干燥、清洁的毛细管粘度计。

1）向毛细管粘度计内装入适量的待测样品。

2）将装好待测样品的粘度计放入恒温浴中，调整保持粘度计处于垂直状态，恒温。

3）测量待测样品从流经毛细管的流动时间。

2 测量过程中的影响因素与处理

2.1 粘度计常数选择

运动粘度测量对流体在毛细管中的流动时间有严格要求，对流动时间的控制可以通过选择不同粘度计常数的毛细管来实现，为了测试不同系数的毛细管对运动粘度测量结果的影响，在40℃下使用不同的粘度计测量了润滑油和绝缘油的粘度，测定结果见表1。

表1测量结果表明：选择粘度常数较大的粘度计进行运动粘度测量时，样品在粘度计毛细管中的流动时间较短，测量结果偏大。根据牛顿内摩擦定律，需要保证流体以匀速层流状态流经毛细管，当毛细管中的流体流速过快时，超过一定范围就会形成湍流，不能满足层流的状态，增加了流体流动的内摩擦，使流动时间增大，测量结果偏大。另外流动过快会使人员对样品流流动终点的识别产生误差，时间太短也会使计时误差增大。因此一定要根据待测样品的运动粘度范围，选择合适的毛细管粘度计进行运动粘度的测量，确保流体在毛细管中的流动时间符合要求。

2.2 温度控制

因温度会影响液体分子的运动速率，故温度升高液体的运动粘度会随之减小，反之增大，在对流体的运动粘度指标进行讨论时，也只在同一温度条件下进行比较分析才有意义，所以在测量流体的运动粘度过程中必须保持恒定准确的温度。在环境温度与恒温浴温度相差较大时，靠近浴池壁面以及靠近液面的浴液温度会偏向环境温度。

要避免温度控制对测量结果的影响，恒温浴需要有精准的温度控制，且恒温浴中浴液需要持续搅拌，应在恒温浴中两处及以上不同位置进行温度测量，几处的温度均应在控制温度±0.1℃，且相互温差不超过0.1℃，以避免温度控制不稳定及温度分布不均匀。

2.3 毛细管中装入样品量控制

平氏毛细管采用U形结构，利用样品在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，测量时，当液面流经上标线时开始计时，当液面流经下标线时计时结束，测量完成液面平衡后样品流入下贮存器，测量过程中样品流经的有效途径为毛细管部位，在整个过程中需保持下贮存器中的样品液面高度不应超过毛细管末端位置的高度，否则缩短了有效毛细管长度，影响毛细管中样品的流动速度，从而影响运动粘度的测量结果，故在开始测量前，样品在U形毛细管粘度计中液面平衡状态时，应确保下贮存器中液面低于毛细管末端位置的高度。

2.4 冷冻油中制冷剂的影响及去除

使用后的冷冻油中溶有大量的制冷剂，制冷剂在常温常压下为气态，样品从设备中取出后，会有大量气泡从油中逸出。毛细管中有气泡会形成气塞，增大样品流动阻力，使样品在毛细管中的流动时间增加，测量结果偏高，所以在对冷冻设备使用后的冷冻油进行运动粘度测量前，应去除油中的制冷劑。

考虑到制冷剂在常温常压下为气态，实验将样品分两份加热到50℃加速制冷剂的挥发，当肉眼观察样品没有气泡产生后，与新冷冻油运动粘度进行对比，结果表明，用加热方法不能完全去除样品中的制冷剂，且去除效果不稳定。

受绝缘油色谱分析样品处理的启发，用加热结合机械震荡方法，用100mL注射器少量样品于振荡仪中，在50℃左右振荡，反复排出注射器中产生的气体，直到油样不再释放气体为止，对震荡后的样品进行测量，结果表明，震荡后的样品与新冷冻油运动粘度接近，此方法能有效去除冷冻油中溶解的制冷剂，消除制冷剂对运动粘度测量的影响。实验结果见表2。

3 结论

本文试验结果表明，根据样品在毛细管中的流动时间选择合适的粘度计常数，控制恒定均匀的恒温浴温度，毛细管中装入样品量合适，去除冷冻油中的制冷剂，都可以减小运动粘度测量的误差，正确按照测量方法进行试验，准确分析各种影响因素并避免其影响，是测量结果准确性的保证。