teoria_plynow_smarnych.pdf

Płyny eksploatacyjne - TEORIA PŁYNÓW SMARNYCH

(Oleje silnikowe)

Płyn – każda substancja, która może płynąć, tj. dowolnie zmieniać swój kształt w zależności od

naczynia, w którym się znajduje, oraz może swobodnie się przemieszczać (przepływać), np.

przepompowywana przez rury.

Pojęcia płynu nie należy utożsamiać tylko z cieczą, gdyż płynami są nie tylko ciecze, ale także

wszystkie gazy, a nawet takie mieszaniny różnych faz fizycznych jak piana, emulsja, zawiesina i

pasta.

Podstawową, mierzalną cechą płynów jest ich lepkość czyli miara oporu wewnętrznego jaki

stawia płyn poddawany naprężeniom ścinającym zmuszającym go do przepływu. Lepkości z

kolei nie należy mylić z gęstością, co jest powszechne w języku potocznym.

Najmniejszą ideową cząstką płynu jest element płynu.

Rodzaje płynów

Ze względu na charakter zależności naprężeń ścinających i szybkości ścinania wyróżnia się

dwa podstawowe rodzaje płynów:

płyny anizotropowe ( ciekłe kryształy)

płyny izotropowe (pozostałe)

Dla płynów izotropowych wyróżniamy kilka modeli:

14 Newtona

15 Binghama ( płyn plastycznolepki)

16 Ostwalda - De Waele

Ze względu na sam charakter tej zależności płyny dzieli się na:

płyny newtonowskie

płyny plastycznolepkie

płyny pseudoplastyczne (rozrzedzane ścinaniem)

płyny tiksotropowe (zagęszczane ścinaniem)

Ponieważ istnieją dwie podstawowe własności płynu ( lepkość i ściśliwość ) można uzyskać

cztery uproszczone modele płynów:

płyn doskonały (nielepki i nieściśliwy)

płyn lepki i nieściśliwy

płyn nielepki i ściśliwy

płyn rzeczywisty (model pełny, lepki i ściśliwy)

Płyny izotropowe w przeciwieństwie do ciał stałych nie jest w stanie zachować równowagi

statycznej pod wpływem naprężeń ścinających. Jednak w wypadku płynów anizotropowych

możliwe jest wystąpienie zjawiska polegającego na ekstremalnie dużej lepkości w jednym i

małej lepkości w innym kierunku, a tym samym możliwe jest występowanie naprężeń stycznych.

Lepkość (tarcie wewnętrzne) - właściwość płynów i plastycznych ciał stałych charakteryzująca

ich opór wewnętrzny przeciw płynięciu. Lepkością nie jest opór przeciw płynięciu powstający na

granicy płynu i ścianek naczynia. Lepkość jest jedną z najważniejszych cech płynów (cieczy i

gazów).

Inne znaczenie słowa "lepkość" odnosi się do "czepności" - terminu stosowanego w dziedzinie

klejów. Zgodnie z laminarnym modelem przepływu lepkość wynika ze zdolności płynu do

przekazywania pędu pomiędzy warstwami poruszającymi się z różnymi prędkościami.

Różnice w prędkościach warstw są charakteryzowane w modelu laminarnym przez szybkość

ścinania. Przekazywanie pędu zachodzi dzięki pojawieniu się na granicy tych warstw naprężeń

ścinających. Wspomniane warstwy są pojęciem hipotetycznym, w rzeczywistości zmiana

prędkości zachodzi w sposób ciągły (zobacz: gradient) , a naprężenia można określić w każdym

punkcie płynu. Model laminarny lepkości zawodzi też przy przepływie turbulentnym,

powstającym np. na granicy płynu i ścianek naczynia. Dla przepływu turbulentnego jak dotąd

nie istnieją dobre modele teoretyczne.

Płyn nielepki to płyn o zerowej lepkości.

Istnieją dwie miary lepkości:

Lepkość dynamiczna wyrażająca stosunek naprężeń ścinających do szybkości ścinania:

Jednostką lepkości dynamicznej w układzie SI jest: kilogram· metr - 1 ·sekunda - 1

Lepkość kinematyczna czasami nazywana też kinetyczną jest stosunkiem lepkości

dynamicznej do gęstości płynu:

Jednostką lepkości kinematycznej w układzie SI jest: metr 2 · sekunda - 1 Jej nazwa pochodzi od

tego, że jest wyrażona jedynie przez wielkości właściwe kinematyce.

Dziedziną nauki zajmującą się badaniami nad lepkością jest reologia. Pomiary lepkości

prowadzi się na wiskozymetrach i reowiskozymetrach.

Współczynnik lepkości dynamicznej dla rozrzedzonych gazów doskonałych jest proporcjonalny

do pierwiastka z temperatury (jest to wynikiem ruchu cząsteczek gazów), a nie zależy od

ciśnienia. Dla cieczy współczynnik ten jest odwrotnie proporcjonalny do temperatury, a rośnie

wraz ze wzrostem ciśnienia (jest to spowodowane oddziaływaniem międzycząsteczkowym).

Gęstość ( masa właściwa ) – masa jednostki objętości, dla substancji jednorodnych określana

jako stosunek masy (m) do objętości (V):

Dla substancji niejednorodnych zależy od punktu substancji i określana wówczas jako granica

stosunku masy do objętości, gdy objętość obejmuje coraz mniejsze objętości obejmujące punkt:

gdzie m oznacza masę ciała (jako funkcję objętości), zaś V jego objętość.

Jednostki gęstości: kilogram na metr sześcienny – kg/m³ (w SI) , kg/l, g/cm³ ( CGS) .

Gęstość jest cechą charakterystyczną substancji, a w określonych warunkach standardowych

stanowi jedną z najważniejszych cech substancji – służy do obliczania masy i ciężaru

określonej objętości substancji.

m = ρ V

Gęstość ciał stałych wyznacza się przez ich ważenie, przy wyznaczaniu gęstości cieczy stosuje

się areometry . Aerometry stosowane w cieczy o znanej gęstości mogą służyć do wyznaczania

gęstości ciał stałych. Przy wyznaczaniu gęstości gazów stosuje się metody ważenia naczyń z

gazem o różnym ciśnieniu gazu.

Gęstość większości substancji zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury (jednym z

wyjątków jest woda w temperaturze poniżej 4°C) zjawisko to wynika z rozszerzalności cieplnej

ciał. Podczas przemian fazowych gęstość zmienia się skokowo, podczas krzepnięcia zazwyczaj

wzrasta (najbardziej znanymi wyjątkami są woda, żeliwo, a z pierwiastków bizmut, gal i

german).

Oleje – oleiste substancje ciekłe lub łatwo topniejące substancje stałe, nierozpuszczalne w

wodzie, o bardzo różnej budowie chemicznej i zastosowaniach, za to o podobnych niektórych

właściwościach fizycznych.

Oleje dzielą się na trzy kategorie:

schnące,

nieschnące,

półschnące.

Oleje ze względu na pochodzenie (co implikuje także ich skład chemiczny) dzieli się na:

mineralne

roślinne,

zwierzęce,

syntetyczne.

Olejki nie są olejami w sensie podanej tu definicji. Olejki to skoncentrowane, ciekłe substancje

posiadające określone własności np. zapach lub smak.

Oleje mineralne

Oleje mineralne są mieszaninami wyższych węglowodorów. Uzyskuje się je głównie z rafinacji

ropy naftowej, ale także z innych źródeł, np. z przerobu smoły węglowej.

Oleje mineralne dzieli się na:

oleje napędowe

oleje smarowe – np. olej wrzecionowy, olej maszynowy ( olej silnikowy) , olej

przekładniowy

oleje opałowe – np. mazut

olej transformatorowy.

Oleje roślinne

Chemicznie oleje roślinne są mieszaninami estrów kwasów tłuszczowych (zarówno

nienasyconych jak i nasyconych). Oleje roślinne, podobnie jak zwierzęce, zalicza się do

tłuszczów. Nie wszystkie oleje roślinne są jadalne, niektóre mogą być nawet trujące. Ponadto,

niektóre oleje roślinne są schnące, lub półschnące, co uniemożliwia stosowanie ich jako nawet

prymitywnych środków smarnych, za to używa się ich w farbach i lakierach. Tak naprawdę nie

jest to jednak wysychanie, lecz polimeryzacja spowodowana światłem i sieciowanie przez

utlenianie w kontakcie z atmosferą. Oleje roślinne uzyskuje się z roślin oleistych.

Oleje roślinne to m.in.: olej kokosowy, olej konopny, olej kukurydziany, olej lniany, olej

orzechowy, olej rycynowy, olej rzepakowy, olej słonecznikowy, olej sojowy, oliwa z oliwek.

Oleje zwierzęce

Tu jedynym powszechnie znanym olejem jest tran. Skład tranu zależy od gatunku zwierząt, z

którego jest uzyskiwany. Rodzajem oleju jest masło sklarowane. Masło po ostrożnym stopieniu i

zebraniu z jego powierzchni piany można przelać do butelek, gdzie nie ulega skrzepnięciu.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: