Viskoziteyi ölçmeye ve raporlamaya yönelik kinematik ve mutlak (dinamik olarak da adlandırılır) iki yöntem, genellikle bunları düzenli olarak kullanmayanların kafasında karışıklığa neden olur. Bu sütunda aralarındaki farkları açıklayacağım ve bunların yağlayıcılara nasıl uygulanacağına dair bazı ipuçları vereceğim.
mutlak viskozite
Mutlak viskozite, bir akışkanın kaymaya karşı direnci veya akışkanın bir kuvvet uygulandığında deformasyona karşı koyma yeteneği olarak tanımlanır. Daha basit bir ifadeyle, sıvı ne kadar kalınsa, akması için o kadar fazla enerji gerekir. Açıkça söylemek gerekirse kinematik viskozite, mutlak viskozitenin yoğunluğa oranı olarak tanımlanır.
Yoğunluk kütleden türetilen bir özelliktir ve kütle ve ağırlık pratik amaçlar için Dünya yüzeyinin herhangi bir yerinde doğrudan orantılı olduğundan, kinematik viskozite genellikle bir sıvının yerçekiminin etkisi altında akmaya karşı direnci olarak yorumlanır.
Kinematik viskoziteyi mutlak viskozitenin özel bir durumu olarak düşünmeyi seviyorum. Yer çekiminin neden olduğu kesme kuvvetleri, makine bileşenlerinin mekanik etkileşiminin neden olduğu kesme kuvvetleriyle karşılaştırıldığında aslında çok küçüktür.
Bu farkı bir örnekle açıklayalım. Diyelim ki masanızda bir kavanoz bal ve bir kavanoz su var. Kavanozlar hareket edemeyecek şekilde masaya sabitlenmiştir. Her kavanoza bir kaşık koyup karıştırmaya başlarsanız, sıvıyı kesmeye başlamış olursunuz.
Bu kuvvetlerin yerçekiminden kaynaklanmadığını, dolayısıyla yaptığınız şeyin mutlak bir viskozite testi olduğunu unutmayın. Açıkçası, karıştırmaya karşı daha fazla direnç gösteren sıvı baldır, dolayısıyla balın mutlak viskozitesinin suyun mutlak viskozitesinden daha büyük olduğu sonucuna varabiliriz. Şimdi şu kavanozları alın, masadan kaldırın ve bir kenara dökün.
Sıvının tamamı tanktan dışarı akacaktır, bu durumda akışa neden olan kuvvet yerçekimi tarafından uygulanır. Az önce bir kinematik viskozite testi yaptık ve bu aynı zamanda balın kinematik viskozitesinin sudan daha yüksek olduğunu gösterdi çünkü balın kavanozdan dışarı akmaya karşı daha fazla direnci var.
Bir akışkanın viskozitesi ister kinematik ister mutlak olsun, ölçülen sıcaklığa bağlı olarak değişir. Bu nedenle viskozitenin ölçüldüğü sıcaklığın bildirilmesi gerekir.
kinematik viskozite
Hareket durumunun kesin bir tanımı olarak, eğer sıvının yoğunluğu biliniyorsa, mutlak viskozite ve kinematik viskozite doğrudan dönüştürülebilir. Bu ilişki şu şekilde ifade edilebilir:
Mutlak viskozite=kinematik viskozite x yoğunluk
Bu formülün doğru şekilde kullanılabilmesi için uygun SI birimlerinin kullanılması gerekir.
Şu ana kadar hem mutlak hem de kinematik viskozite testlerinin balın sudan daha viskoz olduğunu kanıtladığını gösterdik. Başka bir örneğe bakalım.
Masaya sabitlenmiş iki özdeş kavanozu kullanarak birini balla, diğerini mayonezle doldurun. Şimdi sıvıyı karıştırarak mutlak viskozite testi yapın. Testler balın daha viskoz bir sıvı olduğunu gösterecektir.
Kavanozu ters çevirin ve kinematik viskozite testi yapın; bu, mayonezin artık daha viskoz bir sıvı olduğunu gösterecektir (bal, mayonezden daha hızlı tükenecektir). Birincisi, farklı sonuçların açıklaması nedir ve ikincisi, en azından makine yağları söz konusu olduğunda bunun sonuçları nelerdir?
fark
Farklı sonuçları açıklayabilmek için akışkanın Newton özelliklerini anlamamız gerekir. Bir akışkanın viskozitesini maruz kaldığı kayma miktarıyla ilişkilendirirseniz, bazı akışkanlar uygulanan kesme kuvveti miktarından bağımsız bir viskozite sergiler.
Bunlara Newton sıvıları denir ve bal buna iyi bir örnektir. Bazı sıvıların viskozite dağılımı, yaşanan kayma miktarına göre değişir. Bunlara Newtonyen olmayan akışkanlar denir; mayonez buna örnektir.
Newtonyen olmayan akışkanlar, kesme hızı düşük olduğunda yüksek viskozite sergiler (kinematik viskozite testi). Mutlak viskozite testinde olduğu gibi, Newtonyen olmayan akışkanların viskozitesi, akışkan daha güçlü bir şekilde kesildiğinde azalır.
neden önemli?
Peki bu, yağlayıcılar için ne anlama geliyor?
1. Çoğu yağlayıcı (aşağıdaki istisnalara bakın) Newton'a yakın özellikler sergiler. Yani ister kinematik viskoziteyi ister mutlak viskoziteyi ölçüp trendini ölçelim, pek bir fark olmuyor.
2. Daha fazla Newtonyen olmayan özellikler sergileyen yağlar şunlardır:
Geliştirilmiş yağlayıcılar (viskozite indeksini iyileştiren katkı maddeleri içeren yağlar)
Bozulmuş yağ
Katıların ve/veya sıvıların orta derecede kirlenmesi ve hava sürüklenmesi de dahil olmak üzere yağ emülsiyonları; bunların tümü emülsiyon üretebilir.
3. Yer çekiminden ziyade mekanik olarak uygulanan kesme kuvvetlerinin bir makinedeki yağlama sıvısının akışını etkilediği göz önüne alındığında, mutlak viskozite testinin viskoziteyi belirlemede daha iyi bir yöntem olduğu ileri sürülebilir. Ancak mutlak viskozitedeki değişiklikleri etkileyen herhangi bir faktörün kinematik viskozitedeki değişiklikleri de etkileyebileceğini varsaymak da doğru olur.
Tek bir ölçüm yöntemini (uygun tekrarlanabilirlikle) ölçtüğümüz ve trendini uyguladığımız sürece, verilerde iyi modeller elde edebilmeliyiz. Kinematik viskozite ölçümleri yapıyor olmamıza ve makine açısından bunların yanlış olduğunu sezgisel olarak bilmemize rağmen, bunlar hala popülerdir. Bu yüzden tek bir yönteme sadık kalın. Şaka olarak: Bazen haklı olmaktansa her zaman hatalı olmak daha iyidir.
4. Kinematik viskozite, en azından ticari laboratuvarların çoğu açısından, kullanılan yağlayıcı madde analizinde viskoziteyi ölçmenin ve raporlamanın yaygın yöntemidir. Bir önceki paragrafta da belirttiğimiz gibi en iyi yaklaşım olmayabilir ancak geçmişi ve kullanım kolaylığı nedeniyle baskın yaklaşım haline gelmiştir.
5. Çoğu ticari laboratuvar, kinematik viskoziteyi ölçmek için otomatik bir viskozimetre kullanacaktır. Çoğu saha laboratuvar cihazı mutlak viskoziteyi ölçecektir ancak bunu sıvı yoğunluğu varsayımlarını kullanarak ve uygun hesaplamaları yaparak kinematik viskozite olarak raporlayacaktır.
Bu genellikle trend sonuçlarının elde edilmesinde bir sorun teşkil etmez ancak viskozite ölçümlerinin her zaman aynı sıcaklıkta yapılmasını sağlamak önemlidir. Bu oda sıcaklığı olabilir, ancak testten önce her zaman yağın iklim kontrollü bir ortamda oda sıcaklığına ulaşması için zaman olduğundan emin olun.
Ve ticari petrol laboratuvarı sonuçlarınızı saha laboratuvarı sonuçlarınızla çok yakından karşılaştırmaya çalışmayın; farklı olacaklar ama bunun nedeni farklı şeyleri ölçtükleri. Bir miktar korelasyon olması gerekir, ancak bunlar tam olarak eşdeğer olmayacaktır.
Viskozite genellikle bir yağlayıcının en önemli özelliği olarak kabul edilir. Bu nedenle ölçebilmek ve anlayabilmek de önemlidir. Umarım bu konunun daha net anlaşılmasını sağlar.
