Ја мери внатрешната отпорност на напрегање на смолкнување

Динамичката вискозност (исто така наречена апсолутна вискозност) го квантифицира количеството на сила потребна за движење на еден слој флуид врз друг. Тоа е внатрешна карактеристика на самиот флуид, независна од густината. Повисоките вредности значат поголема отпорност.

Формула: τ = μ × (du/dy) каде τ = напрегање на смолкнување, du/dy = градиент на брзина

Единици: Pa·s (SI), poise (P), centipoise (cP). Вода @ 20°C = 1.002 cP

Динамичка вискозност поделена со густина

Кинематичката вискозност мери колку брзо тече флуидот под влијание на гравитацијата. Таа ги зема предвид и внатрешната отпорност (динамичка вискозност) и масата по волумен (густина). Се користи кога е важен протокот под влијание на гравитацијата, како што е одводнувањето на масло или истурањето на течност.

Формула: ν = μ / ρ каде μ = динамичка вискозност, ρ = густина

Единици: m²/s (SI), stokes (St), centistokes (cSt). Вода @ 20°C = 1.004 cSt

• μ (динамичка) = 1.002 cP = 0.001002 Pa·s
• ρ (густина) = 998.2 kg/m³
• ν (кинематичка) = μ/ρ = 1.004 cSt = 1.004 mm²/s
• Сооднос: ν/μ ≈ 1.0 (водата е референца)

• μ (динамичка) = 62 cP = 0.062 Pa·s
• ρ (густина) = 850 kg/m³
• ν (кинематичка) = μ/ρ = 73 cSt = 73 mm²/s
• Забелешка: Кинематичката е 18% повисока од динамичката (поради помала густина)

• μ (динамичка) = 1,412 cP = 1.412 Pa·s
• ρ (густина) = 1,261 kg/m³
• ν (кинематичка) = μ/ρ = 1,120 cSt = 1,120 mm²/s
• Забелешка: Многу вискозен—1,400 пати погуст од водата

• μ (динамичка) = 0.0181 cP = 1.81×10⁻⁵ Pa·s
• ρ (густина) = 1.204 kg/m³
• ν (кинематичка) = μ/ρ = 15.1 cSt = 15.1 mm²/s
• Забелешка: Ниска динамичка, висока кинематичка (гасовите имаат ниска густина)

ASTM D88 стандард, широко користен во Северна Америка за нафтени производи

ν(cSt) = 0.226 × SUS - 195/SUS (важи за SUS > 32)

• Мерено на специфични температури: 100°F (37.8°C) или 210°F (98.9°C)
• Вообичаен опсег: 31-1000+ SUS
• Пример: SAE 30 масло ≈ 300 SUS @ 100°F
• Saybolt Furol (SFS) варијанта за многу вискозни флуиди: ×10 поголем отвор

Британски IP 70 стандард, вообичаен во Велика Британија и поранешниот Комонвелт

ν(cSt) = 0.26 × RW1 - 179/RW1 (важи за RW1 > 34)

• Мерено на 70°F (21.1°C), 100°F, или 140°F
• Redwood бр. 2 варијанта за погусти флуиди
• Конверзија: RW1 ≈ SUS × 1.15 (приближно)
• Во голема мера заменет со ISO стандарди, но сè уште се споменува во постари спецификации

Германски DIN 51560 стандард, користен во Европа и нафтената индустрија

ν(cSt) = 7.6 × °E - 6.0/°E (важи за °E > 1.2)

• Мерено на 20°C, 50°C, или 100°C
• °E = 1.0 за вода @ 20°C (по дефиниција)
• Вообичаен опсег: 1.0-20°E
• Пример: Дизел гориво ≈ 3-5°E @ 20°C

Најдолгиот лабораториски експеримент во светот (од 1927 година) на Универзитетот во Квинсленд покажува како смола (катран) тече низ инка. Изгледа цврсто, но всушност е течност со многу висока вискозност—100 милијарди пати повискозна од водата! Само 9 капки паднале за 94 години.

Базалтната лава (ниска вискозност, 10-100 Pa·s) создава благи ерупции во хавајски стил со течечки реки. Риолитската лава (висока вискозност, 100,000+ Pa·s) создава експлозивни ерупции во стилот на планината Сент Хеленс бидејќи гасовите не можат да избегаат. Вискозноста буквално ги обликува вулканските планини.

Крвта е 3-4 пати повискозна од водата (3-4 cP @ 37°C) поради црвените крвни зрнца. Високата вискозност на крвта го зголемува ризикот од мозочен/срцев удар. Аспиринот во ниски дози ја намалува вискозноста со спречување на агрегацијата на тромбоцитите. Тестирањето на вискозноста на крвта може да предвиди кардиоваскуларни заболувања.

Спротивно на популарниот мит, старите прозорци не се подебели на дното поради течењето. Вискозноста на стаклото на собна температура е 10²⁰ Pa·s (трилион трилиони пати повеќе од водата). За да тече 1мм би било потребно повеќе време од староста на универзумот. Тоа е вистинско цврсто тело, а не бавна течност.

SAE 10W-30 значи: 10W = зимска вискозност @ 0°F (проток на ниска температура), 30 = вискозност @ 212°F (заштита на работна температура). 'W' е за зима (winter), а не за тежина (weight). Мултиградните масла користат полимери кои се собираат на студено (ниска вискозност) и се шират на топло (ја одржуваат вискозноста).

Водните пајаци ја искористуваат површинската напнатост, но исто така ја користат и вискозноста на водата. Движењата на нивните нозе создаваат витли кои туркаат против вискозната отпорност, движејќи ги напред. Во флуид со нула вискозност (теоретски), тие не би можеле да се движат—би се лизгале без триење.

Исак Њутн ја опишува вискозноста во Principia Mathematica. Го воведува концептот на 'внатрешно триење' кај флуидите.

Жан Поазеј го проучува протокот на крв во капиларите. Го изведува Законот на Поазеј кој го поврзува протокот со вискозноста.

Џорџ Стоукс ги изведува равенките за вискозен проток. Ја докажува врската помеѓу динамичката и кинематичката вискозност.

Озборн Рејнолдс го воведува Рејнолдсовиот број. Ја поврзува вискозноста со режимот на проток (ламинарен наспроти турбулентен).

Вискозиметарот Saybolt е стандардизиран во САД. Методот со чаша за истекување станува стандард во нафтената индустрија.

Poise и stokes се именувани како CGS единици. 1 P = 0.1 Pa·s, 1 St = 1 cm²/s стануваат стандард.

Експериментот со капка смола започнува на Универзитетот во Квинсленд. Сè уште трае—најдолгиот лабораториски експеримент досега.

SI ги усвојува Pa·s и m²/s како стандардни единици. Centipoise (cP) и centistokes (cSt) остануваат вообичаени.

ASTM D445 го стандардизира мерењето на кинематичката вискозност. Капиларниот вискозиметар станува индустриски стандард.

Ротационите вискозиметри овозможуваат мерење на не-Њутнови флуиди. Важно за бои, полимери, храна.

Дигиталните вискозиметри го автоматизираат мерењето. Бањите со контролирана температура обезбедуваат прецизност до ±0.01 cSt.

Избор на моторно масло, хидраулична течност и подмачкување на лежишта:

• SAE класи: 10W-30 значи 10W @ 0°F, 30 @ 212°F (опсези на кинематичка вискозност)
• ISO VG класи: VG 32, VG 46, VG 68 (кинематичка вискозност @ 40°C во cSt)
• Избор на лежишта: Премногу ретко = абење, премногу густо = триење/топлина
• Индекс на вискозност (VI): Ја мери чувствителноста на температура (повисоко = подобро)
• Мултиградни масла: Адитивите ја одржуваат вискозноста на различни температури
• Хидраулични системи: Типично 32-68 cSt @ 40°C за оптимални перформанси

Спецификации за вискозност на гориво, сурова нафта и рафинирање:

• Тешко гориво: Се мери во cSt @ 50°C (мора да се загрее за да се пумпа)
• Дизел: 2-4.5 cSt @ 40°C (EN 590 спецификација)
• Класификација на сурова нафта: Лесна (<10 cSt), средна, тешка (>50 cSt)
• Проток во цевководи: Вискозноста ги одредува барањата за моќност на пумпање
• Класи на бункер гориво: IFO 180, IFO 380 (cSt @ 50°C)
• Процес на рафинирање: Виско-крекирањето ги намалува тешките фракции

Контрола на квалитет и оптимизација на процеси:

• Класификација на мед: 2,000-10,000 cP @ 20°C (во зависност од влажноста)
• Конзистенција на сируп: Јаворов сируп 150-200 cP, пченкарен сируп 2,000+ cP
• Млечни производи: Вискозноста на павлаката влијае на текстурата и чувството во устата
• Чоколадо: 10,000-20,000 cP @ 40°C (процес на темперирање)
• Карбонизација на пијалаци: Вискозноста влијае на формирањето на меурчиња
• Масло за готвење: 50-100 cP @ 20°C (точката на чадење е во корелација со вискозноста)

Бои, лепила, полимери и контрола на процеси:

• Вискозност на боја: 70-100 KU (единици Кребс) за конзистентност на нанесување
• Премачкување со прскање: Типично 20-50 cP (премногу густо се затнува, премногу ретко тече)
• Лепила: 500-50,000 cP во зависност од методот на нанесување
• Полимерни топини: 100-100,000 Pa·s (екструзија/калапење)
• Мастила за печатење: 50-150 cP за флексографија, 1-5 P за офсет
• Контрола на квалитет: Вискозноста укажува на конзистентност на серијата и рок на траење

Динамичката вискозност (Pa·s, poise) ја мери внатрешната отпорност на флуидот на смолкнување—неговата апсолутна 'густина'. Кинематичката вискозност (m²/s, stokes) е динамичката вискозност поделена со густината—колку брзо тече под влијание на гравитацијата. Потребна ви е густината за да конвертирате помеѓу нив: ν = μ/ρ. Размислете на овој начин: медот има висока динамичка вискозност (е густ), но и живата има висока кинематичка вискозност иако е 'ретка' (бидејќи е многу густа).

Не без да ја знаете густината на флуидот на температурата на мерење. За вода близу 20°C, 1 cP ≈ 1 cSt (бидејќи густината на водата е ≈ 1 g/cm³). Но за моторно масло (густина ≈ 0.9), 90 cP = 100 cSt. Нашиот конвертор ги блокира вкрстените конверзии за да спречи грешки. Користете ја оваа формула: cSt = cP / (густина во g/cm³).

Класите на вискозност SAE ги специфицираат опсезите на кинематичката вискозност. '10W' значи дека ги исполнува барањата за проток на ниска температура (W = winter, тестирано на 0°F). '30' значи дека ги исполнува барањата за вискозност на висока температура (тестирано на 212°F). Мултиградните масла (како 10W-30) користат адитиви за одржување на вискозноста на различни температури, за разлика од едноградните масла (SAE 30) кои драматично се разредуваат кога се жешки.

Saybolt Универзалните Секунди (SUS) мерат колку време е потребно за 60mL флуид да истече низ калибриран отвор. Емпириската формула е: cSt = 0.226×SUS - 195/SUS (за SUS > 32). На пример, 100 SUS ≈ 21 cSt. SUS сè уште се користи во нафтените спецификации иако е постара метода. Современите лаборатории користат кинематички вискозиметри кои директно го мерат cSt според ASTM D445.

Повисоката температура им дава на молекулите повеќе кинетичка енергија, овозможувајќи им полесно да се лизгаат една покрај друга. Кај течностите, вискозноста типично опаѓа за 2-10% по °C. Моторното масло на 20°C може да биде 200 cP, но само 15 cP на 100°C (13-кратно намалување!). Индексот на Вискозност (VI) ја мери оваа температурна чувствителност: маслата со висок VI (100+) подобро ја одржуваат вискозноста, додека оние со низок VI (<50) драматично се разредуваат кога се загреваат.

Повеќето хидраулични системи најдобро работат на 25-50 cSt @ 40°C. Премногу ниска (<10 cSt) предизвикува внатрешни протекувања и абење. Премногу висока (>100 cSt) предизвикува бавна реакција, висока потрошувачка на енергија и натрупување на топлина. Проверете ја спецификацијата на производителот на вашата пумпа—пумпите со крила претпочитаат 25-35 cSt, додека клипните пумпи толерираат 35-70 cSt. ISO VG 46 (46 cSt @ 40°C) е најчестото хидраулично масло за општа намена.

Не постои теоретски максимум, но практичните мерења стануваат тешки над 1 милион cP (1000 Pa·s). Битуменот/смолата може да достигне 100 милијарди Pa·s. Некои полимерни топини надминуваат 1 милион Pa·s. При екстремни вискозности, границата помеѓу течност и цврсто тело се замаглува—овие материјали покажуваат и вискозен проток (како течности) и еластично враќање (како цврсти тела), наречено вискоеластичност.

Poise го чествува Жан Леонар Мари Поазеј (1840-тите), кој го проучувал протокот на крв во капиларите. Stokes го чествува Џорџ Габриел Стоукс (1850-тите), кој ги извел равенките за вискозен проток и ја докажал врската помеѓу динамичката и кинематичката вискозност. Еден reyn (фунта-сила секунда по квадратен инч) е именуван по Озборн Рејнолдс (1880-тите), познат по Рејнолдсовиот број во динамиката на флуиди.