Viskoossus

voolamise võime

Viskoossus (ladina keeles viscosus kleepuv) on vooliste (vedelike ja gaaside) molekulide sisehõõrdumisest tingitud voolamise võime/omadus. Viskoossuse toimet on lihtne ette kujutada, kui laminaarsel (keeristeta) voolamisel vedeliku kihid liiguvad üksteise suhtes. Kihtide libisemispinnal tekib hõõre, mis püüab pidurdada nende omavahelist liikumist. Mida suurem on takistav jõud, seda enam on vedeliku voolamine takistatud ja vastavalt seda sitkem on vedelik.

Vasakul tilgub väikese viskoossusega aine (vesi) ja paremal suure viskoossusega aine (mesi)
Vedelikukihtide nihkumine alumise paigalseisava ja ülemise liikuva plaadi vahel
Pigi viskoossus on umbes 100 miljardit korda suurem kui veel, nii et võtab aastaid enne kui moodustub selline tilk

Dünaamiline ja kinemaatiline viskoossusRedigeeri

Füüsikalise suurusena väljendab viskoossus sisehõõrdumise määra. Eristatakse dünaamilist viskoossust (tähis  , ka  ) ja kinemaatilist viskoossust (tähis  ).

Laminaarsel voolamisel sõltub sisehõõrdejõule vastav jõud  , mis on vajalik joonisel kujutatud ülemise plaadi liigutamiseks, pinna   suurusest, selle liikumiskiirusest   alumise pinna suhtes ja plaatide vahekaugusest  :

 

kus võrdetegur   on dünaamiline viskoossus.

Dünaamilise viskoossuse pöördsuurust   nimetatakse voolavuseks.[1]

Tehnikas, näiteks hüdroajamite arvutamisel, ja samuti triboloogias, on sageli kasutusel kinemaatiline viskoossus

 .

kus   on voolise tihedus.

Viskoossusest kui füüsikalisest suurusest kõneldes mõeldakse harilikult dünaamilist viskoossust.

Viskoossuse sõltuvus temperatuurist ja rõhustRedigeeri

Vedeliku viskoossus temperatuuri tõustes väheneb ja rõhu kasvades suureneb. Rõhk hakkab vedeliku viskoossust siiski märgatavalt mõjutama alles rõhkudel üle 20 MPa (kahesaja kordne normaalrõhk).

Erinevalt vedelikust gaasi viskoossus temperatuuri tõustes kasvab.

Viskoossuse mõõtmineRedigeeri

Vedeliku viskoossust mõõdetakse viskosimeetriga. Dünaamilise viskoossuse mõõtühikuks on SI süsteemis paskalsekund (Pa·s = kg/(s·m)), CGS-süsteemis aga puaas.

Dünaamilise viskoossuse määramine viskosimeetriga on tülikas ja aeganõudev. Tööstuslikus praktikas leiab seetõttu rohkelt kasutamist suhtelise viskoossuse määramine. Sellisel juhul võrreldakse vedeliku viskoossust tavalise destilleeritud vee viskoossusega. Võrdlemine käib nii, et võrreldakse kindla koguse uuritava vedeliku väljavoolamise aega läbi kalibreeritud ava või kapillaari sama koguse vee väljavoolamise ajaga. Mida suurem on vedeliku viskoossus, seda enam kulub aega vedeliku väljavoolamiseks.

MõõtühikudRedigeeri

Sõltuvalt kasutatavast mõõtmise metoodikast ja seadmetest leiavad tänapäeval kasutamist järgmised suhtelise viskoossuse ühikud.

SI-süsteemis on dünaamilise viskoossuse ühik Pa·s ja kinemaatilise viskoossuse ühik m2·s−1. Praktikas kasutatakse väikese viskoossusega aine korral Si ühiku Pa·s asemel sageli tuhat korda väiksemat ühikut mPa·s.

CGS-süsteemis mõõdetakse dünaamilist viskoossust puaasides (tähis P), kusjuures 1 Pa·s = 10 P = 1000 cP (sentipuaasi). Kinemaatilise viskoossuse vana ühik on stooks (tähis St), kusjuures 1 St = 10−4 m2/s.

Vanadest ühikutest on veel kasutusel järgmised viskoossuse ühikud.

Mandri-Euroopas Engleri kraad (tähis °E), mis väljendav viskoosust vee suhtes;

Suurbritannias Redwoodi sekund (tähis RI);

Ameerika Ühendriikides Saybolti sekund (tähis SSU).

Suhtelise viskoossuse ühikud ei ole matemaatiliselt seotud dünaamilise viskoossusega ning seetõttu tuleb nende omavahelisel võrdlemisel kasutada üleminekutabeleid.

Viskoossus ja määrimisomadusedRedigeeri

Mida suurem on vedeliku viskoossus, seda paremad on vedeliku määrimisomadused, kuid samas suurenevad rõhukaod süsteemis ja vedelik kuumeneb tööprotsessis rohkem. Väiksema viskoossusega vedelik nõuab süsteemi kvaliteetsemat tihendamist, kuid võimaldab ajami tööd madalamal välistemperatuuril. Soovitatavaks hüdrovedeliku viskoossuseks loetakse ca 20–100 cSt. Suurim viskoossus lähtudes külmalt käivitamise tingimusest ca 800–2000 cSt. Minimaalne viskoossus lähtudes määrimistingimustest ca 10 cSt.

Temperatuuri mõju määrdeaine viskoossusele on paljude seadmete töös olulise tähtsusega, kuna viskoossus mõjutab määrdeainete määrimisomadusi ja hõõrdetakistuse suurust.

Määrdeainete ja hüdrovedelike markeerimisel on aluseks nende viskoossus, mis on vedeliku markeeringus näidatud arvulise väärtusena. Kuna vedelike viskoosus ei ole konstantne, siis peab markeeringus toodud viskoossus vastama kindlatele tingimustele. Siin on eri standardite poolt kehtestatud markeerimise alustes suured erinevused. Näiteks ISO-standard määratleb vedelikud viskoossuse järgi temperatuuril 40 °C, aga DIN-standard temperatuuril 50 °C. Siingi on erineva markeeringuga vedelike võrdlemiseks vajalikud üleminekutabelid.

Vaata kaRedigeeri

ViitedRedigeeri

  1. ENE 10. köide, 1998