油品運動粘度測量的影響因素與處理

童星

摘 要 本文對運動粘度測量進行研究，考察了粘度計常數(shù)、溫度控制、毛細管中裝入樣品量、冷凍油中制冷劑對運動粘度測量的影響，結(jié)合實踐經(jīng)驗對各種影響因素進行試驗分析，并提出了相應的解決方法，相關(guān)結(jié)論可以進一步提高實驗結(jié)果的準確性和可靠性。

關(guān)鍵詞 運動粘度；毛細管粘度計；流體

中圖分類號 TE6 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）08-0046-01

運動粘度是對油品的應用有著重要意義的一項指標，在潤滑油方面，是潤滑油牌號劃分的依據(jù)，也是各種潤滑設(shè)備油品選型的主要依據(jù)，它直接影響機械設(shè)備的磨損程度、摩擦功率損失和工作效率；在絕緣油方面，運動粘度過大影響傳熱，運動粘度過小影響設(shè)備工作安全性；在噴氣燃油方面，運動粘度可以決定柴油在內(nèi)燃機內(nèi)的霧化情況，影響供油量。

1 運動粘度測量原理及方法

運動粘度的測量是基于牛頓內(nèi)摩擦定律，在重力作用下測量的，使一定體積的流體通過毛細管時保持均勻流動的層流狀態(tài)，通過測量流經(jīng)毛細管的時間計算運動粘度。測量步驟如下。

選擇內(nèi)徑（粘度計常數(shù)）符合要求的干燥、清潔的毛細管粘度計。

1）向毛細管粘度計內(nèi)裝入適量的待測樣品。

2）將裝好待測樣品的粘度計放入恒溫浴中，調(diào)整保持粘度計處于垂直狀態(tài)，恒溫。

3）測量待測樣品從流經(jīng)毛細管的流動時間。

2 測量過程中的影響因素與處理

2.1 粘度計常數(shù)選擇

運動粘度測量對流體在毛細管中的流動時間有嚴格要求，對流動時間的控制可以通過選擇不同粘度計常數(shù)的毛細管來實現(xiàn)，為了測試不同系數(shù)的毛細管對運動粘度測量結(jié)果的影響，在40℃下使用不同的粘度計測量了潤滑油和絕緣油的粘度，測定結(jié)果見表1。

表1測量結(jié)果表明：選擇粘度常數(shù)較大的粘度計進行運動粘度測量時，樣品在粘度計毛細管中的流動時間較短，測量結(jié)果偏大。根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律，需要保證流體以勻速層流狀態(tài)流經(jīng)毛細管，當毛細管中的流體流速過快時，超過一定范圍就會形成湍流，不能滿足層流的狀態(tài)，增加了流體流動的內(nèi)摩擦，使流動時間增大，測量結(jié)果偏大。另外流動過快會使人員對樣品流流動終點的識別產(chǎn)生誤差，時間太短也會使計時誤差增大。因此一定要根據(jù)待測樣品的運動粘度范圍，選擇合適的毛細管粘度計進行運動粘度的測量，確保流體在毛細管中的流動時間符合要求。

2.2 溫度控制

因溫度會影響液體分子的運動速率，故溫度升高液體的運動粘度會隨之減小，反之增大，在對流體的運動粘度指標進行討論時，也只在同一溫度條件下進行比較分析才有意義，所以在測量流體的運動粘度過程中必須保持恒定準確的溫度。在環(huán)境溫度與恒溫浴溫度相差較大時，靠近浴池壁面以及靠近液面的浴液溫度會偏向環(huán)境溫度。

要避免溫度控制對測量結(jié)果的影響，恒溫浴需要有精準的溫度控制，且恒溫浴中浴液需要持續(xù)攪拌，應在恒溫浴中兩處及以上不同位置進行溫度測量，幾處的溫度均應在控制溫度±0.1℃，且相互溫差不超過0.1℃，以避免溫度控制不穩(wěn)定及溫度分布不均勻。

2.3 毛細管中裝入樣品量控制

平氏毛細管采用U形結(jié)構(gòu)，利用樣品在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，測量時，當液面流經(jīng)上標線時開始計時，當液面流經(jīng)下標線時計時結(jié)束，測量完成液面平衡后樣品流入下貯存器，測量過程中樣品流經(jīng)的有效途徑為毛細管部位，在整個過程中需保持下貯存器中的樣品液面高度不應超過毛細管末端位置的高度，否則縮短了有效毛細管長度，影響毛細管中樣品的流動速度，從而影響運動粘度的測量結(jié)果，故在開始測量前，樣品在U形毛細管粘度計中液面平衡狀態(tài)時，應確保下貯存器中液面低于毛細管末端位置的高度。

2.4 冷凍油中制冷劑的影響及去除

使用后的冷凍油中溶有大量的制冷劑，制冷劑在常溫常壓下為氣態(tài)，樣品從設(shè)備中取出后，會有大量氣泡從油中逸出。毛細管中有氣泡會形成氣塞，增大樣品流動阻力，使樣品在毛細管中的流動時間增加，測量結(jié)果偏高，所以在對冷凍設(shè)備使用后的冷凍油進行運動粘度測量前，應去除油中的制冷劑。

考慮到制冷劑在常溫常壓下為氣態(tài)，實驗將樣品分兩份加熱到50℃加速制冷劑的揮發(fā)，當肉眼觀察樣品沒有氣泡產(chǎn)生后，與新冷凍油運動粘度進行對比，結(jié)果表明，用加熱方法不能完全去除樣品中的制冷劑，且去除效果不穩(wěn)定。

受絕緣油色譜分析樣品處理的啟發(fā)，用加熱結(jié)合機械震蕩方法，用100mL注射器少量樣品于振蕩儀中，在50℃左右振蕩，反復排出注射器中產(chǎn)生的氣體，直到油樣不再釋放氣體為止，對震蕩后的樣品進行測量，結(jié)果表明，震蕩后的樣品與新冷凍油運動粘度接近，此方法能有效去除冷凍油中溶解的制冷劑，消除制冷劑對運動粘度測量的影響。實驗結(jié)果見表2。

3 結(jié)論

本文試驗結(jié)果表明，根據(jù)樣品在毛細管中的流動時間選擇合適的粘度計常數(shù)，控制恒定均勻的恒溫浴溫度，毛細管中裝入樣品量合適，去除冷凍油中的制冷劑，都可以減小運動粘度測量的誤差，正確按照測量方法進行試驗，準確分析各種影響因素并避免其影響，是測量結(jié)果準確性的保證。

參考文獻

[1]李詠，楊曉飛，王堅，等.潤滑油運動粘度測定影響因素分析[J].實驗科學與技術(shù)，2010（4）：16-19.

[2]舒發(fā)春.測定運動粘度的影響因素分析[J].石油庫與加油站，2008（6）：21-22，7.