Таблица вязкости жидкостей и масел
Вязкость жидкостей: справочные таблицы и классификация
Таблица вязкости распространенных жидкостей (при 20°C)
| Жидкость | Динамическая вязкость (мПа·с) | Кинематическая вязкость (мм²/с) | Плотность (кг/м³) |
|---|---|---|---|
| Вода | 1.002 | 1.004 | 998 |
| Подсолнечное масло | 50-60 | 57-68 | 920 |
| Моторное масло SAE 10W | 65-70 | 75-85 | 870 |
| Моторное масло SAE 40 | 320-350 | 380-420 | 880 |
| Глицерин | 1410 | 1120 | 1260 |
| Бензин | 0.6 | 0.8 | 750 |
| Кровь человека | 3-4 | 3-4 | 1060 |
| Воздух | 0.018 | 15.7 | 1.2 |
Таблица классификации моторных масел по вязкости SAE
| Класс вязкости SAE | Кинематическая вязкость при 100°C (мм²/с) | Низкотемпературная вязкость (мПа·с) | Температура проворачивания (°C) |
|---|---|---|---|
| 0W | 3.8 | 6200 при -35°C | -40 |
| 5W | 3.8 | 6600 при -30°C | -35 |
| 10W | 4.1 | 7000 при -25°C | -30 |
| 15W | 5.6 | 7000 при -20°C | -25 |
| 20W | 5.6 | 9500 при -15°C | -20 |
| 25W | 9.3 | 13000 при -10°C | -15 |
| 20 | 5.6-9.3 | - | - |
| 30 | 9.3-12.5 | - | - |
| 40 | 12.5-16.3 | - | - |
| 50 | 16.3-21.9 | - | - |
| 60 | 21.9-26.1 | - | - |
Содержание
Вязкость: определение и единицы измерения
Вязкость — это физическая величина, характеризующая сопротивление течению (внутреннее трение) жидкости или газа. Чем выше вязкость, тем медленнее течет жидкость и тем большее сопротивление она оказывает движущимся в ней объектам.
Существуют два основных вида вязкости:
- Динамическая вязкость (абсолютная вязкость) — мера сопротивления жидкости течению под действием приложенной силы. Измеряется в паскаль-секундах (Па·с) или в пуазах (П): 1 Па·с = 10 П. На практике часто используют миллипаскаль-секунды (мПа·с) или сантипуазы (сП): 1 мПа·с = 1 сП.
- Кинематическая вязкость — отношение динамической вязкости к плотности жидкости. Измеряется в квадратных метрах на секунду (м²/с) или в стоксах (Ст): 1 м²/с = 10⁴ Ст. На практике часто используют квадратные миллиметры на секунду (мм²/с) или сантистоксы (сСт): 1 мм²/с = 1 сСт.
Вязкость жидкостей сильно зависит от температуры: как правило, с ростом температуры вязкость жидкостей уменьшается. Эта зависимость описывается формулой Аррениуса:
где η — динамическая вязкость, A — константа, E₀ — энергия активации процесса вязкого течения, R — универсальная газовая постоянная, T — абсолютная температура.
Виды вязкости и их значение
Динамическая вязкость
Динамическая вязкость отражает внутреннее трение между слоями жидкости при движении. Она характеризует сопротивление жидкости сдвигу и определяется как отношение напряжения сдвига к скорости деформации сдвига. Высокая динамическая вязкость означает, что жидкость густая и тягучая (например, мед, глицерин), низкая — что жидкость текучая (например, вода, спирт).
Кинематическая вязкость
Кинематическая вязкость учитывает не только внутреннее трение, но и плотность жидкости. Это важно при сравнении вязкости жидкостей с разной плотностью. Именно кинематическая вязкость чаще используется в технических спецификациях масел, поскольку она прямо связана со скоростью течения жидкости под действием силы тяжести.
Условная вязкость
В промышленности часто используется понятие условной вязкости — отношение времени истечения определенного объема исследуемой жидкости через стандартное отверстие к времени истечения такого же объема дистиллированной воды при 20°C. Условная вязкость измеряется в градусах Энглера (°Э) или секундах Редвуда.
Индекс вязкости
Индекс вязкости (ИВ) — безразмерная величина, характеризующая зависимость вязкости от температуры. Чем выше индекс вязкости, тем меньше вязкость жидкости меняется при изменении температуры. Это особенно важно для моторных и гидравлических масел, которые должны сохранять свои свойства в широком диапазоне температур.
| Индекс вязкости | Характеристика | Типичные примеры |
|---|---|---|
| Менее 50 | Низкий ИВ | Некоторые минеральные масла без присадок |
| 50-80 | Средний ИВ | Обычные минеральные масла |
| 80-110 | Хороший ИВ | Качественные минеральные и полусинтетические масла |
| 110-140 | Очень хороший ИВ | Современные полусинтетические и некоторые синтетические масла |
| Более 140 | Превосходный ИВ | Высококачественные синтетические масла |
Вязкость моторных масел
Вязкость является одной из ключевых характеристик моторного масла. Она определяет способность масла образовывать прочную масляную пленку на трущихся поверхностях, обеспечивая защиту от износа, а также влияет на легкость запуска двигателя при низких температурах и эффективность работы при высоких.
Классификация масел по вязкости
Наиболее распространенной международной системой классификации моторных масел по вязкости является система SAE (Society of Automotive Engineers — Общество автомобильных инженеров). Классификация SAE J300 делит масла на:
- Зимние (обозначаются цифрой и буквой W — от Winter, например, 0W, 5W, 10W)
- Летние (обозначаются только цифрой, например, 30, 40, 50)
- Всесезонные (обозначаются комбинацией зимнего и летнего классов, например, 5W-30, 10W-40)
Зимний класс (цифра перед W) характеризует вязкость масла при низких температурах и определяет предельную температуру, при которой масло сохраняет текучесть, обеспечивая легкий пуск двигателя. Чем меньше число перед W, тем ниже температура, при которой масло сохраняет свои свойства.
Летний класс (цифра после W или без W) характеризует вязкость масла при высоких температурах (100°C) и определяет толщину масляной пленки при рабочей температуре двигателя. Чем выше число, тем выше вязкость масла при рабочей температуре и тем лучше защита деталей двигателя при высоких нагрузках.
Расшифровка маркировки вязкости моторных масел SAE
| Класс SAE | Низкотемпературные свойства | Высокотемпературные свойства | Рекомендуемое применение |
|---|---|---|---|
| 0W-XX | До -40°C | Зависит от второго числа | Экстремально холодный климат |
| 5W-XX | До -35°C | Зависит от второго числа | Холодный климат, зимний сезон |
| 10W-XX | До -30°C | Зависит от второго числа | Умеренный климат, зимний сезон |
| 15W-XX | До -25°C | Зависит от второго числа | Умеренный и теплый климат |
| 20W-XX | До -20°C | Зависит от второго числа | Теплый климат |
| XX-20 | Зависит от первого числа | Низкая (5.6-9.3 мм²/с при 100°C) | Легкие условия эксплуатации |
| XX-30 | Зависит от первого числа | Средняя (9.3-12.5 мм²/с при 100°C) | Нормальные условия эксплуатации |
| XX-40 | Зависит от первого числа | Повышенная (12.5-16.3 мм²/с при 100°C) | Тяжелые условия эксплуатации |
| XX-50 | Зависит от первого числа | Высокая (16.3-21.9 мм²/с при 100°C) | Очень тяжелые условия, высокие температуры |
| XX-60 | Зависит от первого числа | Очень высокая (21.9-26.1 мм²/с при 100°C) | Экстремальные условия, спортивные двигатели |
Зависимость вязкости масла от температуры
Вязкость моторного масла сильно зависит от температуры: при повышении температуры вязкость уменьшается, при понижении — увеличивается. Для всесезонных масел важно обеспечить оптимальную вязкость как при низких, так и при высоких температурах.
Современные масла содержат специальные присадки — модификаторы вязкости, которые минимизируют изменение вязкости при изменении температуры. Благодаря этим присадкам всесезонные масла сохраняют достаточную текучесть при низких температурах для легкого запуска двигателя и достаточную вязкость при высоких температурах для защиты деталей двигателя.
Таблица зависимости вязкости масел от температуры
| Класс SAE | При -30°C (мПа·с) | При -20°C (мПа·с) | При 0°C (мПа·с) | При 40°C (мм²/с) | При 100°C (мм²/с) |
|---|---|---|---|---|---|
| 0W-20 | 6200 | 2000 | 320 | 40-45 | 8.0-8.6 |
| 5W-30 | 10000 | 3500 | 550 | 55-60 | 9.5-12.0 |
| 10W-40 | Очень высокая | 6000 | 800 | 90-110 | 13.5-15.0 |
| 15W-40 | Слишком высокая | 8000 | 1200 | 100-120 | 13.5-15.0 |
| 20W-50 | Слишком высокая | 10000 | 1800 | 150-170 | 17.0-19.5 |
Примечание: "Слишком высокая" означает, что масло практически теряет текучесть и не обеспечивает легкий пуск двигателя при данной температуре.
Особенности вязкости синтетических масел
Синтетические масла отличаются от минеральных лучшими вязкостно-температурными характеристиками. Они меньше загустевают на морозе и меньше разжижаются при высоких температурах, что обеспечивает лучшую защиту двигателя в широком диапазоне условий эксплуатации.
Основные преимущества синтетических масел по сравнению с минеральными:
- Более высокий индекс вязкости (140-180 против 80-110 у минеральных)
- Лучшая стабильность вязкости при изменении температуры
- Лучшая текучесть при низких температурах
- Более высокая термическая стабильность при высоких температурах
- Меньшее изменение вязкости с увеличением пробега
Сравнение вязкости разных типов масел
| Тип масла | Индекс вязкости | Изменение вязкости при -30°C → +100°C | Сохранение вязкости при эксплуатации |
|---|---|---|---|
| Минеральное | 80-110 | Высокое (в 200-300 раз) | Умеренное |
| Полусинтетическое | 110-140 | Среднее (в 150-200 раз) | Хорошее |
| Синтетическое | 140-180 | Низкое (в 100-150 раз) | Отличное |
| Гидрокрекинговое | 120-150 | Среднее-низкое (в 120-180 раз) | Хорошее-отличное |
Вязкость трансмиссионных масел
Трансмиссионные масла используются в коробках передач, дифференциалах и других узлах трансмиссии. Они работают в более тяжелых условиях, чем моторные масла: при очень высоких контактных давлениях между зубьями шестерен, что требует от них специальных свойств, включая высокую вязкость.
Для классификации трансмиссионных масел по вязкости также используется система SAE, но с другими числовыми обозначениями (SAE J306), чем для моторных масел.
Классификация трансмиссионных масел по вязкости SAE J306
| Класс SAE | Температура, при которой вязкость ≤ 150000 мПа·с (°C) | Кинематическая вязкость при 100°C (мм²/с) | Типичное применение |
|---|---|---|---|
| 70W | -55 | ≥ 4.1 | Арктические условия |
| 75W | -40 | ≥ 4.1 | Очень холодный климат |
| 80W | -26 | ≥ 7.0 | Холодный и умеренный климат |
| 85W | -12 | ≥ 11.0 | Умеренный климат |
| 80 | - | 7.0 - < 11.0 | Механические КПП, мягкий и умеренный климат |
| 85 | - | 11.0 - < 13.5 | Механические КПП, умеренный климат |
| 90 | - | 13.5 - < 18.5 | МКПП, дифференциалы, умеренный и жаркий климат |
| 140 | - | 24.0 - < 32.5 | Высоконагруженные дифференциалы, жаркий климат |
| 250 | - | ≥ 41.0 | Специальные применения |
Так же, как и для моторных масел, всесезонные трансмиссионные масла обозначаются комбинацией зимнего и летнего классов, например, 75W-90, 80W-140.
Особенности выбора вязкости трансмиссионного масла
Выбор трансмиссионного масла по вязкости зависит от следующих факторов:
- Типа трансмиссии (МКПП, АКПП, дифференциал)
- Рекомендаций производителя
- Климатических условий эксплуатации
- Режима эксплуатации (городской, трасса, бездорожье)
- Возраста и состояния агрегата
Общие рекомендации по выбору вязкости трансмиссионного масла:
- Для механических КПП легковых автомобилей в умеренном климате: 75W-90, 80W-90
- Для механических КПП в холодном климате: 75W-85, 75W-90
- Для дифференциалов и редукторов в умеренном климате: 80W-90, 85W-90
- Для высоконагруженных дифференциалов: 80W-140, 85W-140
- Для гипоидных передач: масла с маркировкой GL-5 и вязкостью не ниже 80W-90
Вязкость лакокрасочных материалов
Вязкость лакокрасочных материалов (ЛКМ) является ключевым параметром, определяющим их технологические свойства: способность к нанесению, растеканию, образованию потеков, время высыхания и толщину слоя. Правильный выбор вязкости краски особенно важен при использовании краскопультов и других способов механизированного нанесения.
Стандарты измерения вязкости краски
Для измерения вязкости ЛКМ обычно используют вискозиметры истечения, наиболее распространенными из которых являются:
- Вискозиметр DIN 4 (DIN 53211) — стандартный вискозиметр с диаметром сопла 4 мм, широко используемый в Европе
- Вискозиметр Ford 4 (ASTM D1200) — аналогичный вискозиметр, распространенный в США
- Вискозиметр ВЗ-246 (ГОСТ 9070) — российский стандарт с различными диаметрами сопла (2, 4, 6 мм)
Вязкость измеряется в секундах — это время, за которое определенный объем материала вытекает через калиброванное отверстие вискозиметра.
Таблица перевода единиц вязкости ЛКМ
| DIN 4 (сек) | Ford 4 (сек) | ВЗ-246 (4 мм) (сек) | Примерная динамическая вязкость (мПа·с) |
|---|---|---|---|
| 10 | 9 | 10 | 15-20 |
| 15 | 14 | 16 | 30-40 |
| 20 | 18 | 22 | 60-80 |
| 25 | 23 | 28 | 100-120 |
| 30 | 27 | 34 | 150-180 |
| 40 | 37 | 45 | 250-300 |
| 60 | 56 | 68 | 500-600 |
| 120 | 112 | 136 | 1400-1600 |
Вязкость для краскопультов
Правильная вязкость ЛКМ для нанесения краскопультом критически важна для получения качественного покрытия. Слишком высокая вязкость приводит к неравномерному распылению, образованию "апельсиновой корки", а слишком низкая — к чрезмерному распылению, потекам и перерасходу материала.
Рекомендуемая вязкость (DIN 4) для различных типов краскопультов
| Тип краскопульта | Тип материала | Рекомендуемая вязкость (DIN 4, сек) | Размер дюзы (мм) |
|---|---|---|---|
| Пневматический HP (High Pressure) | Акриловые эмали | 17-19 | 1.3-1.5 |
| Пневматический HP | Базовые краски (металлики) | 15-17 | 1.2-1.4 |
| Пневматический HP | Лаки | 15-18 | 1.3-1.5 |
| Пневматический HVLP (High Volume Low Pressure) | Акриловые эмали | 19-22 | 1.3-1.7 |
| Пневматический HVLP | Базовые краски | 16-19 | 1.2-1.5 |
| Электрический (мембранный) | Акриловые эмали | 25-40 | 2.0-2.5 |
| Электрический (мембранный) | Латексные краски | 40-60 | 2.5-3.0 |
| Безвоздушный (Airless) | Латексные краски | 80-120 | 0.015"-0.021" |
| Безвоздушный (Airless) | Фасадные краски | 60-100 | 0.017"-0.025" |
Определение необходимой вязкости для краскопульта
При подготовке ЛКМ к нанесению краскопультом следует:
- Ознакомиться с рекомендациями производителя по вязкости для данного типа материала и способа нанесения
- Проверить вязкость с помощью вискозиметра при температуре 20°C
- При необходимости разбавить материал рекомендованным растворителем
- После разбавления снова проверить вязкость
- Учитывать, что вязкость может изменяться в процессе работы из-за испарения растворителя или изменения температуры
Важно: чрезмерное разбавление может ухудшить защитные свойства покрытия. Всегда следуйте рекомендациям производителя по максимально допустимому количеству растворителя.
Вязкость различных жидкостей
Вязкость воды
Вода является важным эталоном при измерении вязкости жидкостей. Ее вязкость сильно зависит от температуры.
Таблица вязкости воды при различных температурах
| Температура (°C) | Динамическая вязкость (мПа·с) | Кинематическая вязкость (мм²/с) |
|---|---|---|
| 0 | 1.792 | 1.792 |
| 10 | 1.308 | 1.307 |
| 20 | 1.002 | 1.004 |
| 30 | 0.798 | 0.801 |
| 40 | 0.653 | 0.658 |
| 50 | 0.547 | 0.553 |
| 60 | 0.467 | 0.475 |
| 70 | 0.404 | 0.413 |
| 80 | 0.355 | 0.365 |
| 90 | 0.315 | 0.326 |
| 100 | 0.282 | 0.294 |
Как видно из таблицы, с повышением температуры от 0°C до 100°C динамическая вязкость воды уменьшается примерно в 6 раз, что значительно влияет на ее текучесть и теплообмен.
Вязкость воздуха
В отличие от жидкостей, вязкость газов, включая воздух, с повышением температуры увеличивается. Это объясняется тем, что при повышении температуры увеличивается интенсивность хаотического движения молекул газа, что приводит к увеличению частоты их соударений и, как следствие, к увеличению внутреннего трения.
Таблица вязкости воздуха при различных температурах
| Температура (°C) | Динамическая вязкость (×10⁻⁵ Па·с) | Кинематическая вязкость (×10⁻⁶ м²/с) |
|---|---|---|
| -50 | 1.44 | 9.55 |
| -25 | 1.59 | 11.44 |
| 0 | 1.71 | 13.30 |
| 20 | 1.82 | 15.06 |
| 40 | 1.92 | 16.96 |
| 60 | 2.03 | 18.97 |
| 80 | 2.13 | 21.09 |
| 100 | 2.23 | 23.13 |
| 150 | 2.46 | 28.63 |
| 200 | 2.67 | 34.63 |
Вязкость воздуха важна при расчетах аэродинамического сопротивления, систем вентиляции, фильтрации и в других инженерных задачах, связанных с течением воздуха.
Вязкость нефти и нефтепродуктов
Вязкость нефти и нефтепродуктов является важным параметром, определяющим условия их добычи, транспортировки и переработки. В нефтяной промышленности широко используются как динамическая, так и кинематическая вязкость.
Таблица вязкости различных типов нефти и нефтепродуктов
| Продукт | Динамическая вязкость при 20°C (мПа·с) | Кинематическая вязкость при 20°C (мм²/с) | Зависимость от температуры |
|---|---|---|---|
| Легкая нефть | 5-10 | 6-12 | Слабая |
| Средняя нефть | 20-50 | 25-60 | Умеренная |
| Тяжелая нефть | 100-1000 | 120-1200 | Сильная |
| Сверхтяжелая нефть | >1000 | >1200 | Очень сильная |
| Бензин | 0.5-0.7 | 0.6-0.8 | Слабая |
| Керосин | 1.0-1.5 | 1.2-1.8 | Слабая |
| Дизельное топливо | 2.5-6.0 | 3.0-7.0 | Умеренная |
| Мазут | 100-1000 | 120-1200 | Очень сильная |
| Битум | >1000 | >1200 | Экстремальная |
Для снижения вязкости тяжелых нефтей и улучшения их транспортировки по трубопроводам применяют различные методы:
- Нагрев
- Добавление разбавителей (конденсата, легкой нефти)
- Создание эмульсий типа "нефть в воде"
- Использование присадок, снижающих вязкость
- Применение вибрационных и ультразвуковых воздействий
Вязкость других технических жидкостей
Помимо масел, воды и нефтепродуктов, в промышленности и технике используется множество других жидкостей, вязкость которых критически важна для их правильного применения.
Таблица вязкости различных технических жидкостей (при 20°C)
| Жидкость | Динамическая вязкость (мПа·с) | Кинематическая вязкость (мм²/с) | Применение |
|---|---|---|---|
| Этиленгликоль | 19.9 | 17.8 | Антифризы, теплоносители |
| Пропиленгликоль | 56.0 | 49.0 | Пищевые антифризы, косметика |
| Глицерин | 1410 | 1120 | Косметика, фармацевтика, пищевая промышленность |
| Этанол | 1.2 | 1.5 | Растворители, топливо |
| Ацетон | 0.32 | 0.41 | Растворители |
| Трансформаторное масло | 20-40 | 25-45 | Электротехническое оборудование |
| Силиконовое масло | 10-100000 | 10-100000 | Смазка, теплоносители, демпферы |
| Гидравлическое масло (ISO VG 32) | 28-32 | 28-32 | Гидравлические системы |
| Гидравлическое масло (ISO VG 46) | 41-51 | 41-51 | Гидравлические системы |
| Кровь человека | 3-4 | 3-4 | — |
| Мед | 10000 | 7000 | Пищевая промышленность |
| Касторовое масло | 650-900 | 700-950 | Медицина, техника |
Вязкость вилочных масел для мотоциклов
| Класс вязкости | Кинематическая вязкость при 40°C (мм²/с) | Рекомендуемое применение |
|---|---|---|
| 2.5W | 5-10 | Гоночные мотоциклы, легкие условия |
| 5W | 10-20 | Спортивные мотоциклы, стандартные подвески |
| 7.5W | 20-30 | Универсальное применение |
| 10W | 30-40 | Тяжелые мотоциклы, нагруженные подвески |
| 15W | 40-50 | Очень тяжелые мотоциклы, бездорожье |
| 20W | 50-60 | Экстремальные условия, тяжелое бездорожье |
Источники и дополнительная информация
При составлении статьи были использованы следующие источники:
- ГОСТ 33-2016 "Нефть и нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической и динамической вязкости"
- SAE J300 "Engine Oil Viscosity Classification"
- SAE J306 "Automotive Gear Lubricant Viscosity Classification"
- ISO 3448 "Industrial Liquid Lubricants — ISO Viscosity Classification"
- ASTM D445 "Standard Test Method for Kinematic Viscosity of Transparent and Opaque Liquids"
- DIN 53211 "Flow Cup Viscometry"
- ГОСТ 9070-75 "Вискозиметры для определения условной вязкости лакокрасочных материалов"
- Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под ред. М.О. Штейнберга. — М.: Машиностроение, 1992
- Технические спецификации производителей моторных, трансмиссионных и гидравлических масел
- Технические руководства по нанесению лакокрасочных материалов
Отказ от ответственности
Данная статья носит исключительно ознакомительный характер и предназначена для общего информирования. Представленные данные собраны из открытых источников и могут не отражать наиболее актуальную информацию.
Автор не несет ответственности за любые результаты использования представленной информации, включая прямые или косвенные убытки, связанные с применением данных из статьи. При принятии технических решений всегда следует руководствоваться официальными техническими спецификациями производителей оборудования и материалов, а также консультироваться со специалистами.
Для достижения оптимальных результатов при выборе масел, лакокрасочных материалов и других технических жидкостей необходимо следовать рекомендациям производителей оборудования и учитывать конкретные условия эксплуатации.
