Politechnika Warszawska

Samochody i Maszyny Robocze

Instytut Pojazdów

Laboratorium Mechaniki Płynów

Studia dzienne

Grupa 2.3

zespół 1

rok akademicki 2009/2010

SPRAWOZDANIE

Ćwiczenie A: Badanie zmian lepkości cieczy

1. Gębal Paweł

2. Lech Zbigniew

3. Lewicki Mateusz

4. Michał Janiszewski gr.3.5

5. Janusz Skaczkowski gr.3.5

Data wykonania ćwiczenia: 04.03.2010 r.

Celem ćwiczenia było wyznaczenie zależności współczynnika lepkości kinematycznej cieczy od temperatury oraz zapoznanie się z metodami pomiaru lepkości cieczy za pomocą lepkościomierzy Englera i kulkowego

Lepkość jest określona siłami tarcia wewnętrznego występującymi w czasie ruchu względnego poszczególnych, sąsiednich warstw cieczy. W lepkościomierzu kulkowym wykorzystuje się zjawisko opadania ciała stałego w cieczy lepkiej. Wyznaczanie lepkości względnej, czyli lepkości w stopniach Englera przeprowadza się w lepkościomierzu Englera. Określona objętość badanej cieczy umieszcza się w specjalnym naczyniu, po osiągnięciu określonej temperatury mierzy się czas wypływu objętości cieczy przez otwór znajdujący się w dnie naczynia.

Lepkościomierz Englera

1. Zbiornik mosiężny

2. Łaźnia wodna

3. Kapilara platynowa

4. Zatyczka

5. Trzy haczyki

6. Pokrywa

7. Pokrętło

8. Śruby regulacyjne

9. Kolba miarowa

Lepkościomierz kulkowy

Do obliczeń przyjęto:

Lepkościomierz kapilarny K=53,4 [s]

Lepkościomierz kulkowy k=0,781

Gęstość kulki ρ_k=2,41

Gęstość oleju ρ_o =0,68

Wyniki pomiarów

Lepkościomierz Englera					Lepkościomierz kulkowy
Czas tc[s]	Temp. [°C]	Lepkość względna	Lepkość kinematyczna [mm^2/s]	Lepkość dynamiczna [mPa*s]	Czas [s]	Temp. [°C]	Lepkość dynamiczna [mPa*s]	Lepkość kinematyczna [mm^2/s]
123	66	2,3	14,4	9,79	8	75	10,81	15,9
137	60	2,56	16,6	11,29	10	68	13,51	19,87
171	54	3,2	22	14,96	13	62	17,56	25,82
208	48	3,89	27,6	18,77	38	37	51,34	75,5

Lepkości policzono ze wzorów:

• Lepkość względna przy pomiarze lepkościomierzem Englera

Na podstawie lepkości względnej w stopniach Englera została odczytana z tablic lepkość kinematyczna

• Lepkość dynamiczna przy pomiarze lepkościomierzem Englera

gdzie: ν to lepkość kinematyczna

• Lepkość dynamiczna przy pomiarze lepkościomierzem kulkowym

gdzie t to czas w sekundach

• Lepkość kinematyczna przy pomiarze lepkościomierzem kulkowym

Rachunek błędów

Przyjeto że stałe i gestości oleju i kulki zostały wyznaczone z pomijalnie małym błędem.

Założono że pomiar czasu za pomocą stopera był obarczony błędem Δt=±1 s, a pomiar temperatury ±1°C.

Pomiar lepkości lepkościomierzem Englera

Metodą różniczki zupełnej otrzymano zależności na błędy:

Błąd lepkości względnej

Po podstawieniu do powyższego wzoru otrzymano

Lepkość kinematyczną odczytywano z tablic. Przyjeto że błąd odczytanych wielkosci wynosił Δν=±1 [mm²/s]

Błąd lepkości dynamicznej

Podstawiając do wzoru otrzymano jednakowy bład dla wszystkich wyników

Δη=±0,68 [mPa*s]

Pomiar lepkości lekościomierzem kulkowym

Błąd lepkości dynamicznej

Otrzymano dla wszystkich pomiarów błąd

Δη_t=1,35 [mPa*s]

Błąd lepkości kinematycznej

Podstawiając otrzymano błąd

Δν=±2 [mm²/s]

Wnioski

• Jak można zauważyć na wykresie lepkość badanej cieczy malała wraz ze wzrostem temperatury.

• Błędy lepkości wyznaczonych przy pomocy lepkościomierza Englera były dwukrotnie mniejsze niż błędy wielkości wyznaczonych przy pomocy lepkościomierza kulkowego. Wnioskujemy stąd że metoda pomiaru lepkościomierzem Englera jest lepsza (dokładniejsza).

• Maksymalne błędy względne wyniosły dla lepkościomierza Englera 7% dla lepkościomierza kulkowego 12%. Dla dłuższych czasów wypływów błędy malały do ok. 2-3%.

• Ze względu na zmianę właściwości oleju (lepkości) w zależności od temperatury trzeba brać to pod uwagę podczas eksploatacji różnych maszyn (urządzeń) a także uwzględnić na etapie projektowania (potrzeba instalacji chłodnicy oleju).

• Powyższy wniosek potwierdza konieczność utrzymywania odpowiedniej temperatury pracy oleju

• Temperatura oleju w lepkościomierzu kulkowym mogła nieznacznie różnić się od temperatury w lepkościomierzu Englera gdyż termometr w lepkościomierzu kulkowym zanurzony był w wodzie a nie w oleju i temperatura tego oleju została założona z lepkościomierza Englera gdyż ta sama termopara była podłączona do obydwu lepkościomierzy

---