Uniwersytet Warmińsko-Mazurski

w Olsztynie

Wydział Nauk Technicznych

I rok, studia stacjonarne

Mechatronika

Ćwiczenia laboratoryjne

Mechanika płynów i termodynamika

Temat: Wyznaczanie gęstości i lepkości olejów

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się zasadami działania wiskozymetrów, sposobu ich pracy i parametrów od których zależy lepkość oraz gęstość olejów.

Wstęp teoretyczny

Na początek należy zdefiniować pojęcia zawarte w temacie ćwiczenia. Jako pierwsze występuje gęstość. Zatem gęstość jest to stosunek masy danego ciała/płynu do jego objętości. $\rho = \frac{m}{V}$. Drugim pojęciem bardziej obszernym jest lepkość. Rozumiemy ją jako zdolność przenoszenia przez płyn naprężeń stycznych, wielkość ich jest wprost proporcjonalna do wartości gradientu prędkości (pochodna wektora prędkości względem wektora położenia) w kierunku normalnym do kierunku przepływu. $\tau = \mu\frac{\text{dV}}{\text{dh}}$. µ jest to symbol lepkości dynamicznej, więc z równania na wartość naprężeń stycznych jasno wynika, że są one proporcjonalne do wartości współczynnika lepkości dynamicznej. Zaś lepkość jest funkcją temperatury i ciśnienia. I tak wraz ze wzrostem ciśnienia wzrasta lepkość jednak w bardzo małym stopniu. Większe znaczenie na wartość naprężeń stycznych ma temperatura i tak wraz ze wzrostem temperatury lepkość maleje. Spowodowane jest to zwiększaniem się odległości między cząsteczkami płynu i w konsekwencji maleją siły spójności. Wartość współczynnika lepkości kinematycznej to stosunek lepkości dynamicznej do gęstości $v = \frac{\mu}{\rho}$.

Pytania kontrolne

Wyjaśnij pojęcie lepkości?
Lepkość jest to zdolność przenoszenia naprężeń stycznych przez płyn. Wielkość tych naprężeń jest wprost proporcjonalna do wartości gradientu prędkości w kierunku normalnym do kierunku przepływu.

Podać zasady pomiaru lepkości.
Lepkość mierzona jest poprzez pomiar czasu w jakim spłynie 200cm³ oleju przez dany otwór i podzielony przez stała danego przyrządu. Tak przedstawiony wynik jest to lepkość w skali Englera.

Opis stanowiska pomiarowego

Na stanowisku do ćwiczenia był: wiskozymetr Englera, waga, olej, woda i kolby z miarką objętości. Wiskozymetr użyty w ćwiczeniu składał się z łaźni wodnej w której umieszczona była woda i termometr oraz grzałka, następnie naczynie z olejem i również termometrem z otworem u dołu.

Wyniki pomiarów i wykresy

Badania oleju metodą wiskozymetru Englera:	stała wiskozymetru: kE=[s]	55
L.P.	Temp. Początkowa / Temp. końcowa	Średnia Temp.
1.	26,3 °C / 31,8 °C	29,1 °C
2.	41 °C / 59,7 °C	50,4 °C
3.	69,4 °C / 80,4 °C	74,9 °C

Wnioski końcowe

Wraz ze wzrostem temperatury zauważymy spadem lepkości dynamicznej oraz liniowy spadek gęstości. Podczas, gdy wartość lepkości w skale Englera wzrasta, rośnie gęstość oraz liniowo rośnie lepkość kinetyczna. Zaś wraz ze wzrostem czasu wypływu oleju liniowo rośnie jego współczynnik lepkości kinematycznej.