ความหนืดจลนศาสตร์คืออะไร?

    ความหนืดจลน์คือการวัดความต้านทานภายในของของไหลต่อการไหลภายใต้แรงโน้มถ่วง กำหนดโดยการวัดเวลาเป็นวินาที ซึ่งจำเป็นสำหรับปริมาตรคงที่ของของไหลเพื่อไหลในระยะทางที่ทราบโดยแรงโน้มถ่วงผ่านเส้นเลือดฝอยภายในเครื่องวัดความหนืดที่สอบเทียบแล้วที่อุณหภูมิที่ควบคุมอย่างใกล้ชิด

    ค่านี้จะถูกแปลงเป็นหน่วยมาตรฐาน เช่น เซนติสโตก (ซีเอสที) หรือตารางมิลลิเมตรต่อวินาที การรายงานความหนืดจะมีผลเฉพาะเมื่อมีการรายงานอุณหภูมิที่ทำการทดสอบด้วย เช่น 23 ซีเอสที ที่ 40 องศาเซลเซียส

     ในบรรดาการทดสอบทั้งหมดที่ใช้สำหรับการวิเคราะห์น้ำมันใช้แล้ว ไม่มีการทดสอบใดที่ให้ความสามารถในการทำซ้ำหรือความสม่ำเสมอของการทดสอบได้ดีไปกว่าความหนืด ในทำนองเดียวกัน ไม่มีคุณสมบัติใดที่สำคัญต่อการหล่อลื่นส่วนประกอบที่มีประสิทธิภาพมากไปกว่าความหนืดของน้ำมันพื้นฐาน อย่างไรก็ตาม มีความหนืดมากกว่าที่เห็น ความหนืดสามารถวัดและรายงานเป็นความหนืดไดนามิก (สัมบูรณ์) หรือความหนืดจลน์ได้ ทั้งสองสับสนได้ง่าย แต่มีความแตกต่างกันอย่างมาก

    ห้องปฏิบัติการวิเคราะห์น้ำมันที่ใช้กันมากที่สุดจะตรวจวัดและรายงานความหนืดจลนศาสตร์ ในทางตรงกันข้าม เครื่องวัดความหนืดในสถานที่ส่วนใหญ่จะวัดความหนืดแบบไดนามิก แต่ได้รับการตั้งโปรแกรมให้ประมาณและรายงานความหนืดจลน์ เพื่อให้การวัดความหนืดที่รายงานสะท้อนถึงตัวเลขจลนศาสตร์ที่รายงานโดยห้องปฏิบัติการและซัพพลายเออร์น้ำมันหล่อลื่นส่วนใหญ่

    เมื่อพิจารณาถึงความสำคัญของการวิเคราะห์ความหนืดควบคู่ไปกับความนิยมที่เพิ่มขึ้นของเครื่องมือวิเคราะห์น้ำมันในสถานที่ซึ่งใช้ในการคัดกรองและเสริมการวิเคราะห์น้ำมันในห้องปฏิบัติการนอกสถานที่ นักวิเคราะห์น้ำมันจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องเข้าใจความแตกต่างระหว่างการวัดความหนืดแบบไดนามิกและจลนศาสตร์

    โดยทั่วไป ความหนืดคือความต้านทานการไหลของของไหล (ความเค้นเฉือน) ที่อุณหภูมิที่กำหนด บางครั้งความหนืดอาจเรียกผิดๆ ว่าความหนา (หรือน้ำหนัก) ความหนืดไม่ใช่การวัดขนาด ดังนั้นการเรียกน้ำมันที่มีความหนืดสูงว่าหนาและน้ำมันที่มีความหนืดน้อยกว่านั้นมีความบางจึงทำให้เข้าใจผิด

    ในทำนองเดียวกัน การรายงานความหนืดเพื่อจุดประสงค์ที่กำลังได้รับความนิยมโดยไม่ต้องอ้างอิงถึงอุณหภูมิก็ถือว่าไร้สาระ ต้องกำหนดอุณหภูมิเพื่อตีความการอ่านค่าความหนืด โดยทั่วไป ความหนืดจะรายงานที่ 40°C และ/หรือ 100°C หรือทั้งสองอย่าง หากต้องการดัชนีความหนืด

สมการความหนืดจลนศาสตร์

    หน่วยทางวิศวกรรมหลายหน่วยถูกใช้เพื่อแสดงความหนืด แต่หน่วยที่ใช้บ่อยที่สุดคือเซนติสโตก (ซีเอสที) สำหรับความหนืดจลน์และเซนติพอยซ์ (ซีพี) สำหรับความหนืดไดนามิก (สัมบูรณ์) ความหนืดจลนศาสตร์ใน ซีเอสที ที่ 40°C เป็นพื้นฐานสำหรับระบบการให้เกรดความหนืดจลนศาสตร์ ไอเอสโอ 3448 ทำให้เป็นมาตรฐานสากล ระบบความหนืดจลน์ทั่วไปอื่นๆ เช่น เซย์โบลท์ สากล วินาที (สส) และระบบการให้เกรด แซ่ สามารถเกี่ยวข้องกับการวัดความหนืดใน ซีเอสที ที่อุณหภูมิ 40°C หรือ 100°C

การวัดความหนืดจลนศาสตร์

    ความหนืดจลนศาสตร์วัดโดยการสังเกตเวลาที่น้ำมันเดินทางผ่านรูของเส้นเลือดฝอยภายใต้แรงโน้มถ่วง (รูปที่ 1) ปากของท่อวัดความหนืดจลนศาสตร์สร้างความต้านทานต่อการไหลคงที่ มีเส้นเลือดฝอยขนาดต่างๆ เพื่อรองรับของเหลวที่มีความหนืดต่างกัน

    เวลาที่ของเหลวไหลผ่านท่อคาปิลลารีสามารถแปลงเป็นความหนืดจลนศาสตร์ได้โดยใช้ค่าคงที่การสอบเทียบอย่างง่ายที่ให้ไว้สำหรับแต่ละหลอด ขั้นตอนที่สำคัญในการวัดความหนืดจลนศาสตร์คือ มาตรฐาน ASTM D445 ซึ่งมักมีการปรับเปลี่ยนในห้องปฏิบัติการวิเคราะห์น้ำมันที่ใช้แล้ว เพื่อประหยัดเวลาและทำให้การวัดค่าทดสอบมีประสิทธิภาพมากขึ้น

รูปที่ 1 เครื่องวัดความหนืด U-หลอด ของเส้นเลือดฝอย 

การวัดความหนืดไดนามิก (ความหนืดสัมบูรณ์)

    ความหนืดไดนามิกวัดเป็นความต้านทานต่อการไหลเมื่อแรงภายนอกและแรงควบคุม (ปั๊ม อากาศที่มีแรงดัน ฯลฯ) บังคับน้ำมันผ่านเส้นเลือดฝอย (มาตรฐาน ASTM D4624) หรือร่างกายถูกบังคับผ่านของไหลโดยแรงภายนอกและแรงควบคุม เช่น แกนหมุนที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ ไม่ว่าในกรณีใด จะมีการวัดความต้านทานต่อการไหล (หรือแรงเฉือน) ตามฟังก์ชันของแรงอินพุต ซึ่งสะท้อนถึงความต้านทานภายในของตัวอย่างต่อแรงที่ใช้ หรือความหนืดไดนามิกของตัวอย่าง

    เครื่องวัดความหนืดสัมบูรณ์มีหลายประเภทและรูปลักษณ์ วิธีการหมุนของ บรู๊คฟิลด์ ที่แสดงในรูปที่ 2 เป็นวิธีที่พบได้บ่อยที่สุด การวัดความหนืดสัมบูรณ์ถูกนำมาใช้เพื่อการวิจัย การควบคุมคุณภาพ และการวิเคราะห์จาระบีในด้านการหล่อลื่นเครื่องจักร

รูปที่ 2 เครื่องวัดความหนืดแบบหมุน มาตรฐาน ASTM D2983 

    ขั้นตอนการทดสอบความหนืดไดนามิกในห้องปฏิบัติการโดยวิธี บรู๊คฟิลด์ แบบดั้งเดิมกำหนดโดย มาตรฐาน ASTM D2983, D6080 และอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ความหนืดแบบไดนามิกกำลังกลายเป็นเรื่องปกติในด้านการวิเคราะห์น้ำมันใช้แล้ว เนื่องจากเครื่องวัดความหนืดในสถานที่ส่วนใหญ่ที่จำหน่ายในตลาดปัจจุบันจะวัดความหนืดแบบไดนามิก ไม่ใช่ความหนืดจลน์ 

    โดยทั่วไปแล้ว ความหนืดจลนศาสตร์ (ซีเอสที) เกี่ยวข้องกับความหนืดสัมบูรณ์ (ซีพี) ที่เป็นฟังก์ชันของความถ่วงจำเพาะของของไหล (เอสจี) ตามสมการในรูปที่ 3

รูปที่ 3 สมการความหนืด 

    สมการเหล่านี้ดูเรียบง่ายและสวยงาม แต่จะเป็นจริงเฉพาะกับของเหลวที่เรียกว่านิวตันเท่านั้น นอกจากนี้ ความถ่วงจำเพาะของของไหลจะต้องคงที่ในช่วงเวลาที่มีแนวโน้ม เงื่อนไขเหล่านี้ไม่สามารถถือว่าคงที่ในการวิเคราะห์น้ำมันใช้แล้ว ดังนั้นนักวิเคราะห์จึงต้องตระหนักถึงเงื่อนไขที่อาจเกิดความแปรปรวนได้

ความหนืดจลนศาสตร์: ของไหลของนิวตันกับของไหลที่ไม่ใช่นิวตัน

    ของไหลของนิวตันเป็นของไหลที่รักษาความหนืดให้คงที่ตลอดอัตราการเฉือนทั้งหมด (ความเค้นเฉือนแปรผันเป็นเส้นตรงกับอัตราการเฉือน) ของเหลวเหล่านี้เรียกว่านิวตันเพราะเป็นไปตามสูตรดั้งเดิมที่เซอร์ไอแซก นิวตันกำหนดไว้ในกฎกลศาสตร์ของไหล อย่างไรก็ตาม ของเหลวบางชนิดไม่มีพฤติกรรมเช่นนี้ โดยทั่วไปเรียกว่าของเหลวที่ไม่ใช่ของนิวตัน ของเหลวของนิวตัน ได้แก่ ก๊าซ น้ำ น้ำมัน น้ำมันเบนซิน และแอลกอฮอล์

    กลุ่มของของไหลที่ไม่ใช่นิวตันที่เรียกว่าไทโซโทรปิกเป็นที่สนใจเป็นพิเศษในการวิเคราะห์น้ำมันใช้แล้ว เนื่องจากความหนืดของของไหลไทโซโทรปิกจะลดลงเมื่ออัตราเฉือนเพิ่มขึ้น ความหนืดของของเหลวไทโซโทรปิกจะเพิ่มขึ้นเมื่ออัตราเฉือนลดลง เมื่อใช้ของเหลวไทโซโทรปิก ระยะเวลาที่เซ็ตตัวจะช่วยเพิ่มความหนืดได้เช่นเดียวกับในกรณีของจาระบี ตัวอย่างของของไหลที่ไม่ใช่นิวตัน ได้แก่:

• ของเหลวที่ทำให้เกิดแรงเฉือน: ความหนืดจะเพิ่มขึ้นเมื่ออัตราการเฉือนเพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น แป้งข้าวโพดเมื่อใส่ในน้ำและคนให้เข้ากัน จะเริ่มรู้สึกข้นขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป

• ของเหลวเฉือนบาง: ความหนืดลดลงเมื่ออัตราการเฉือนเพิ่มขึ้น การทาสีผนังคือตัวอย่างที่ดีในเรื่องนี้ เมื่อคุณคนสี สีจะเหลวมากขึ้น

• ของเหลว ทิโซโทรปิก: มีความหนืดน้อยลงเมื่อถูกกวน ตัวอย่างที่พบบ่อย ได้แก่ ซอสมะเขือเทศและโยเกิร์ต เมื่อเขย่าแล้วก็จะเหลวมากขึ้น เมื่อปล่อยทิ้งไว้ตามลำพังก็จะกลับคืนสู่สภาพคล้ายเจล

• ของเหลวรีโอเพกติก: มีความหนืดมากขึ้นเมื่อถูกกวน ตัวอย่างทั่วไปของสิ่งนี้คือหมึกเครื่องพิมพ์

ความหนืดจลนศาสตร์: ตัวอย่างเชิงปฏิบัติ

    ลองนึกภาพคุณมีขวดสองใบอยู่ข้างหน้า - ใบหนึ่งใส่มายองเนส และอีกใบใส่น้ำผึ้ง เมื่อขวดทั้งสองใบติดอยู่กับพื้นผิวโต๊ะด้วยตีนตุ๊กแก ลองจินตนาการว่าคุณกำลังจุ่มมีดทาเนยที่เหมือนกันลงในของเหลวแต่ละชนิดในมุมเดียวกันและมีความลึกเท่ากัน ลองนึกภาพการกวนของเหลวทั้งสองโดยการหมุนมีดที่รอบต่อนาทีเดียวกันโดยที่ยังคงรักษามุมการโจมตีที่เท่าเดิม

    ของเหลวทั้งสองชนิดใดที่กวนยากกว่า? คำตอบของคุณควรเป็นน้ำผึ้ง ซึ่งยากต่อการกวนมากกว่ามายองเนสมาก ทีนี้ลองนึกภาพการถอดขวดโหลออกจากตีนตุ๊กแกบนโต๊ะแล้วหมุนขวดโหลไปตะแคง อันไหนไหลออกจากขวดเร็วกว่ากัน น้ำผึ้งหรือมายองเนส? คำตอบของคุณควรเป็นน้ำผึ้ง มายองเนสจะไม่ไหลเลยถ้าหมุนขวดโหลไปทางด้านข้าง

    ของเหลวชนิดใดมีความหนืดมากกว่า น้ำผึ้ง หรือ มายองเนส? ถ้าคุณพูดว่ามายองเนส คุณพูดถูก … อย่างน้อยก็บางส่วน ในทำนองเดียวกัน ถ้าคุณพูดว่าที่รัก คุณพูดถูกเพียงบางส่วน สาเหตุของความผิดปกติที่ชัดเจนก็คือ เมื่อหมุนมีดในสารทั้งสอง อัตราแรงเฉือนจะแตกต่างกันไป ในขณะที่การหมุนขวดแต่ละขวดไปด้านข้างเป็นเพียงการวัดความต้านทานคงที่ต่อการไหล

    เนื่องจากน้ำผึ้งเป็นของเหลวของนิวตันในขณะที่มายองเนสไม่ใช่ของนิวตัน ความหนืดของมายองเนสจะลดลงเมื่ออัตราเฉือนเพิ่มขึ้น หรือเมื่อหมุนมีด การกวนมายองเนสให้ได้รับความเค้นเฉือนสูง ส่งผลให้เกิดการบังคับ ในทางกลับกัน เพียงแค่วางขวดไว้ตะแคงก็จะทำให้มายองเนสเกิดแรงเฉือนต่ำ ส่งผลให้ความหนืดเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย ดังนั้นจึงมีแนวโน้มว่าจะคงอยู่ในขวด

    เราไม่สามารถวัดความหนืดของของไหลที่ไม่ใช่ของนิวตันตามอัตภาพได้ แต่จะต้องวัดความหนืดที่ปรากฏ ซึ่งคำนึงถึงอัตราเฉือนที่ใช้วัดความหนืดด้วย (ดูรูปที่ 4) เช่นเดียวกับการวัดความหนืดจะไม่สมเหตุสมผลเว้นแต่จะรายงานอุณหภูมิทดสอบ การวัดความหนืดที่ปรากฏจะไม่สมเหตุสมผลเว้นแต่จะรายงานอุณหภูมิทดสอบและอัตราเฉือน

    ตัวอย่างเช่น ความหนืดของจาระบีไม่เคยถูกรายงาน แต่ความหนืดที่ชัดเจนของจาระบีจะรายงานเป็นหน่วยเซนติพอยซ์ (ซีพี) (หมายเหตุ: อาจมีการรายงานความหนืดของน้ำมันพื้นฐานที่ใช้ทำจาระบี แต่ไม่ใช่ของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป)

    โดยทั่วไปแล้ว ของไหลนั้นไม่ใช่ของนิวตันหากประกอบด้วยสารหนึ่งตัวที่แขวนลอย (แต่ไม่ละลายทางเคมี) ในของไหลเจ้าบ้าน เพื่อให้สิ่งนี้เกิดขึ้น มีสองประเภทพื้นฐาน ได้แก่ อิมัลชันและสารแขวนลอยคอลลอยด์ อิมัลชันคือการอยู่ร่วมกันทางกายภาพที่มั่นคงของของเหลวที่ไม่สามารถผสมกันได้สองชนิด มายองเนสเป็นของเหลวทั่วไปที่ไม่ใช่ของนิวตัน ซึ่งประกอบด้วยไข่ที่อิมัลชันเป็นน้ำมันซึ่งเป็นของเหลวหลัก เนื่องจากมายองเนสไม่ใช่แบบนิวตัน ความหนืดจึงเพิ่มขึ้นตามแรงที่ใช้ ทำให้เกลี่ยได้ง่าย

    สารแขวนลอยคอลลอยด์ประกอบด้วยอนุภาคของแข็งที่แขวนลอยอย่างเสถียรในของเหลวเจ้าบ้าน สีหลายชนิดเป็นสารแขวนลอยคอลลอยด์ หากสีเป็นแบบนิวตัน สีจะกระจายตัวได้ง่ายแต่จะไหลถ้าความหนืดต่ำ หรือจะกระจายได้ยากและทิ้งรอยแปรงไว้ แต่จะไม่ทำงานหากมีความหนืดสูง

    เนื่องจากสีไม่ใช่แบบนิวตัน ความหนืดจึงเกิดขึ้นภายใต้แรงแปรง แต่จะกลับคืนมาเมื่อนำแปรงออกไป เป็นผลให้สีกระจายตัวได้ค่อนข้างง่าย แต่ไม่ทิ้งรอยแปรงและไม่ไหล

ความหนืดไดนามิกกับจลนศาสตร์: อะไรคือความแตกต่าง

    ความหนืดแบบไดนามิกจะกำหนดความหนาของฟิล์มที่ได้จากน้ำมัน ความหนืดจลนศาสตร์เป็นเพียงความพยายามที่สะดวกในการประมาณระดับความหนาของชั้นฟิล์มที่น้ำมันสามารถให้ได้ แต่จะมีความสำคัญน้อยกว่าหากน้ำมันไม่ใช่แบบนิวตัน

สูตรและเงื่อนไขของสารหล่อลื่นหลายสูตรจะผลิตของเหลวที่ไม่ใช่ของนิวตัน ซึ่งรวมถึง:

• สารปรับปรุงดัชนีความหนืด (วี) - น้ำมันเครื่องจากแร่หลายเกรด (ยกเว้นน้ำมันพื้นฐานที่มี วี สูงตามธรรมชาติ) ได้รับการผสมสูตรด้วยสารเติมแต่งที่สปริงตัวได้ซึ่งมีขนาดกะทัดรัดที่อุณหภูมิต่ำและขยายตัวได้ที่อุณหภูมิสูงเพื่อตอบสนองต่อความสามารถในการละลายของของเหลวที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากโมเลกุลของสารเติมแต่งนี้แตกต่างจากโมเลกุลของน้ำมันเจ้าบ้าน มันจึงมีพฤติกรรมในลักษณะที่ไม่ใช่แบบนิวตัน

• การปนเปื้อนในน้ำ - น้ำมันและน้ำเปล่าไม่ปะปนกัน ไม่ใช่สารเคมีอยู่แล้ว แต่ภายใต้สถานการณ์บางอย่าง พวกมันจะรวมกันเป็นอิมัลชัน เหมือนกับมายองเนสที่กล่าวไว้ข้างต้น ใครก็ตามที่เคยเห็นน้ำมันที่มีลักษณะคล้ายกาแฟใส่ครีมสามารถยืนยันความจริงข้อนี้ได้ แม้ว่าอาจดูเหมือนขัดกับสัญชาตญาณ แต่การปนเปื้อนของน้ำเมื่อถูกทำให้เป็นอิมัลชันในน้ำมันจะทำให้ความหนืดจลน์เพิ่มขึ้นจริงๆ

• ผลพลอยได้จากการสลายตัวด้วยความร้อนและออกซิเดชั่น - ผลพลอยได้จากการสลายตัวด้วยความร้อนและออกซิเดชั่นหลายชนิดไม่ละลายน้ำ แต่น้ำมันจะถูกพาไปในสารแขวนลอยที่เสถียร ระบบกันสะเทือนเหล่านี้สร้างพฤติกรรมที่ไม่ใช่แบบนิวตัน

• เขม่า - พบได้ทั่วไปในเครื่องยนต์ดีเซล เขม่าคืออนุภาคที่ส่งผลให้เกิดการแขวนลอยคอลลอยด์ในน้ำมัน สารเติมแต่งช่วยกระจายตัวของน้ำมัน ออกแบบมาเพื่อป้องกันไม่ให้อนุภาคเขม่าจับตัวเป็นก้อนและเติบโต ทำหน้าที่ช่วยในการสร้างสารแขวนลอยคอลลอยด์

  
  

    หากต้องวัดความหนืดสัมบูรณ์ของอิมัลชันหรือคอลลอยด์ที่พบโดยทั่วไปซึ่งอธิบายไว้ข้างต้นด้วยเครื่องวัดความหนืดสัมบูรณ์แบบอัตราเฉือนแบบแปรผัน (เช่น มาตรฐาน ASTM D4741) การวัดค่าจะลดลงเมื่ออัตราเฉือนเพิ่มขึ้นจนถึงจุดที่เสถียร .

    หากต้องหารความหนืดสัมบูรณ์ที่เสถียรนี้ด้วยความถ่วงจำเพาะของของไหลเพื่อประมาณค่าความหนืดจลน์ ค่าที่คำนวณได้จะแตกต่างจากความหนืดจลน์ที่วัดได้ อีกครั้ง สมการในรูปที่ 3 ใช้กับของไหลของนิวตันเท่านั้น ไม่ใช่ของไหลที่ไม่ใช่ของนิวตันที่อธิบายไว้ข้างต้น ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนนี้

ความหนืดจลนศาสตร์และผลกระทบแรงโน้มถ่วงจำเพาะ

    ดูสมการในรูปที่ 3 อีกครั้ง ความหนืดสัมบูรณ์และจลนศาสตร์ของของไหลของนิวตันสัมพันธ์กันตามฟังก์ชันของความถ่วงจำเพาะของของไหล พิจารณาอุปกรณ์ในรูปที่ 1 ซึ่งเป็นกระเปาะที่บรรจุน้ำมันตัวอย่าง ซึ่งจะถูกปล่อยออกมาเมื่อสุญญากาศถูกกำจัดออก จากนั้นจะสร้างหัวแรงดันที่ขับเคลื่อนน้ำมันผ่านท่อคาปิลลารี

    ใคร ๆ ก็สามารถสรุปได้ว่าของเหลวทุกชนิดจะสร้างแรงกดดันเท่ากันหรือไม่? ไม่ ความดันเป็นฟังก์ชันของความถ่วงจำเพาะของของไหล หรือน้ำหนักที่สัมพันธ์กับน้ำหนักของปริมาตรน้ำที่เท่ากัน น้ำมันหล่อลื่นที่มีส่วนประกอบหลักไฮโดรคาร์บอนส่วนใหญ่มีความถ่วงจำเพาะ 0.85 ถึง 0.90 อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้สามารถเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไปเมื่อน้ำมันเสื่อมสภาพหรือปนเปื้อน (เช่น ไกลคอล น้ำ และโลหะที่สึกหรอ) ซึ่งสร้างความแตกต่างระหว่างการวัดความหนืดสัมบูรณ์และจลนศาสตร์

    พิจารณาข้อมูลที่นำเสนอในตารางที่ 2 สถานการณ์น้ำมันใหม่แต่ละสถานการณ์จะเหมือนกัน และในทั้งสองกรณี ความหนืดสัมบูรณ์จะเพิ่มขึ้น 10 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งโดยปกติจะเป็นขีดจำกัดประณามสำหรับการเปลี่ยนแปลงความหนืด ในสถานการณ์ A การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของความถ่วงจำเพาะส่งผลให้เกิดความแตกต่างเล็กน้อยระหว่างความหนืดสัมบูรณ์ที่วัดได้และความหนืดจลน์

    ส่วนต่างนี้อาจทำให้เสียงเตือนเปลี่ยนถ่ายน้ำมันเครื่องล่าช้าเล็กน้อย แต่จะไม่ทำให้เกิดข้อผิดพลาดมากนัก อย่างไรก็ตาม ในสถานการณ์ B ค่าส่วนต่างจะมากกว่ามาก ในกรณีนี้ ความถ่วงจำเพาะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งส่งผลให้ความหนืดจลนศาสตร์ที่วัดได้เพิ่มขึ้น 1.5 เปอร์เซ็นต์ เทียบกับการเพิ่มขึ้น 10 เปอร์เซ็นต์เมื่อวัดด้วยเครื่องวัดความหนืดสัมบูรณ์

    นี่เป็นข้อแตกต่างที่สำคัญที่อาจทำให้นักวิเคราะห์ระบุสถานการณ์ที่ไม่สามารถรายงานได้ ข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นคือการสันนิษฐานในทั้งสองสถานการณ์ว่าของไหลยังคงเป็นแบบนิวตัน

    เนื่องจากความเป็นไปได้หลายประการในการก่อตัวของของเหลวที่ไม่ใช่ของนิวตัน พารามิเตอร์ที่แท้จริงที่น่าสนใจสำหรับนักวิเคราะห์น้ำมันและเทคโนโลยีน้ำมันหล่อลื่นจึงควรเป็นความหนืดสัมบูรณ์ เป็นตัวกำหนดความหนาของฟิล์มของของเหลวและระดับการปกป้องพื้นผิวส่วนประกอบ เพื่อความประหยัด ความเรียบง่าย และความจริงที่ว่าขั้นตอนการทดสอบน้ำมันหล่อลื่นแบบใหม่มักยืมมาเพื่อการวิเคราะห์น้ำมันใช้แล้ว ความหนืดจลนศาสตร์ของน้ำมันจึงเป็นพารามิเตอร์ที่วัดได้ซึ่งใช้สำหรับแนวโน้มและการตัดสินใจในการจัดการน้ำมันหล่อลื่น อย่างไรก็ตาม ในบางกรณี สิ่งนี้อาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดโดยไม่จำเป็นในการกำหนดความหนืดของน้ำมัน

    ปัญหาสามารถลดลงเหลือเพียงคณิตศาสตร์ง่ายๆ ตามที่สมการในรูปที่ 3 แนะนำ ความหนืดสัมบูรณ์และจลนศาสตร์มีความสัมพันธ์กันเป็นฟังก์ชันของความถ่วงจำเพาะของน้ำมัน หากทั้งความหนืดและความถ่วงจำเพาะเป็นแบบไดนามิก แต่วัดได้เพียงค่าเดียว จะเกิดข้อผิดพลาด และความหนืดจลนศาสตร์จะไม่สามารถประเมินการเปลี่ยนแปลงในความหนืดสัมบูรณ์ของของไหลได้อย่างแม่นยำ ซึ่งเป็นพารามิเตอร์ที่น่าสนใจ จำนวนข้อผิดพลาดคือฟังก์ชันของจำนวนการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์ที่ไม่ได้วัด ซึ่งก็คือความถ่วงจำเพาะ

ข้อสรุปที่สำคัญเกี่ยวกับความหนืดจลนศาสตร์

เราสามารถสรุปข้อสรุปต่อไปนี้จากการอภิปรายเกี่ยวกับการวัดความหนืด:

• สมมติว่าห้องปฏิบัติการวัดความหนืดด้วยวิธีจลน์เมติกส์ การเพิ่มการวัดความถ่วงจำเพาะลงในโปรแกรมการวิเคราะห์น้ำมันในห้องปฏิบัติการตามปกติจะช่วยกำจัดสิ่งนี้ในฐานะตัวแปรในการประมาณค่าความหนืดสัมบูรณ์จากความหนืดจลน์ที่วัดได้

  
  เมื่อใช้เครื่องวัดความหนืดนอกสถานที่ อย่ามองหาข้อตกลงที่สมบูรณ์ระหว่างเครื่องวัดความหนืดจลน์ของห้องปฏิบัติการกับเครื่องมือนอกสถานที่ อุปกรณ์เหล่านี้ส่วนใหญ่จะวัดความหนืดสัมบูรณ์ (ซีพี) และใช้อัลกอริธึมเพื่อประมาณค่าความหนืดจลน์ (ซีเอสที) ซึ่งมักจะคงค่าแรงโน้มถ่วงจำเพาะคงที่ พิจารณาแนวโน้มผลลัพธ์จากเครื่องวัดความหนืดในสถานที่ในหน่วย ซีพี

  
  

• เป็นพารามิเตอร์ที่กำลังวัด และช่วยแยกแยะแนวโน้มในสถานที่จากแนวโน้มของข้อมูลที่ผลิตโดยห้องปฏิบัติการด้วยเครื่องวัดความหนืดจลนศาสตร์ อย่าพยายามบรรลุข้อตกลงที่สมบูรณ์แบบระหว่างการวัดความหนืดในไซต์งานกับในห้องปฏิบัติการ มันไร้ประโยชน์และสร้างคุณค่าเพียงเล็กน้อย ที่ดีที่สุด ให้มองหาความสัมพันธ์แบบหลวมๆ กำหนดพื้นฐานน้ำมันเครื่องใหม่ด้วยเครื่องวัดความหนืดเดียวกันกับที่คุณใช้กับน้ำมันที่ใช้งานอยู่เสมอ

  
  

• รับรู้ว่าของไหลที่ไม่ใช่ของนิวตันไม่ได้ให้การปกป้องฟิล์มสำหรับความหนืดจลนศาสตร์ที่กำหนดเหมือนกับของไหลของนิวตันที่มีความหนืดจลนศาสตร์เท่ากัน เนื่องจากความหนืดของของไหลที่ไม่ใช่ของนิวตันจะแปรผันตามอัตราการเฉือน ความแข็งแรงของฟิล์มจึงลดลงภายใต้ภาระและความเร็วในการทำงาน นั่นคือเหตุผลหนึ่งที่น้ำที่ผสมอิมัลชันจะเพิ่มอัตราการสึกหรอในส่วนประกอบต่างๆ เช่น ตลับลูกปืนเม็ดกลิ้ง ซึ่งความแข็งแรงของฟิล์มของไหลเป็นสิ่งสำคัญ (แน่นอนว่า น้ำยังทำให้เกิดกลไกการสึกหรออื่นๆ เช่น การเกิดโพรงอากาศเป็นไอ สนิม และการเปราะของไฮโดรเจน และการพองตัว)

    ความหนืดเป็นคุณสมบัติของของเหลวที่สำคัญ และการตรวจสอบความหนืดถือเป็นสิ่งสำคัญในการวิเคราะห์น้ำมัน เทคนิคการวัดความหนืดแบบไดนามิกและจลนศาสตร์สามารถให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันมากเมื่อทำการทดสอบน้ำมันใช้แล้ว ต้องแน่ใจว่าเข้าใจการวัดความหนืดและพฤติกรรมของของเหลวหนืดอย่างละเอียดเพื่อให้สามารถตัดสินใจเรื่องการหล่อลื่นได้อย่างแม่นยำ