?
Математическая модель зависимости динамической вязкости моторных масел от температуры, концентрации сажи и ее морфологии
Цели. Быстрый холодный пуск аварийных и вспомогательных энергетических установок на базе дизельных двигателей
в любое время должен осуществляться без особых проблем и в кратчайшие сроки. Одним из основных факторов, влияющих
на безаварийный пуск энергетических установок, является состояние моторного масла. В процессе работы дизельного двига-
теля моторное масло накапливает в своем составе сажу, что негативно влияет на его реологические свойства. Цель работы —
разработка математической модели изменения динамической вязкости моторных масел в зависимости от температуры с учетом
концентрации сажи и ее морфологии на основе результатов экспериментальных исследований.
Методы. В качестве образцов масел для приготовления модельных смесей использовались штатно применяемые моторные
масла для дизельных двигателей М-14Д2СЕ и М-5з/14Д2СЕ. В качестве дисперсной фазы суспензий использовался техниче-
ский углерод марок N110, N220, N330 и N220 пылящий (негранулированный). Реологические свойства образцов определялись
на ротационном реометре TA Instruments DHR-2. Полученные экспериментальные данные обрабатывались методами математи-
ческой статистики с получением аппроксимирующих зависимостей.
Результаты. В работе представлены анализ различных подходов к описанию реологии суспензий и результаты эксперимен-
тальных исследований вязкостно-температурных характеристик (ВТХ) модельных образцов масел, содержащих сажу. Пока-
зано, что существующие модели зависимости динамической вязкости суспензий от температуры, объемной концентрации
дисперсной фазы, размеров и формы ее частиц не позволяют адекватно описать ВТХ моторных масел, содержащих сажу. Пред-
ложена модель реологических свойств саже-масляных суспензий в виде математической зависимости их динамической вязко-
сти от температуры, массовой концентрации сажи, плотности материала и размеров сажевых частиц, от характеристик формы
и структуры первичных агрегатов, а также от соотношения размеров агрегатов и молекул дисперсионной среды.
Выводы. Показано, что для адекватного описания ВТХ моторных масел, содержащих сажу, необходимо учитывать характе-
ристики структуры первичных агрегатов сажевых частиц. Разработана математическая модель ВТХ масел в виде зависимости
их динамической вязкости от температуры, массовой концентрации сажи, плотности материала частиц, степени несферичности
агрегатов, соотношения размеров частиц дисперсной фазы (агрегатов или одиночных частиц неагрегированной сажи) и моле-
кул масла, а также структурности сажи, характеризуемой стандартным показателем — адсорбцией дибутилфталата.