DIN 51563-2011 Testing of Mineral Oils and Related Materials - Determination of Viscosity Temperature Relation - Slope m《矿物油和相关物质的检验 粘度和温度比的测定 斜率m》.pdf

1、April 2011DEUTSCHE NORM Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DINFachausschuss Minerall- und Brennstoffnormung (FAM) des NMPPreisgruppe 6DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin,

2、 gestattet.ICS 75.080; 75.100!$m-“1748810www.din.deDDIN 51563Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 51563:1976-12www.beuth.deGesamtumfang 8 SeitenPrfung von Minerallen und verwandten Stoffen Bestimmung des Viskositt-Temperatur-Verhaltens Richtungskonstante m Testi

3、ng of Mineral Oils and Related Materials Determination of Viscosity Temperature Relation Slope m Essais des huiles minrales et des matriaux analogues Dtermination de la tenue viscosit-temprature Pente m DIN 51563:2011-04 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich .4 2 Begriffe und Grundlagen 4 3 Kur

4、zbeschreibung des Verfahrens 4 4 Messungen .4 5 Auswertung 5 5.1 Rechnerisches Verfahren .5 5.1.1 Berechung der Richtungskonstanten m5 5.1.2 Beispiel fr die Berechnung.5 5.1.3 Berechnung von kinematischen Viskositten oder von Temperaturen.5 5.2 Graphisches Verfahren .6 5.2.1 Allgemeines6 5.2.2 VT-Bl

5、att .6 5.2.3 Darstellung des VT-Verhaltens.6 5.2.4 Bestimmung der Richtungskonstante m sowie von kinematischen Viskositten und von Temperaturen.6 6 Angabe des Ergebnisses 6 7 Przision .6 Anhang A (informativ) VT-Blatt nach Ubbelohde.7 Literaturhinweise 8 2 DIN 51563:2011-04 Vorwort Dieses Dokument w

6、urde vom Arbeitsausschuss NA 062-06-61 AA Prfung von Schmierlen, sonstigen len und Paraffinen“ im Fachausschuss Minerall- und Brennstoffnormung (FAM) des Normenausschusses Materialprfung (NMP) erarbeitet. nderungen Gegenber DIN 51563:1976-12 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Verweisungen akt

7、ualisiert; b) in 4.1, Verweisung auf DIN 51550 gestrichen; c) Prfnormen zur Bestimmung der kinematischen Viskositt aktualisiert, siehe 4.1 und Literaturhinweise; d) in Abschnitt 7 einen Hinweis auf die Fehlerfortpflanzung aufgenommen. Frhere Ausgaben DIN 51563: 1956-03, 1959x-06, 1971-09, 1976-12 3

8、DIN 51563:2011-04 1 Anwendungsbereich Dieses Dokument legt ein Verfahren zur Bestimmung der nderung des Viskositts-Temperatur-Verhaltens von Minerallen (vorwiegend Schmierle und Heizle) fest, sofern sie dem Verhalten newtonscher Flssigkeiten folgen. ANMERKUNG Manche Schmierle mit Zustzen folgen dem

9、Verhalten newtonscher Flssigkeiten nur annhernd. Siehe hierzu auch DIN 1342-1 und DIN 1342-2. 2 Begriffe und Grundlagen Unter Viskositts-Temperatur-Verhalten (VT-Verhalten) einer Flssigkeit ist im Sinne dieser Norm die nderung ihrer Viskositt mit ihrer Temperatur zu verstehen. Die Viskositt von Mine

10、rallen ndert sich stark mit der Temperatur. Diese nderung wird mit guter Nherung mithilfe der sog. VT-Gerade“ beschrieben, deren Steigung m sich aus der empirischen Bestimmung von Ubbelohde-Walther 1, 2 ableitet. Die Berechnung der als Richtungskonstante m bezeichneten Steigung erfolgt anhand der Gl

11、eichungen (1), (2), und (3). )8,0lg(lg11+= vW (1) )8,0lg(lg22+= vW (2) 1221lglg TTWWm= (3) Dabei ist W1und W2die doppelt logarithmisch linearisierten Zwischenwerte; v1und v2die Zahlenwerte der kinematischen Viskositt in mm2/s fr die Prftemperaturen T1und T2; T1und T2die Prftemperatur, angegeben in K

12、; m die Richtungskonstante der VT-Geraden. ANMERKUNG Anstelle der Konstante 0,8 verwendet ASTM in ASTM D 341:2009 in den Gleichungen (A.1.2) und (A.1.3) eine Konstante von 0,7. Dieser Unterschied ist jedoch fr die in der Praxis interessierenden Viskosittsbereiche auer bei sehr niedrigen Viskositten

13、kaum bemerkbar und kann daher vernachlssigt werden. 3 Kurzbeschreibung des Verfahrens Aus den bei mindestens zwei verschiedenen Temperaturen ermittelten kinematischen Viskositten wird die Richtungskonstante m nach der VT-Gleichung von Ubbelohde-Walther berechnet oder mit Hilfe des VT-Blattes nach Ub

14、belohde graphisch ermittelt. 4 Messungen 4.1 Die kinematische Viskositt ist bei zwei mindestens um 50 K auseinander liegenden, oder gegebenen-falls vereinbarten Prftemperaturen nach den aktuell gltigen Prfnormen (siehe Literaturhinweise) zu messen. Vorzugsweise wird bei 40 C (313,15 K) und 100 C (37

15、3,15 K) gemessen. ANMERKUNG Folgende andere Prftemperaturen sind fr Viskosittsmessungen ebenfalls blich: 40 C; 20 C; 0 C; 20 C; 40 C; 50 C und 100 C. Wird die Richtungskonstante m aus Viskositten bestimmt, die nicht bei 40 C und 100 C gemessen wurden, so sind diese abweichenden Prftemperaturen beim

16、Ergebnis mit anzugeben. 4 DIN 51563:2011-04 4.2 Zur Kontrolle der Messwerte ist es zweckmig, die kinematische Viskositt bei drei Prftemperaturen, die um mindestens 25 K voneinander abweichen, zu messen und festzustellen, ob alle Messwerte auf einer Gerade liegen. Dies kann z. B. durch mehrfache Bere

17、chnung der Richtungskonstante m jeweils paarweise aus mehreren Messwerten bei verschiedenen Temperaturen erfolgen. Abweichungen vom geradlinigen Verlauf lassen zunchst Messfehler vermuten. Liegen Messfehler nicht vor, so knnen die Abweichungen z. B. durch Paraffinausscheidungen (in Nhe des Pourpoint

18、s) oder durch sonstiges anomales Verhalten der Probe verursacht sein. 5 Auswertung 5.1 Rechnerisches Verfahren 5.1.1 Berechung der Richtungskonstanten m Die Richtungskonstante m wird anhand der Gleichungen (1), (2) und (3) berechnet. 5.1.2 Beispiel fr die Berechnung Fr ein Minerall mit Viskositten v

19、on 103,4 mm2/s bei 40 C und 8,45 mm2/s bei 100 C ergibt sich: W1fr 103,4 mm2/s = lg lg (103,4 + 0,8) = 0,304 89 W2fr 8,45 mm2/s = lg lg (8,45 + 0,8) = 0,014 96 W1 W2= 0,319 85 fr Messtemperatur 100 C (373,15 K): IgT2= 2,571 88 fr Messtemperatur 40 C (313,15 K): IgT1= 2,495 75 13076,0lglglg12= TTT 20

20、,413076,085319,0 =m 5.1.3 Berechnung von kinematischen Viskositten oder von Temperaturen Kinematische Viskositten und die zugehrigen Temperaturen sind nach den aus Gleichungen (1), (2) und (3) abgeleiteten Zahlenwertgleichungen (4) bzw. (5) zu berechnen. Hierin kennzeichnen der Index M“ das Wertepaa

21、r einer Messung und der Index X“ das gesuchte Wertepaar. ( )MXMXlglg WTTmW += (4) MXMXlglg TmWWT += (5) Durch Inter- oder Extrapolation errechnete Viskositts- und Temperaturwerte sind als solche zu kenn-zeichnen, z. B. durch den Index err“ zum Formelzeichen. Extrapolationen drfen nur bedingt durchge

22、fhrt werden, da besonders bei niedrigen Temperaturen Paraffinausscheidungen aus dem l die Viskositt erheblich erhhen knnen und damit die Anwendbarkeit der Gleichungen (4) und (5) einschrnken. 5 DIN 51563:2011-04 5.2 Graphisches Verfahren 5.2.1 Allgemeines Das graphische Verfahren kann nur dann angew

23、endet werden, wenn auf die Genauigkeit des rechnerischen Verfahrens verzichtet werden kann. Das gilt sowohl fr die Bestimmung der Richtungskonstanten m als auch fr die Inter- und Extrapolation von Viskositten und Temperaturen. 5.2.2 VT-Blatt Fr das graphische Verfahren kann das in Bild A.1 dargestel

24、lte VT-Blatt nach Ubbelohde 1 verwendet werden. Die Koordinaten des VT-Blattes sind so gewhlt, dass die VT-Funktion eine Gerade wird. Das wirkliche VT-Verhalten vieler Mineralle weicht in dieser Darstellung nur sehr wenig von einer Geraden ab. In diesem VT-Blatt knnen Viskosittswerte von 2,6 mm2/s b

25、is 2 000 000 mm2/s in einem Temperaturbereich von 50 C bis 160 C aufgetragen oder abgelesen werden. Auerhalb der genannten Grenzen muss rechnerisch gearbeitet werden, weil zurzeit keine graphischen Unterlagen ber diese Grenzen hinaus vorliegen. Fr die Ermittlung der Richtungskonstanten m sind die Hi

26、lfslinien I und II und die Leiter m eingetragen. Die Hilfslinie I (links neben der 25 C-Linie) trgt von W = 0,3 ausgehend nach oben und unten eine Teilung von 0 bis 24. 5.2.3 Darstellung des VT-Verhaltens Es werden mindestens zwei nach 4.1 ermittelte Messwerte im VT-Blatt eingetragen und durch eine

27、Gerade verbunden. Die Ermittlung von mindestens drei Messwerten ist fr die Kontrolle (siehe 4.2) zweckmig. 5.2.4 Bestimmung der Richtungskonstante m sowie von kinematischen Viskositten und von Temperaturen Zur Ermittlung der Richtungskonstante m wird im VT-Blatt der Schnittpunkt der VT-Geraden mit d

28、er Hilfslinie abgelesen. An der mit der gleichen Zahl bezeichneten Stelle der anderen Hlfte der Skale der Hilfslinie I wird das Lineal angelegt und eine gerade Linie zum Schnittpunkt der VT-Geraden mit der Hilfslinie II gezogen. Der Schnittpunkt mit der m-Leiter ergibt die gesuchte Richtungskonstant

29、e m. Auf der VT-Geraden lsst sich fr eine gegebene Temperatur der zugehrige Viskosittswert oder umgekehrt fr einen bestimmten Viskositts-wert die zugeordnete Temperatur direkt ablesen. 6 Angabe des Ergebnisses Als Ergebnis der Bestimmung ist unter Hinweis auf diese Norm die Richtungskonstante m auf

30、zwei Dezimalstellen anzugeben. 7 Przision Die Zuverlssigkeit der Ergebnisse des rechnerischen Verfahrens hngt allein von der Zuverlssigkeit der Viskosittsmessungen ab und kann aus diesen Daten durch Fehlerfortpflanzung errechnet werden. Dies ist jedoch nicht Gegenstand dieser Norm. 6 DIN 51563:2011-

31、04 Anhang A (informativ) VT-Blatt nach Ubbelohde A.1 Ein einfaches VT-Blatt ist in Bild A.1 gezeigt. ANMERKUNG Das abgebildete VT-Blatt ist ein Beispiel. Bild A.1 VT-Blatt nach Ubbelohde A.2 Zustzliche, ausfhrlichere VT-Bltter im Format DIN A2 und DIN A4 waren jahrelang in Blocks zu 25 Stck im Hande

32、l erhltlich 3. Diese VT-Bltter enthielten auch Skalen fr die mit dem Engler-Gert gemessene relative Ausflusszeit in Engler-Grad, fr die Berechnung von Mischungen und fr die Ermittlung der Polhhe, die jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Norm und auch ihrerseits nicht genormt sind. ber Bezugsquel

33、len von VT-Blttern gibt Auskunft: Fachausschuss Minerall- und Brennstoffnormung (FAM), berseering 40, 22297 Hamburg. 7 DIN 51563:2011-04 8 Literaturhinweise DIN 1342-1, Viskositt Teil 1: Rheologische Begriffe DIN 1342-2, Viskositt Teil 2: Newtonsche Flssigkeiten DIN 51366, Prfung von Minerall-Kohlen

34、wasserstoffen Messung der kinematischen Viskositt mit dem Cannon-Fenske-Viskosimeter fr undurchsichtige Flssigkeiten DIN 51562-1, Viskosimetrie Messung der kinematischen Viskositt mit dem Ubbelohde-Viskosimeter Teil 1: Bauform und Durchfhrung der Messung DIN 53015, Viskosimetrie Messung der Viskosit

35、t mit dem Kugelfallviskosimeter nach Hppler DIN EN ISO 3104, Minerallerzeugnisse Durchsichtige und undurchsichtige Flssigkeiten Bestimmung der kinematischen Viskositt und Berechnung der dynamischen Viskositt ISO 3105, Glass capillary kinematic viscometers-Specifications and operating instructions 1

36、Ubbelohde, L.: Zur Viskosimetrie. 7. Aufl. Stuttgart: Hirzel-Verlag 1965. 2 Walther,C.: Anforderungen an Schmiermittel, Zeitschrift fr den Maschinenbau 10 (1931) S. 671. 3 Hirzel-Verlag, Birkenwaldstrae 185A, Postfach 347, 70191 Stuttgart. Der Verlag hat Herstellung und Vertrieb vor einigen Jahren eingestellt. 4 ASTM D 341:2009, Standard Practice for Viscosity-Temperature Charts for Liquid Petroleum Products