نقطه اشباع روغن

با درود بیکران به تمامی بازدید کنندگان و مخاطبین محترم

هدف از این پست، پاسخ به سوال مطرح شده از طرف یکی از مخاطبین محترم این وبلاگ مهندسی در زمینه مفهوم نقطه اشباع روغن است. شرح سوال:

طی یک دوره آموزشی، گفته شد که با بالا رفتن دما، نقطه اشباع روغن پایین می آید. اما، من قبلا فکر می کردم که با افزایش دمای روغن، نقطه اشباع نیز بالاتر می رود. منظورم این است که با افزایش دما، جریان روغن مقدار آب بیشتری را می تواند طی مکانیزم انحلال در خود جذب کند. رابطه درست کدام است؟

قبلا طی پستی با عنوان «خورندگی بخار روغن» مکانیزم های انحلال آب در جریان روغن تشریح شده است. احتمالا اشاره شما به آن پست است. خب! همانطور که احتمالا می دانید، وجود آب در جریان روغن، حتی در مقادیر بسیار اندک، می تواند بسیار مخرب باشد. بعنوان مثال، حضور آب با غلظت تقریبا 1,000 ppm می تواند عمر برینگ را به یک چهارم مقدار استاندارد و پیش بینی شده آن کاهش دهد. جدای از مسائل مربوط به خوردگی، وجود آب در جریان روغن می تواند تمایل آن به فرسایندگی (Erosivity) را افزایش داده و موجب کارسودگی (Wear-out) زودتر از موعد قطعات شود. اینکه مقدار مجاز آب (رطوبت) در جریان روغن یک سیستم روغنرسانی چقدر است به عوامل متعددی بستگی دارد که از آن جمله می توان به حساسیت تجهیز یا روغن جاری در سیستم روغنرسانی آن به وجود آب و راندمان حرارتی آن تجهیز اشاره کرد. در همین زمینه، مطالعاتی از طرف نویسنده این سطور، با هدف تعیین میزان تاثیر زمان باقی ماندن آثار آب های مختلف (آب چاه، آب مقطر، آب شرب شهری، و...) در جریان روغن های موتوری، در حال انجام است که نتایج آن بزودی در قالب مقاله ای منتشر خواهد شد.

نقطه اشباع یا Saturation Point، بنا به تعریف، عبارتست از حداکثر میزان آبی که یک حجم ثابت و مشخص از روغن می تواند بصورت محلول در خود داشته باشد. این نقطه، بستگی مستقیم و شدیدی به درجه حرارتی دارد که آن حجم ثابت و مشخص از روغن در آن قرار دارد. این رابطه برای بسیاری از روغن ها خطی است. نمودار شکل 1 را ببینید.

شکل 1: نمودار تغییرات نقطه اشباع (برحسب %) و حضور آب (برحسب ppm) در یک روغن در برابر درجه حرارت

همانطور که در نمودار شکل 1 مشخص است، حتی با ثابت ماندن میزان حضور آب در حجم ثابتی از روغن، با افزایش دما، میزان پذیرش آب در آن حجم از روغن بصورت خطی کاهش پیدا می کند. بدین ترتیب، آنچه که در دوره آموزشی به شما گفته شده صحیح است. مکانیزم کار نیز بدین ترتیب است که مقداری از آب (برحسب ppm) می تواند تا رسیدن روغن به نقطه اشباع بصورت ملکول های منفرد در میان زنجیره ملکولی روغن جای داده شوند. افزایش دما، موجب کاهش فضای بین زنجیره های ملکولی شده و سیستم روغن دیگر مانند قبل پذیرای ملکول های آب نخواهد بود. از این لحظه به بعد، ملکول های آب فضای بین زنجیره های ملکولی روغن را ترک کرده، به هم پیوسته، و به شکل امولسیون (شناور) در جریان روغن قرار می گیرند که خطرناک ترین حالت وجود آب در جریان یک روغن (بویژه روغن های موتوری) است. این حالت که به آب شناور معروف است، شامل قطرات آبی است که گوشه ای از حجم جریان روغن را به خود اختصاص داده و همراه با آن حرکت می کنند. زمانی که توزیع این قطرات ریز آب در سرتاسر حجم ثابتی از روغن به بیشترین میزان رسید، این قطرات به یکدیگر پیوسته، تشکیل لایه ای از آب را روی روغن می دهند که به آب آزاد معروف است. تشکیل آب آزاد و دو فازی شدن جریان روغنرسانی به تجهیز لازمه رسیدن این قطرات به نقاط سکون مدار روغنرسانی است.