Файл: Нефтепродуктов Цель работы определить кинематическую вязкость дизельных топлив и нефтяных масел. Теоретические основы.pdf

«Исследование кинематической вязкости товарных
нефтепродуктов»
1. Цель работы:определить кинематическую вязкость дизельных топлив и нефтяных масел.
2. Теоретические основы:
Вязкость является важнейшей физической константой, характеризующей эксплуатационные свойства нефтяных масел, котельных и дизельных топлив и ряда других нефтепродуктов.
Наибольшее распространение при различных расчетах, а также при контроле качества нефтепродуктов получила кинематическая вязкость.
Кинематической вязкостью называют отношение абсолютной или динамической вязкости жидкости к ее плотности при одной и той же температуре. Кинематическая вязкость в системе СИ выражается в мм
2
/с.
Так как вязкость сильно зависит от температуры, то необходимо всегда указывать, при какой температуре она определена. В технических требованиях вязкость чаще всего нормируется при 50 и 100°С, реже при
20°С для маловязких масел. Для ряда нефтепродуктов значение вязкости нормируется в условных градусах, а не в абсолютных величинах.
Условной вязкостью называется отношение времени истечения из вискозиметра типа «ВУ» 200мл испытуемого нефтепродукта при температуре испытания ко времени течения 200мл дистиллированной воды при температуре 20°С (вязкость воды при 20,2°С равна 1 мПа·с). Значение этого отношения выражается как число условных градусов (ВУ).
Между условной и кинематической вязкостью установлена эмпирическая зависимость, которая выражается следующими приближенными формулами: для υ от 1 до 120 мм
2
/c υ
t
= 7,31 ВУt – 6.31/BУt для υ > 120 мм
2
/с υ
t
=7,4ВУt или ВУ = 0,135 υ
t
Этими формулами можно пользоваться при переводе кинематической вязкости в градусы условной вязкости для практической оценки нефтепродукта. Обратный перевод градусов ВУ в мм
2
/с для расчетных целей делать не рекомендуется, так как определение, условной вязкости недостаточно точно, а главное, условная вязкость не отражает физических свойств жидкости.

Приборы для определения кинематической вязкости называются вискозиметрами. Чаще всего для определения кинематической вязкости используют стеклянные вискозиметры, в которых испытуемая жидкость протекает через капиллярные трубки определенного диаметра. Отмечая время протекания жидкости через капилляр, можно вычислить ее вязкость:
Величина
С называется постоянной вискозиметра. Она не зависит от температуры, а зависит только от геометрических размеров вискозиметра.
Каждый вискозиметр снабжается паспортом, в котором указана его постоянная
С.
В зависимости от прозрачности нефтепродукта и уровня его вязкости следует применять вискозиметры указанных ниже конструкций:
- для измерения вязкости прозрачных жидкостей при температурах выше нуля — вискозиметр ВПЖ - 1 (рис.4а);
- для измерения вязкости прозрачных жидкостей при любых температурах
— вискозиметры ВПЖ - 2 (рис.4б) и Пинкевича (рис.4в);
- для измерения вязкости непрозрачных жидкостей — вискозиметры ВНЖ
(рис.4г);
- для измерения вязкости малых количеств (не более 1мл) прозрачных жидкостей при любых температурах — микровискозиметр ВПЖМ (рис.4д): а б в г д

Рис.4. Приборы для определения вязкости нефтепродуктов: а – вискозиметр ВПЖ - 1; б - вискозиметр ВПЖ - 2; в – вискозиметр Пинкевича; г – вискозиметр ВНЖ; д – вискозиметр ВПЖМ.
3. Правила по технике безопасности:
Определение кинематической вязкости нефтепродуктов необходимо проводить с соблюдением мер безопасности. Не разливать нефтепродукты на рабочие поверхности. Не проводить выполнение работы вблизи открытых источников огня. Использовать защитные перчатки для рук. По окончании работы все отработанные нефтепродукты слить в специальные
ёмкости.
4. Задание на выполнение лабораторной работы:
- определить и рассчитать кинематическую вязкость различных марок нефтепродуктов;
- сопоставить полученные данные с показателями ГОСТ, сделать вывод.
(Марки испытуемых нефтепродуктов по заданию преподавателя).
5. Перечень используемого оборудования:
- секундомер;
- резиновая груша;
- вискозиметр ВПЖ;
- термостат с автоматической регулировкой температуры.
6. Содержание и форма отчета:
Отчет о выполненной работе должен включать следующие разделы:
1. Название работы.
2. Цель работы.
3. Используемые нефтепродукты.
4. Схема установки и её описание.
5. Описание эксперимента и условия его проведения.

6. Экспериментальные данные и результаты их обработки.
7. Выводы по работе.
8. Перечень используемой литературы.
7. Порядок выполнения работы:
– выбранный вискозиметр тщательно промыть последовательно бензином, этиловым спиртом и высушить продуванием чистым нагретым воздухом или в сушильном шкафу;
– вискозиметр с пробой нефтепродукта с помощью штатива и держателей установить в строго вертикальном положении в подготовленный заранее термостат;
– вискозиметр закрепить так, чтобы верхнее расширение 4 оказалось в жидкости термостата;
– в термостате установить необходимую температуру с точностью ±0,1°С и выдержать вискозиметр до проведения отсчетов при выбранной температуре 15мин;
– набрать грушей жидкость в колено 1 примерно до одной трети высоты расширения 4 (см. рис. 4б). Под давлением собственного веса жидкость начнет протекать из колена 1 через капилляр в колено 2;
– в тот момент, когда уровень жидкости достигнет метки
М1, включить секундомер и остановить его точно в тот момент, когда уровень жидкости достигнет метки
М2. Время, отмеченное по секундомеру, записать;
– определить, время истечения жидкости через капилляр несколько раз.
Число параллельных замеров устанавливается в зависимости от времени истечения: пять измерений при времени истечения от 200 до 300с; четыре - при времени истечения от 300 до 600с; три - при времени истечения выше
600с. При проведении отсчетов необходимо следить за постоянством температуры и за тем, чтобы в расширениях вискозиметров не образовывалось пузырьков воздуха.
Для расчета кинематической вязкости определяют среднее арифметическое время истечения из проведенных отсчетов. При этом надо иметь в виду, что учитывать можно только те отсчеты, которые отличаются не более чем на
±1,2-2,5% от среднего арифметического в зависимости от температуры определения.
Кинематическую вязкость испытуемого нефтепродукта при температуре t (υ
t
) (в мм
2
/c) вычисляют по формуле:

где
С - постоянная вискозиметра, мм
2
/с
2
; τ
t
- среднее арифметическое учитываемых отсчетов времени истечения жидкости, с; g - ускорение силы тяжести в месте измерения вязкости, см/с
2
(980,7 - нормальное ускорение силы тяжести, см/с
2
),
К - коэффициент, учитывающий изменение гидростатического напора жидкости в результате расширения ее при нагревании (для вискозиметров ВПЖ-2 и Пинкевича):
К = 1 + 0,000040•
Δt где
Δt - разность между температурой нефтепродукта при заполнении вискозиметра и его температурой при определении вязкости.
Поправки, вносимые в расчетную формулу и зависящие от g и К, незначительны. Поэтому при измерении вязкости в учебных целях можно дробь gK/980,7 принимать за единицу.
Результаты работы представить в виде таблицы:
Нефтеп родукт
Темпер атура опыта,
о
С
Врем я истеч ения
τ, с
Сред нее врем я истеч ения
τ
ср
, с
Кинем ати- ческа я вязкос ть
υ
t
, мм
2
/с
Знач ение по
ГОС
Т
…
8. Вопросы теоретического коллоквиума:

1. Определение кинематической вязкости. Единицы измерения.
2. Взаимосвязь кинематической, динамической и условной вязкостей.
3. Способы расчета и определения вязкости. Приборы для определения вязкости.
4. Классификация нефтяных масел. Свойства
5. Вязкостно-температурные характеристики нефтяных масел. Зависимость от фракционного и химического составов масел.
6. Индекс вязкости. Способы определения и расчета. Влияние углеводородного состава нефтепродуктов на изменение индекса вязкости.
7. Какие углеводороды оказывают влияние на вязкостные свойства нефтепродуктов. Их характеристики, свойства, распределение по нефтяным фракциям.
С - постоянная вискозиметра, мм
2
/с
2 для БГР19-11 0,005, БГР 19-12 0,006;
Для таблицы время истечения жидкости 5 измерений.