Экспериментальные методы определения вязкости различных нефтей и нефтепродуктов

Для определения вязкости используют специальные, стандартные приборы - вискозиметры, различающиеся по принципу действия.

Кинематическая вязкость определяется для относительно маловязких, светлых нефтепродуктов и масел с помощью капиллярных вискозиметров, действие которых основано на текучести жидкости через капилляр по ГОСТ 33 - 2000 (вискозиметр типа ВПЖ, Пинкевича и др.). Для вязких нефтепродуктов измеряется условная вязкость в вискозиметрах типа ВУ, Энглера и др. Истечение жидкости в этих вискозиметрах происходит через калиброванное отверстие по ГОСТ 6258 - 85.

Вязкость определяют при строго постоянной температуре, поскольку с ее изменением вязкость существенно меняется.

Зависимость вязкости от температуры имеет важное значение особенно для смазочных масел с точки зрения обеспечения надежности смазки трущихся деталей в широком интервале температур эксплуатации машин и механизмов. Для оценки этой зависимости предложены различные показатели: индекс вязкости (ИВ) и отношение вязкостей масел (n₅₀/n₁₀₀). Чем меньше меняется вязкость масла с изменением температуры, тем выше его ИВ. ИВ зависит от химического состава масла и структуры углеводородов. Наибольшим значением ИВ обладают парафиновые углеводороды, наименьшим – полициклические ароматические с короткими боковыми цепями. ИВ определяют по номограммам или расчетным путем по ГОСТу.

При компаундировании масел часто приходится определять вязкость смесей. Приближенно ее можно рассчитать по формуле:

,

где n_см – вязкость смеси, мм²/с; n₁, n₂ – вязкости компонентов, мм²/с; m, n – количества взятых компонентов, кг.

Вязкость смесей можно определить и по номограммам.

Давление насыщенных паров (ДНП). Методы определения ДНП (расчетные, графические, экспериментальные).

ДНП -давление паровой фазы топлива, находящегося в динамическом равновесии с жидкой фазой топлива, измеренной в стандартных условиях.

 P_нас -нормируемый показатель для авиационных и автомобильных бензинов, оно косвенно характеризует испаряемость топлива, его пусковые кач-ва и склонность к образованию паровых пробок в системе питания двигателя

Интенсивность испарения пускового качества топлива - склонность к образованию паровых пробок.

Чем выше t, тем выше Pнас от объема пар. части топлива.

Критическое давление - давление, при котором исчезает давление между паровой и жидкой фазами.

Критическая температура- t, при которой исчезает равновесие между паровой и жидкой фазами.

При t> крит. вещество не может быть конденсировано ни при каких давлениях.

Температура кипения -t при которой P нас. пара= P внеш.

При одинаковой t большим Pнас характеризуются более легкие нефтепродукты.

 

Методы:

Расчетные

В технологических расчетах часто приходится производить пересчет температур с одного давления на другое или давления при изменении температуры. Для этого имеется множество формул. Наибольшее применение получила формула Ашворта:

Графические:

1) Г рафик Кокса (самый популярный),построенный для индивидуальных углеводородов (парафиновых). В то же время, он может с успехом применяться в технологических расчетах и для узких нефтяных фракций

2) График Максвелла -для пересчета давления насыщенных паров углеводородов и их смесей в зависимости от температуры.

3) Диаграмма UОР -используют в технологических расчетах для пересчета температур кипения нефтепродукта с глубокого вакуума на атмосферное давление. Соединив две известные величины на соответствующих шкалах графика прямой линией, получают на пересечении с третьей шкалой искомую величину Р или t. Номограммой UOP в основном пользуются в лабораторной практике.

4) Метод изучения изотерм:

Даёт наиболее точные, результаты, особенно при высоких t.

Суть - исследование зависимости между P и V насыщенного пара при постоянной температуре. В точке насыщения изотерма должна иметь излом, превращаясь в прямую.

Пригоден для измерения ДНП чистых веществ и непригоден для многокомпонентных, у которых температура кипения - величина неопределённая. Поэтому не получил большого распространения

 

Экспериментальные

1) Статический метод - основан на измерении Pнас жидкости при заданной температуре в условиях равновесия.

По данному методу работает стандартная бомба Рейда - сборная емкость, из двух камер: паровой и жидкостной (соотношение объемов камер 4: 1). Нефтепродукт заливают в жидкостную камеру, к которой присоединяют паровую камеру с манометром. Всю емкость помещают в баню при 37,8 °С (100 °F) до установления постоянного равновесия паров и жидкости). Давление насыщенных паров определяют по формуле:

2) Динамический метод:

Динамический метод основан на измерении температуры кипения жидкости при определенном давлении.
Эбулиометры (принцип орошения термометра парожидкостной смесью)

3) Метод насыщения движущегося газа:

Через жидкость пропускается инертный газ и насыщается парами последней, после чего поступает в холодильник, где поглощенные пары конденсируются. Зная количество газа и поглощенной жидкости, а также их молекулярные веса, можно подсчитать упругость насыщенных паров жидкости.

Плюсы: метод дает наиболее точные результаты при высоких температурах

Минусы: я относительно большая погрешность экспериментальных данных и необходимость знания молекулярного веса исследуемого вещества.