Определение кинематической вязкости нефтепродуктов

Выполнил

студент гр. 7-66-2зт7-66-2зт7-66-2зтЛеонтьев М.В

Проверил

преподаватель, к.т.н., Терентьев А.Н.

Ижевск 2013

1. Что такое динамическая вязкость?

Динамическая вязкость, или коэффициент динамической вязкости – этоотношение действующего касательного напряжения к градиенту скорости.Динамическая вязкость служит мерой сопротивления жидкости течению.

За единицу динамической вязкости в системе СИ принята вязкостьтакой жидкости, которая оказывает сопротивление в 1Н взаимномуперемещению двух слоев жидкости площадью 1м², находящихся один отдругого на расстоянии 1 м и перемещающихся с относительной скоростью 1м/с.

Единицей динамической вязкости в системе СИ являетсяПаскаль·секунда (Па·с). На практике применяют 1 мПа·с = 1·10^-3Па·с, или сантиПуаз (1сП =1мПа·с).

Динамическую вязкость η находят как произведение кинематическойвязкости жидкости ν и ее плотности ρ при той же температуре по формуле:

η=ν·ρ

2. Что такое кинематическая вязкость?

Кинематическая вязкость - это отношение динамической вязкости ηжидкости к плотности ρ при той же температуре:

ν= η/ρ

Кинематическая вязкость служит мерой сопротивления жидкоститечению под влиянием гравитационных сил.

Метод определения кинематической вязкости заключается в измерениивремени истечения определенного объема испытуемой жидкости подвлиянием силы тяжести.

В системе СИ единицей кинематической вязкости является м²/с. Напрактике применяется меньшая единица – 1 мм²/с=1·10^{-6 м2} /с, сантиСтокс(1сСт=1мм²/с).

3. В чем сущность определения кинематической вязкости?

Сущность определения кинематической вязкости заключается вустановлении времени истечения определенного объема нефтепродукта черезкапилляр вискозиметрапод действием собственной силы тяжести. Для определения кинематической вязкости используются вискозиметры ВПЖ-1, ВПЖ-2, ВПЖ-4, ВПЖМ, ВНЖ, а также вискозиметры Пинкевича.

Вискозиметры ВПЖ-2 и Пинкевича представляют собой стеклянную U-образную трубку, в одно колено которой, впаян капилляр, переходящий в два расширения. Между расширениями имеется метка М₁, а внизу нижнего расширения— метка М₂.

В верхней части второго колена есть небольшой отвод, на который надевается резиновая трубка при заполнении вискозиметра нефтепродуктом. В нижней части оба колена соединяются с помощью расширения, служащего резервуаром для стока испытуемого нефтепродукта.

Вискозиметры выпускаются с капиллярами различного диаметра. В набор

вискозиметров ВПЖ-2 и ВПЖ-4 входят вискозиметры с диаметром капилляров от 0,34 до 5,1 мм. Набор вискозиметров Пинкевича состоит из вискозиметров с диаметром капилляров от 0,4 до 4 мм.

На расширениях вискозиметра указываются тип стекла, дата изготовления, номер вискозиметра и диаметр капилляра. Каждый вискозиметр снабжен выпускным аттестатом, в котором указывается постоянная вискозиметра.

Для поддержания заданной температуры продукта при определении вязкости применяют термостат или термостатирующие устройства. В зависимости от температуры, при которой определяется кинематическая вязкость, термостат заполняют одной из следующих жидкостей:

а) при температуре от -60°С до 0°С — спиртом этиловым или изооктаном;

б) от 0° до 90° С—дистиллированной водой;

в) выше 90° С — глицерином или глицерином, разбавленным дистиллированной водой в соотношении 1:1, или светлым нефтяным маслом, или 25%-ным водным раствором азотнокислого аммония.

Для нагрева жидкостей используют нагревательные приборы, применяют лед, твердую углекислоту (сухой лед) или жидкий азот.

4. Привести схему вискозиметров: ВПЖ-2; Пинкевича.

а - вискозиметр ВПЖ-2;

б - вискозиметр Пинкевича

1-капилляр вискозиметра; 2-отводная трубка; 3-расширение вискозиметра

5. Как подбирается вискозиметр? Подобрать вискозиметр (определить его постоянную) для измерения кинематической вязкости нефтепродукта в 6 сСт.

Для определения кинематической вязкости испытуемого нефтепродуктаподбирают вискозиметр с таким расчетом, чтобы время истечения черезкапилляр вискозиметра было не менее 200 сек. Делается это следующимобразом. Зная вязкость нефтепродукта по техническим условиям притемпературе определения, делят ее на 200 и получают постояннуювискозиметра, по которой и подбирают вискозиметр с нужным диаметромкапилляра.

Перед определением вязкости вискозиметр сначала тщательно промывают авиационным бензином Б-70, серным эфиром, дистиллированной водой илиспиртом этиловым. Затем просушивают в сушильном шкафу и продуваютчистым теплым воздухом. При сильном загрязнении вискозиметр промываютхромовой смесью.

При наличии в нефтепродукте воды его просушивают и фильтруют. Втермостате устанавливают необходимую температуру, которуюподдерживают во время определения с точностью до 0,1°С. Температуруопределяют с помощью лабораторного термометра, устанавливаемого такимобразом, чтобы его ртутный шарик находился примерно на уровне серединыкапилляра вискозиметра.

С — постоянная вискозиметра, сСт/сек (дается в паспортевискозиметра);

6. Как происходит отбор пробы испытуемого нефтепродукта?

Отбор пробы испытуемого продукта вискозиметрами ВПЖ-2 иПинкевича одинаков (см. рис. 2). Для этого: испытуемый продукт наливают встеклянный стаканчик или фарфоровый тигель и опускают в него конецколена вискозиметра с капилляром. Отверстие другого колена вискозиметразакрывают пробкой (пальцем), и через резиновую трубку, надетую наотводную стеклянную трубку, резиновой грушей засасывают испытуемыйпродукт в вискозиметр до метки М₂. Во время засасывания продукта следят затем, чтобы не образовалось пузырьков воздуха, разрывов и пленок.

7. Как происходит обработка и подсчет результатов испытаний?

По полученным результатам находят среднее арифметическое исравнивают; с ним все отсчеты. Во внимание принимаются только те отсчеты,которые отличаются от среднего арифметического не более чем на ±0,5%.При расхождении результатов отсчетов на большее значение, измеренияповторяют. Кинематическую вязкость (ν) испытуемого нефтепродукта в сствычисляют по формуле:

v = C ⋅τ

где: С — постоянная вискозиметра, сСт/сек (дается в паспортевискозиметра);

τ — среднее арифметическое времени истечения нефтепродукта ввискозиметре, сек.

Кинематическую вязкость нефтепродукта вычисляют с точностью дочетвертой значащей цифры, например; 1,255; 16,48; 190,2;1735.Расхождения между параллельними определениями кинематическойвязкости нефтепродуктов (в процентах) от среднего арифметическогосравниваниваемых результатов не должны превышать следующей величины:

- при температуре определения от -60° до -30°С±2,5%;

- от -30° до +15°С – ±1,5°,

- от +15° до +150°С – ±1,2%.

По итогам определения делается вывод о пригодности к использованию

данной марки дизельного топлива

8. Соответствует ли испытанное при 20 ºС зимнее дизтопливо ГОСТ 305-82, если среднее арифметическое время истечения нефтепродукта в вискозиметре 300 сек, а по паспорту вискозиметра, его постоянная равна 0,005 сСт/сек?

Да, соответствует

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования

«Ижевский государственный технический университет»

Кафедра: «Тепловые двигатели и установки»