§ 16. Определение давления насыщенных паров

Д ля индивидуальных жидких веществ давление насыщенного пара, т. е. пара, находящегося в равновесии с жидкостью, — физическая кон­станта, зависящая только от молекулярных свойств данной жидкости и от температуры. Для жидкостей неоднородного состава, таких, как бен­зины, давление насыщенных паров при данной температуре является сложной функцией состава бензина и зависит от объема пространства, в котором находится паровая фаза. Это объясняется тем, что при раз­ных объемах будет испаряться, т. е. переходить в паровую фазу, разное количество компонентов с наибольшим давлением пара и, следователь­но, состав жидкой фазы будет также различным. Таким образом, для каждого соотношения жидкой и паровой фаз равновесие паров будет устанавливаться с жидкостью разного состава, что повлияет и на дав­ление насыщенного пара.

*Его называют также люминофорным числом или числом светимости.

Рис. 25. Прибор для определения давления насыщенных паров:

а —схема прибора; б — бомба; ; — водяная баня; 2 — металлический аппарат (бомба); 3 — ртутный манометр; 4 — термостат; 5 — топливная камера; 6 — воздушная камера; 7 — ниппель; 8—газовый кран.

Для получения сравнимых результатов при определении давления паров это необходимо учитывать и поддерживать соотношение паровой и жидкой фаз постоянным, т. е. проводить опре­деления в стандартной аппаратуре.

Давление насыщенных паров авиационных и автомобильных топлив, а также топлива Т-2 является техническим показателем этих топлив. Его нижний предел характеризует наличие пусковых фракций (норми­руется только для авиационных бензинов), а верхний позволяет судить о стабильности данного топлива и о возможности возникновения газо­вых пробок. Определение давления насыщенных паров моторных топлив проводится в герметичной стандартной металлической «бомбе» путем замера давления по манометру при 38 °С и соотношении жидкой и па­ровой фаз 1 :4

Устройство прибора

Прибор для определения давления насыщенных паров (рис. 25, а) состоит из водяной бани 1, металлического аппарата (бомбы) 2 и ртут­ного манометра 5. Бомба (рис. 25, б) состоит из двух частей: топлив­ной 5 и воздушной 6 камер, которые соединяются на резьбе. Отношение объема воздушной камеры к объему топливной камеры может коле­баться от 3,8 до 4,2. Верхнее дно воздушной камеры снабжено привин­чивающимся ниппелем 7 с газовым краном 8 и наконечником для на­девания резиновой трубки. Герметичность аппарата в собранном виде проверяют заполнением его воздухом под давлением 0,7 МПа и погру­жением в воду. Если аппарат не герметичен, то можно применить свин­цовые прокладки.

Манометр представляет собой U-образную стеклянную трубку диа­метром 5—8 мм и длиной около 1000 мм, наполненную ртутью. Мано­метр монтируется на одной подставке со шкалой на 0,03—0,1 МПа (200—800 мм рт. ст.) точностью до 133 Па (1 мм рт. ст.). Манометр во время испытания присоединяется к воздушной камере при помощи ре­зиновой трубки длиной 1000—1200 мм.

В бане при определении необходимо поддерживать постоянную температуру 38+ 0,3 °С. Это достигается с помощью нагревательного устройства с терморегулятором.

Подготовка к испытанию

Перед испытанием пробу и приспособление для переливания пробы в топливную камеру помещают в ледяную ванну. Приспособление для переливания пробы состоит из бутылки с плотно пригнанной пробкой, через которую проходят две стеклянные трубки. Одна из них, доходя­щая до дна бутылки, служит для сообщения с атмосферой, вторая пред­назначена для переливания пробы. С внутренней стороны вторая трубка вставлена заподлицо с пробкой, а с внешней выступает на такую длину, чтобы при переливании пробы она не достигала дна топливной камеры на 7—10 мм.

Металлическую бомбу перед определением разбирают. Воздушную камеру и резиновую соединительную трубку ополаскивают не менее 5 раз подогретой до 30—40 °С водой. Это необходимо для удаления па­ров топлива от предыдущего испытания и для создания постоянной влажности воздуха при испытании. После этого измеряют температуру воздуха в воздушной камере и закрывают кран 8. Термометр должен находиться в воздушной камере не менее 5 мин. Топливную камеру ополаскивают 2—3 раза испытуемым топливом и с помощью описанного выше приспособления заполняют пробой так, чтобы топливо перелива­лось через верх камеры. Затем быстро присоединяют воздушную камеру к топливной камере и к манометру.

Методика испытания

Собранную бомбу опрокидывают и сильно встряхивают несколько раз. Во время встряхивания бомбы необходимо соблюдать осторож­ность, чтобы не разбить стеклянную трубку ртутного манометра и не разлить ртуть в помещении лаборатории, так как пары ртути ядовиты. Затем подготовленную бомбу полностью погружают в нагретую водяную баню так, чтобы и кран находился в воде. При этом наблюдают, не происходит ли утечки топлива из аппарата. Если бомба оказалась негерметичной, то испытание повторяют с новой пробой топлива. После погружения бомбы в баню открывают кран и через 5 мин отмечают давление по манометру. Затем закрывают кран, вынимают бомбу из бани, опрокидывают ее и сильно встряхивают (это делают очень быстро, чтобы бомба не охлаждалась). Снова погружают бомбу в баню и от­крывают кран. Эту операцию повторяют через каждые 2 мин, наблюдая за давлением. Когда последовательные отсчеты по манометру стано­вятся постоянными, что происходит примерно через 20 мин, отмечают давление как «неисправленное давление насыщенных паров». Во время испытания замеряют также по барометру атмосферное давление.

В отсчитанное по манометру давление насыщенных паров необхо­димо ввести поправку на изменение давления воздуха и паров воды в

воздушной камере, вызванное различием между начальной температу­рой воздуха и температурой водяной бани. Поправка Ар (в Па) вы­числяется по формуле:

где р_ат — атмосферное давление, Па; p_t — давление насыщенных паров воды при тем­пературе t, Па (см. Приложение II); / — начальная температура, измеренная в воз­душной камере, °С; рза — давление насыщенных паров при 38 °С, равное 6626 Па.

Поправка Δр вычитается из «неисправленного давления насыщен­ных паров», если начальная температура воздуха ниже 38 °С, и прибав­ляется, если эта температура выше 38 °С.