3.4. Вязкость, индекс вязкости.

Вязкость или коэффициент внутреннего трения является важной характеристикой нефтей и нефтепродуктов. Вязкость характеризует прокачиваемость нефти при транспортировке ее по трубопроводам и топлив в двигателях внутреннего сгорания, поведение смазочных масел.

Виды вязкости, применяемые в нефтепереработке:

-         динамическая вязкость [Па·с, Пз];

-         кинематическая вязкость [м²/с или мм²/с (1 мм²/с = 10^-6 м²/с = 1сСт)];

-         условная вязкость.

Для определения вязкости служит прибор – вискозиметр (рис.2.4)

Определение кинематической вязкости заключается в установлении времени истечения определенного объема испытуемого нефтепродукта через капилляр вискозиметра, для которого заранее установлена его постоянная. Кинематическую вязкость вычисляют по формуле

,

где ν - кинематическая вязкость, мм²/с;

с - постоянная вискозиметра, мм²/с²;

τ - время истечения испытуемого нефтепродукта, определяемое как среднеарифметическое по трем-пяти измерениям, с.

Чаще всего для определения кинематической вязкости прозрачных жидкостей при любых температурах используют вискозиметр типа ВПЖ - 2 (рис. 2.3). Вискозиметры изготавливаются с капиллярами различных диаметров, величина которых резко сказывается на значении постоянной вискозиметра. В наборе вискозиметров диаметр капилляров изменяется от 0,34 до 4,5 - 5,1 мм, что соответствует изменению постоянной с от 0,003 до 30 мм²/с². Диаметр капилляра вискозиметра подбирают таким, чтобы время истечения жидкости было не менее 200 секунд.

С увеличением температуры нагрева вязкость жидкости уменьшается, а газа – увеличивается. Повышение давления приводит к увеличению вязкости нефтепродуктов.

Чем выше температура выкипания нефтяной фракции, тем больше ее вязкость. Наивысшая вязкость - у остатков перегонки и асфальтово-смолистых веществ. Вязкость парафинов < вязкость аренов < вязкость нафтенов. Изо- и н-парафины близки по вязкости. С увеличением числа циклов у аренов и нафтенов вязкость растет, так же как и с удлинением их боковых цепей.

Изменение вязкости смазочных масел в зависимости от температуры имеет исключительно большое значение при эксплуатации механизмов в широком интервале температур. Для характеристики вязкостно-температурных свойств смазочных масел предложен индекс вязкости. Чем меньше меняется вязкость смазочного масла в зависимости от температуры, тем выше его индекс вязкости и тем выше его качество. Индекс вязкости зависит от углеводородного состава смазочного масла. Наибольшим индексом вязкости обладают парафиновые углеводороды, наименьшим - полициклические ароматические с короткими боковыми цепями.

Индекс вязкости современных смазочных масел находится в пределах 90 - 125, а перспективных - до 140 единиц и выше.

Определение индекса вязкости осуществляется по соответствующим номограммам, для чего необходимо экспериментально определить кинематическую вязкость испытуемого смазочного масла (или масляного дистиллята) при температурах 50 и 100 ⁰С или при двух любых температурах от минус 40 до 200 ⁰С.

Условную вязкость определяют для высоковязких нефтепродуктов, например, котельных и газотурбинных топлив. Под условной вязкостью понимают отношение времени истечения из вискозиметра типа ВУ (рис. 8.5) 200 см³ испытуемого нефтепродукта при температуре испытания ко времени истечения такого же объема дистиллированной воды при температуре 20 ⁰С. Условная вязкость исчисляется в условных градусах, Условная вязкость для товарных котельных топлив определяется при 50, 80 и 100 ⁰С.