Лабораторная работа №2

Определение кинематической вязкости нефтепродуктов по (ГОСТ 33-66)

Цель работы: определить вязкость нефтепродуктов при 20, 50 и 100⁰С.

Теоретические сведения

Вязкостью называется свойство жидкости оказывать сопротивление при сдвиге или скольжении ее слоев. Вязкость – это внутреннее трение между частицами жидкости, обусловленное молекулярным сцеплением и обменом количества движения.

Касательная сила внутреннего трения F, приходящаяся на единицу площади S при смещении одного слоя жидкости относительно другого (т.е. касательное напряжение жидкости), пропорциональна поперечному градиенту скорости η

η=F/S=FΔl/SΔv Δv / Δl - поперечный градиент скорости, сек^-1

Поперечный градиент скорости показывает ее изменение на единицу длины в направлении, поперечном направлению движения или вектору скорости, размерность его м/с : м = с^-1.

Коэффициент пропорциональности М, зависящая от природы вязкости, называется динамической вязкостью. Единица ее – пуаз и соответствует силе сопротивления в 1 дину, возникающей при перемещении слоев жидкости площадью 1 см² со скоростью 1cм/с находящихся на расстоянии 1см друг от друга. За единицу динамической вязкости в системе СИ принимается вязкость, при которой на 1м² слоя жидкости действует сила в 1н при поперечном градиенте сек^-1. Размерность динамической вязкости н×сек/м² или кг/(м×сек).

Кинематической вязкостью называется динамическая вязкость, приходящаяся на единицу плотности жидкости:

υ = η / ρ

υ – кинематическая вязкость, м²/cек; η – динамическая вязкость, кг / (м×сек); ρ - плотность, кг/м³.

Единица кинематической вязкости стокс соответствует динамической вязкости в 1пз при плотности 1 г/см³; 1ст = 1см²/ c. Обычно используется единица в 100 раз меньше, чем стокс – сантистокс (сст), вязкостью в 1сст обладает вода при 20,2⁰С.

Вязкость нефтепродуктов значительно изменяется с изменением температуры. С повышением температуры вязкость уменьшается.

При изменении давления вязкость нефтепродуктов также изменяется, причем для углеводородных жидкостей до давления 250 атм вязкость практически не зависит от давления. Дальнейшее повышение давления приводит к возрастанию вязкости.

Настоящий стандарт (ГОСТ 33-66) устанавливает метод определения кинематической вязкости в пределах от 0,6 до 30000 сCт для нефтепродуктов, у которых напряжение сдвига пропорционально скорости деформации (так называемые ньютоновские жидкости).

Для определения кинематической вязкости авиаГСМ применяют вискозиметры следующих типов: ВПЖ – 1 с висячим уровнем, ВПЖ – 2 и ВПЖ – 4, выпускаемые по ГОСТ 10028-67.

Рис. 1. Вискозиметр.

Постоянные С вискозиметров численно равны отношению вязкости жидкости (в сCт) ко времени течения (в с) и устанавливаются предприятием изготовителем при выпуске с максимальной погрешностью ± 0,3 %.

Подготовка к испытанию.

Для определения кинематической вязкости испытуемого продукта подбирают вискозиметр с таким расчетом, чтобы время течения этого продукта было не менее 200 с.

Перед определением вязкости вискозиметр тщательно промывают авиа бензином Б-70 и высушивают. Рекомендуется после растворителя вискозиметр промыть горячей водой и залить не менее чем на 5-6 частей хромовой смесью. После этого вискозиметр промывают дистиллированной водой и сушат в сушильном шкафу или пропускают через подогретый прибор.

В термостате устанавливают температуру, необходимую для измерения вязкости испытуемого продукта, с погрешностью не превышающей ± 0,1⁰С.

ГОСТ 33-66 предусматривает две категории измерений: точные и технические. В лабораториях ГСМ проводятся только технические измерения при температуре 20, 50 и 100⁰С.

Жидкость в термостате должна энергично перемешиваться, чтобы температура была равномерной по всему объему. Шарик термометра должен располагаться в непосредственной близости к вискозиметру на высоте середины капилляра.

Проведение испытания.

Вискозиметр наполняют испытуемым продуктом и устанавливают в термостат. Правильность установки вискозиметров проверяют отвесом в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. У вискозиметров типов ВПЖ-1, ВПЖ-2, ВПЖ-4 и Пинкевича должен быть вертикален капилляр (рис.4).

Для измерения времени течения продуктов в вискозиметрах ВПЖ-2, ВПЖ-4 и Пинкевича на отводную трубку надевают резиновую трубку. Зажав пальцем колено 2 и перевернув вискозиметр, опускают колено 3 в сосуд с продуктом и засасывают его (с помощью резиновой груши) до метки М-2, следя за тем, чтобы в жидкости не образовывались пузырьки воздуха. В тот момент, когда уровень жидкости достигнет метки М-2, вискозиметр вынимают из сосуда и быстро переворачивают его в нормальное положение. Снимают с внешней стороны конца колена 3 избыток жидкости и надевают на его конец резиновую трубку. Вискозиметр устанавливают в термостат так, чтобы расширение 4 было ниже уровня жидкости в термостате. После выдержки в термостате не менее 15 минут при заданной температуре засасывают жидкость в колено 3 примерно до 1/3 высоты расширения 4. Сообщают колено 3 с атмосферой и определяют время опускания мениска жидкости от метки М-1 до М-2.

Во всех вискозиметрах проводят несколько измерений времени течения жидкости. Отдельные результаты измерения времени течения жидкости не должны отличаться друг от друга больше, чем на 0,5 %.

При расхождении результатов измерения времени течения больше, чем на 0,5 %, измерения повторяют. Большие расхождения результатов измерения могут вызываться загрязненностью продукта или вискозиметра или колебанием температуры в термостате.

Подсчет результатов измерения.

Вычисляют среднее арифметическое времени течения продукта в вискозиметре с точностью до 0,1 с.

Кинематическую вязкость испытуемого продукта υ, выраженную в сантистоксах , вычисляют по формуле

υ = С t

где С-постоянная вискозиметра, сСт/с (приведена в свидетельстве о поверке); t-среднее арифметическое времени течения нефтепродукта в вискозиметре, с.

Кинематическую вязкость продукта вычисляют с точностью до четвертого знака.

Содержание отчета.

Отчет должен содержать:

1. Цель работы.

2. Теоретические сведения.

3. Порядок ведения работы.

4. Схемы приборов.

5. Результаты и выводы по проведенным экспериментам.