4. Вязкость и вязкостно-температурные свойства

Вязкость является одной из характеристик нефтей и нефтепродуктов. Она представляет подвижность нефтепродуктов в условиях эксплуатации двигателей, машин и механизмов, сущес­твенно влияет на расход энергии при транспортировании, филь­трации, перемешивании. Различают динамическую (  ), кинемати­ческую ( ) и условную (ВУ) вязкости.

Динамическая вязкость  характеризует трение жидкости, единицей измерения является паскаль на секунду (Па  с). В нефтепереработке наиболее широко пользуются кинема­тической вязкостью, численно равной отношению динамической вязкости нефтепродукта к его плотности – единицей измерения является м² / с (стокс) или мм² / с (сантистокс):

(14)

Для характеристики вязких нефтепродуктов иногда применяют условную вязкость (ВУ). Она выражается отношением времени истечения 200 мл нефтепродукта из стандартного вискозиметра при температуре испытания к времени истечения такого же количества дистиллированной воды при 20С. Условная вязкость измеряется в градусах ВУ- ВУ.

Как и другие характеристики, вязкость нефти и нефтяных фрак­ций зависит от их химического состава и определяется силами меж­молекулярного взаимодействия. Чем выше температура кипения нефтяной фракции, тем больше ее вязкость. Наивысшей вязкостью обладают остатки от перегонки нефти и смолисто-асфальтеновые вещества. Среди классов углеводородов наименьшую вязкость име­ют парафиновые, наибольшую - нафтеновые, а ароматические уг­леводороды занимают промежуточное положение. Возрастание чис­ла циклов в молекулах цикланов и аренов, а также удлинение их боковых цепей приводят к повышению вязкости.

Вязкость сильно зависит от температуры, поэтому всегда указы­вается температура. В технических требованиях на нефтепродукты обычно нормируется вязкость при 50 и 100, реже 20°С.

Для расчетов вязкости при различных температурах предложено множество эмпирических формул. Наибольшее распространение получила формула Вальтера:

, (15)

где _t – кинематическая вязкость, м² / с; Т –абсолютная температура К; А и В - постоянные для данного вещества величины, определяющие крутизну кривой изменения вязкости от температуры.

Зависимость вязкости от температуры имеет важное значение особенно для смазочных масел с точки зрения обеспечения надеж­ной смазки трущихся деталей в широком интервале температур эк­сплуатации машин и механизмов. Для оценки вязкостно-темпе­ратурных свойств нефтяных масел предложены различные показа­тели, такие, как индекс вязкости (ИВ), который определяется отношением кинематических вязкостей при двух температурах (обычно 50°С и 100°С), например, v₅₀ /v₁₀₀ .

Индекс вязкости - условный показатель, представляющий со­бой сравнительную характеристику испытуемого масла и эталонных масел. Значение ИВ рассчитывается по специальным таблицам на основании значений v₅₀ и v₁₀₀ масел. Чем меньше меняется вязкость масла с изменением температуры, тем выше его ИВ. Установлено, что ИВ зависит от химического состава масла и структуры углеводородов. Наибольшим значением ИВ обладают парафиновые угле­водороды, наименьшим - полициклические ароматические с корот­кими боковыми цепями.

Вязкость - не аддитивное свойство, поэтому вязкость смеси не­фтяных дистиллятов или масел определяется либо эксперименталь­но, или по специальным номограммам, построенным по сложным эмпирическим уравнениям.