Визначення в’язкості палива та оливи

Мета і задачі. Освоїти методи визначення кінематичної в'язкості і розрахунку динамічної в'язкості нафтопродуктів і визначити в'язкість для запропонованих зразків палива та оливи.

Ознайомитися з устаткуванням, освоїти технологію проведення лабораторної роботи. Вивчити конструкцію і режим роботи приладів.

Вміти оперувати одиницями динамічної і кінематичної в'язкості в системі СІ за СТ СЭВ 1052-78 і в технічній системі одиниць; навчитися визначати в'язкість за допомогою віскозиметра Пінкевича.

Лабораторне устаткування і матеріали

Віскозиметр Пінкевича. Секундомір.

Нафтоденсиметр. Зразок палива.

Вода водопровідна. Електроплитка.

Термометр. Циліндр мірний.

Склянка технічна Гліцерин

Хід виконання роботи Визначення в'язкості палива

В'язкість характеризує величину внутрішнього тертя в рідині. За СТ СЭВ 1052-78 "Метрологія. Одиниці фізичних величин" в'язкість рідин і газів характеризується динамічною в'язкістю.

За СТ СЭВ 1494-79 "Нафтопродукти. Метод визначення кінематичної і розрахунок динамічної в'язкості" передбачено визначення кінематичної в'язкості з перерахуванням на динамічну. У діючих ДСТ на нафтопродукти вказується кінематична чи динамічна в'язкість, або і та, і інша.

Динамічну в'язкість (коефіцієнт в'язкості, коефіцієнт внутрішнього тертя) можна визначити з гідродинамічної формули, що виражає силу тертя:

, (6.1)

де - градієнт швидкості в ламінарному потоці рідини;

S- площа поверхні шару рідини, для якої розраховується сила внутрішнього тертя;

F- сила внутрішнього тертя;

-динамічна в'язкість;

із формули (6.1) одержимо

, (6.2)

Кінематична в'язкість – це міра опору плину рідини під впливом гравітаційних сил. Вона виміряється на приладі названому віскозиметром.

Кінематичною в'язкістю називають величину, рівну відношенню динамічної в'язкості рідини до її щільності , тобто:

, (6.3)

Таблиця 6.1

Одиниці вимірювання вязкості в різних системах

В'язкість	Система СІ	СГС	Співвідношення одиниць
Кінематична	м2/с	Ст (стокс)	-
	мм2/с	сСт (сантістокс)	1 сСт = 1 мм2/с
Динамічна	Па*с	П (пуаз)	1 П= 1 Па*с
	мПа*с	сП (сантіпуаз)	1 сП= 1 мПа*с

В'язкість палива впливає на прокачування його по трубопроводам, через фільтри, на тонкість розпилювання палива форсунками двигуна.

При малій в'язкості палива покращується дрібність розпилювання його форсункою і зменшується далекобійність паливного факелу, збільшується величина втрат палива через зазори прецизійних деталей паливної апаратури (ПА).

Збільшення в'язкості палива зменшує втрати в ПА, розпил стає більш грубим, далекобійність паливного факелу зростає, що може привести до потрапляння палива на стінки камери згоряння і погіршення сумішоутворення.

Процес сумішоутворення в дизелі "відрегульований" заводом-виробником двигуна на стандартне дизельне паливо, в'язкість якого за ДСТ на паливо для автотракторних дизелів при 20 ⁰С повинна бути не менш 1,8 сСт і не більш 8,0 сСт.

Для визначення кінематичної в'язкості користуються віскозиметром Пінкевича (рис. 6.1), який являє собою U подібну трубку з двома кульками 1 і капіляром 2 в одному з колін.

Віскозиметр заповнюють випробуваним паливом в обсязі, рівному обсягу двох кульок, і встановлюють за допомогою штатива в склянку з водою; обидві кульки повинні бути занурені в рідину. Воду в склянці нагрівають до 20 ⁰С і підтримують її постійною на протязі 10 хвилин, щоб нафтопродукт у віскозиметрі придбав ту ж температуру.

Після цього через гумову трубку, надіту на кінець коліна 3 малого діаметра, закачують нафтопродукт нагору так, щоб його рівень був вище шийки між двома кульками віскозиметра. Коли рівень рідини буде опускатися і досягне риски (а), вмикають секундомір. Зупиняють секундомір у момент проходження рідини через риску (б). Дослід повторюють 2-3 рази. Розбіжність між відліками не повинна бути більш 0,4 с. При проведенні досліду необхідно стежити, щоб усередині нафтопродукту не було пухирців повітря.

За отриманими відліками знаходять середнє значення часу, виражене в секундах. Знаючи цей час і постійну віскозиметра, підраховуюэмо кінематичну в'язкість за формулою:

, (6.4)

де С – постійна даного віскозиметра, що визначається шляхом градуювання приладу на стандартних рідинах з відомими вязкостями; постійна віскозиметра вказується в його паспорті і виражається в мм²/с²;

- середнє значення часу, протягом якого рідина протікає в обсязі однієї кульки через капіляр, с.

Динамічну в'язкість досліджуваного палива обчислюємо за формулою (6.3), попередньо визначивши щільність палива при тій же температурі, що і для визначення в'язкості, тобто 20 ⁰С.

Порядок визначення щільності палива викладений у методичних вказівках до роботи №2.

Результати визначення кінематичної і динамічної в'язкості, округлені до 0,1 % виміряної чи розрахованої величини (відповідно), записують у звіт як у системі СІ, так і СГС, як остаточні.

Динамічна в'язкість обчислюється за формулою 6.3

,

де ;

.

Рис. 6.1 Віскозиметр Пінкевича

а і б відповідно верхня і нижня риски;

1 – кульки віскозиметра; 2 – капіляр;

3 – кінець коліна малого діаметру.