Министерство транспорта Российской Федерации

(Минтранс России)

Федеральное агентство воздушного транспорта

(Росавиация)

ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет

гражданской авиации»

-

Лабораторная работа № 3-4

Определение кинематической вязкости топлив, авиационных масел

и рабочих жидкостей по ГОСТ 33

Рассмотрены и одобрены на заседании

кафедры «Горюче-смазочных материалов»

протокол №_____ от «___»______2010г.

Заведующий кафедрой _______ Г.З.Чёба

Красноярск 2010.

- 1 -

Цель работы:

1. Определить вискозиметром кинематическую вязкость топлива при 20°С.

2. Определить вискозиметром кинематическую вязкость масла при 20, 50,100°С.

Сущность метода

Сущность метода заключается в измерении калиброванным стеклянным вискозиметром времени истечения в секундах определенного объёма испытуемой жидкости под влиянием сил тяжести при постоянной температуре.

Теоретическое введение

Вязкостью называется свойство жидкости оказывать сопротивление взаимному перемещению частиц под воздействием внешних сил.

Вязкость является важнейшей физической константой, характеризующей эксплуатационные свойства нефтепродуктов. Различают динамическую, кинематическую и условную вязкости.

Динамическая вязкость η (эта)– это сопротивление, которое оказывает жидкость при относительном перемещении двух ее слоев поверхностью 1м², находящихся на расстоянии 1м друг от друга и перемещающихся под действием внешней силы в 1Н со скоростью 1 м/с. За единицу динамической вязкости принята паскаль-секунда (Па*с).

Условной вязкостью (ВУ_t) называется отношение времени истечения через калиброванное отверстие стандартного вискозиметра 200мл испытуемого нефтепродукта при температуре испытания ко времени истечения 200мл дистиллированной воды при 20^оС. Условная вязкость – величина относительная, безразмерная, выражается в условных градусах и определяется у вязких нефтепродуктов.

Вязкостные свойства относительно маловязких светлых нефтепродуктов характеризуются кинематической вязкостью ν (ню), равной отношению динамической вязкости к её плотности при той же температуре:

ν = υ/ρ

Кинематическая вязкость - сопротивление жидкости течению под действием гравитации.

За единицу кинематической вязкости принят мм²/с. Распространённая единица кинематической вязкости – сантистокс.

Один сантистокс (1 сСт) = 1 мм²/с .

Вязкостью топлив определяется величина гидравлического сопротивления и потери напора при перекачках. Вязкость оказывает влияние на тонкость распыления топлив в камере сгорания и на полноту испарения и сгорания топлив.

Вязкость смазочного масла является одним из важных его эксплуатационных свойств. От неё зависят надёжность работы двигателя, износ его деталей, потери мощности на трение, лёгкость запуска двигателя и прокачиваемость масла по системе смазки.

В технике применения нефтепродуктов, особенно смазочных масел, зависимость вязкости от температуры имеет громадное значение при оценке качеств нефтепродуктов. Так как в условиях применения нефтепродуктов температурный режим может заметно колебаться и вязкость нефтепродуктов может изменяться не пропорционально изменению температуры, то понятно, почему на практике изменению вязкости от температуры придают большое значение.

Общим для всех смазочных масел является уменьшение вязкости при повышении температуры и возрастание вязкости при понижении.

Температурную зависимость вязкости можно установить опытным путём, определяя вязкость масла при различных температурах. Найденные данные изображают графически и, таким образом, получают кривые, характеризующие зависимость вязкости от температуры.

Чем меньше масло меняет свою вязкость в зависимости от температуры, тем более высокими эксплуатационными качествами оно обладает.

В соответствии с требованиями ГОСТ или ТУ вязкость топлива определяется при температуре 20⁰С, а вязкость масел при 20,50,100°С.

- 2 -

Практическая часть.

Аппаратура, реактивы и материалы.

Вискозиметры для прозрачных нефтепродуктов по ГОСТ 10028, рис.1.

а)

б)

Рис. 1. Вискозиметры: а) ВПЖ-1; б) ВПЖ-2; в) ВПЖ-4

Вискозиметры для непрозрачных жидкостей, ВНЖ, ВНЖТ рис. 8.16.

Термостат жидкостный типа ВИС-Т, предназначенный для поддержания заданной температуры с точностью не менее 0,01⁰С при проведении измерений вязкости нефтепродуктов в соответствии с ГОСТ 33.

Термометры контрольные поверенные с необходимыми небольшими диапазонами измерения температуры и ценой деления 0,1 ^о С.

Секундомер по ГОСТ 5072.

Бумага фильтровальная лабораторная.

Соль поваренная крупнокристаллическая или сульфат натрия безводный.

Растворители:

• бензин-растворитель для резиновой промышленности;

• уайт-спирит, эфир петролейный;

• ацетон, толуол.

Спирт этиловый технический.

Смесь хромовая, вода дистиллированная.

Подготовка к испытанию.

В термостате устанавливают и поддерживают в течение всего испытания необходимую температуру.

Пробу, отобранную по ГОСТ 2517, фильтруют через сито, стеклянный или бумажный фильтр. При наличии в топливе воды производят его осушку безводным сульфатом натрия или прока­ленной крупнокристаллической поваренной солью и фильтруют через бумажный фильтр.

Берут два чистых сухих калиброванных вискозиметра с пределами измерения, соответствующими предполагаемой вязкости (для вязкой жидкости – с большим капилляром, для маловязкой – с маленьким капилляром).

Для прозрачных нефтепродуктов применяют вискозиметры ВПЖТ-1, ВПЖТ-2, ВПЖТ-4 или ВПЖ-1, ВПЖ-2, ВПЖ-4 для непрозрачных масел — вискозиметры ВНЖТ или ВНЖ.. Диаметр капилляра выбирают в соответствии с предполагаемым значением вязкости так, чтобы время истечения испытуемого нефтепродукта было не менее 200 с. Время истечения (t) в секундах (с) определяют по формуле:

t=γ/C

где γ — предполагаемое значение вязкости, мм²/с;

С — постоянная вискозиметра.

- 3 -

Выбор вискозиметра производят в соответствии с данными табл. 1.

Зависимость постоянной вискозиметра от предполагаемого значения вязкости ГСМ и рабочих жидкостей для выбора вискозиметра

Таблица 1

Предполагае­мое значение вязкости, мм2/с (сСт)	2—10	6—30	20—100	60—300	200—1000	500—3000	Более 2000
Максимальное значение постоян­ной вискозиметра, мм2/с2 (сСт/с)	0,01	0,03	0,1	0,3	1	3	10

Подготовка вискозиметра и пробы масла или рабочей жидкости к испытанию аналогична подготовке к испы­танию топлив. Высоковязкие масла перед фильтрованием допус­кается подогревать в сушильном шкафу до температуры 50—80 °С.

Проведение испытания

Вискозиметр представляет собой U- образную стеклянную трубку, имеющую два колена(А,В), резервуар для испытуемого нефтепродукта(1), отводной конец(5), два расширения(3,4), две метки(а,в), и капилляр(2).

Чистый сухой вискозиметр заполняют исследуемым нефтепродуктом. Для этого надеть на отводный конец 5 (рис.2) резиновую трубку с грушей. Зажав пальцем колено (В) и перевернув вискозиметр, опускают колено (А) в сосуд. Засасывают нефтепродукт с с помощью груши до метки в, следя за тем, чтобы в жидкости не образовались пузырьки воздуха.

В тот момент, когда уровень нефтепродукта достигнет метки в, вискозиметр вынимают из сосуда и быстро перевертывают его в нормальное положение. Снимают с внешней стороны конца колена (А) избыток жидкости и надевают на него резиновую трубку. Вискозиметр устанавливают в термостат так, чтобы расширение (4)) Рис.2 было ниже уровня термостатирующей жидкости.

С помощью другого зажима укрепляют термометр так, чтобы его ртутный шарик находился на уровне, соответствующем середине капилляра вискозиметра. Проверяют вертикаль­ность вискозиметра по отвесу.

Выдерживают вискозиметр при температуре испытания в течение 30 минут, затем засасывают жидкость в расширение (4) примерно до 1/3 его высоты, следя за тем, чтобы в капилляре и расширении (3) не образовалось пузырьков воздуха.

Сообщают колено (А) с атмосферой и определяют время перемещения мениска нефтепродукта от метки а до метки в.

Если результаты трех измерений времени отличаются не более чем на 0,2% от среднего арифметического значения, то можно приступить к вычислению кинематической вязкости. В противном случае измерения повторяют. За результат испытания принимают среднее арифметическое значение результатов определений кине­матической вязкости в двух вискозиметрах, если расхождение между ними не превышает значений ГОСТ 33. При превышении этих значений испытание проводят при третьем запол­нении вискозиметра.

- 4 -