§ 24. Зависимость вязкости от температуры

И МЕТОДЫ ЕЕ ОЦЕНКИ

Исключительно резкое повышение вязкости при низких температу­рах и разжижение нефтепродуктов при температуре, близкой к 100 °С и выше, ограничивает эксплуатационные возможности многих нефтепро­дуктов. Для выражения зависимости вязкости от температуры предло­жено много различных формул. Наибольшее применение для практи­ческих расчетов получила формула Вальтера:

lg lg (ν_t+ a) = A - В lg T

Использование этой формулы позволяет на диаграмме с логариф­мической сеткой изображать зависимость вязкости нефтяных масел от температуры прямой линией. Следует иметь в виду, что для большин­ства масел эта формула дает лучшее совпадение с результатами прак­тических определений при значении а = 0,6, а не 0,8, как принималось ранее.

Вязкостно-температурные свойства смазочных масел в соответствии с ГОСТами оцениваются следующими показателями: отношением кине­матической вязкости масла при 50 °С к кинематической вязкости того же масла при 100 °С, температурным коэффициентом вязкости и ин­дексом вязкости.

Для определения первого показателя ν₅₀/ν₁₀₀ необходимо найти зна­чения кинематической вязкости при 50 и 100 °С по описанному выше методу. На практике роль этого показателя не очень велика, так как он характеризует пологость температурной кривой вязкости только в интервале сравнительно высоких температур.

Температурный коэффициент вязкости (1KB) представляет собой отношение градиента вязкости в пределах температур, принятых для оценки вязкостных свойств смазочных масел

или

к абсолютному значению кинематической вязкости при 50 °С ν₅₀, т. е. при температуре, средней между t₁ и t₂. Для удобства пользования ТКВ умножается на 100. Итак, для масел с различной вязкостью при низких температурах температурный предел ТКВ лежит между 0 и 100 °С или между 20 и 100 °С. Значение ТКВ вычисляют по формулам:

Следовательно, для подсчета ТКВ необходимо определить кинема­тическую вязкость испытуемого масла при трех указанных темпера­турах.

Индекс вязкости — это сравнительная характеристика, предложен­ная Дином и Дэвисом, в основе которой лежит сравнение вязкостно-температурных характеристик испытуемого и эталонных масел. Условно принято, что индекс вязкости эталонного масла с пологой кривой вяз­кости равен 100, а индекс вязкости эталонного масла с крутой темпе­ратурной кривой равен 0.

Для определения индекса вязкости по методике Дина и Дэвиса нужно было определить вязкость испытуемого масла (в единицах услов­ной вязкости — секундах Сейболта) при 37,8 и 98,9 °С и подобрать для сравнения из двух наборов (серий) эталонных масел (с индексами вяз­кости 0 и 100) эталонные масла, у которых вязкость при 98,9 °С равна вязкости испытуемого масла при этой же температуре. Затем по таб­лице надо было найти, чему равна вязкость этих эталонных масел при 37,8 °С, и вычислить индекс вязкости по формуле:

где L — вязкость при 37,8 °С эталонного масла с индексом вязкости 0; Я — то же для эталонного масла с индексом вязкости 100; X — то же для испытуемого масла.

В дальнейшем Доксей и сотрудники разработали программу, по которой, зная кинематическую вязкость испытуемого масла при 50 и 100°С, можно легко определить индекс вязкости по системе Дина и Дэ­виса. По этой номограмме составлены таблицы, которыми теперь и пользуются для определения индексов вязкости. Следовательно, для определения индекса вязкости надо экспериментально определить кине­матическую вязкость испытуемого масла при 40 и 100 °С и, пользуясь номограммой* или таблицей ГОСТ 25371 — 82 (СТ СЭВ 2386 — 80), рас­считать индекс вязкости ИВ по формуле:

ИВ=

где ν — вязкость масла при 40 °С с индексом вязкости равным 0 и имеющим при 100°С такую же вязкость, как испытуемое масло при 40 °С, мм²/с; ν₁— вязкость испытуемого масла при 40 °С, мм²/с; ν₂ — вязкость эталонного масла с индексом вяз­кости равным 100 при 40 °С. мм²/с.

Пример. Требуется подсчитать ИВ испытуемого масла, вязкость которого при 100 °С = 7,77 мм²/с, а при 40 °С = 66,3 мм²/с.

С помощью интерполяции по таблице (ГОСТ 25371 — 82), находим значения ν= 94,76 мм²/с и ν₂= 56,98 мм²/с. Подставляя их в формулу, вычисляем ИВ:

Сарданашвили А. Г., Львова А. Н. Примеры и задачи по технологии перера­ботки нефти и газа. М.: Химия, 1973, с. 237.

Индекс вязкости как показатель эксплуатационных свойств нефтя­ных масел имеет ограниченное значение, так как он характеризует по­логость температурной кривой вязкости только в интервале температур 40—100 °С.