Определение вязкости топлив

Вязкость, или коэффициент внутреннего трения, является очень важной физико-химической константой, характеризующей эксплуатаци­онные свойства дизельных и котельных топлив, нефтяных топлив и ря­да других нефтепродуктов.

Наибольшее распространение для контроля-качества нефтепродук­тов и различных расчетов получила кинематическая вязкость. Кинематической вязкостью называют отношение абсолютной, или динамической вязкости жидкости, к ее плотности при одной и той же температуре. Кинематическая вязкость в системе СИ выражается в м³/с. В техни­ческих требованиях вязкость чаще всего нормируется при 50 и 100°С, реже при 20°С для маловязких масел. В отдельных случаях необходимо контролировать вязкость при 0°С и даже при -50°С (для гидротормоз­ных масел АМГ-10 и ГТН). В научно-исследовательских работах опре­деляют также динамическую вязкость, выражаемую в Па.с.

Для ряда нефтепродуктов значение вязкости нормируется в услов­ных градусах, а не в абсолютных величинах. Условной вязкостью называется отношение времени истечения из вискозиметра типа ВУ 200 мл испытуемого нефтепродукта при температуре испытания ко времени истечения 200 мл дистиллированной воды при температуре 20°0 (вязкость воды при 20,2°С равна I МПа.с). Значение этого отношения выражается как число условных градусов (вязкость условная) .

Определение кинематической вязкости в капиллярных вискозиметрах

Приборы для определения вязкости называются вискозиметрами. Чаще всего используют стеклянные вискозиметры, в которых испытуе­мая жидкость протекает через капиллярные трубки определенного диа­метра. Отмечая время протекания жидкости через капилляр, можно вы­числить ее вязкость.

В основе этого метода лежит известная формула Пуазейля для динамической вязкости:

(2)

где р - давление, при котором происходит истечение жидкости на капилляра; r - радиус капилляра;

V - объем жидкости, про­текающей через капилляр; τ - время истечения жидкости в объеме V; Z - длина капилляра.

При определении кинематической вязкости жидкость протекает через капилляр под давлением собственной массы, которое можно под­считать, зная высоту столба жидкости h и ее плотность ρ

Р=q·h·ρ, где q - ускорение силы тяжести. Подставив в формулу Пуазейля значение Р и разделив обе части уравнения на ρ, получаем выражение для кинематической вязкости:

(3) (3)

Учитывая, что величины h , r , V имеют постоянные значения для данного вискозиметра, можно обозначить .

Тогда V=C·τ , или С = . Величина С называется постоянной вискозиметра.

Для определения постоянной вискозиметра пользуются эталонными жидкостями с известной кинематической вязкостью. Замеряя на данном вискозиметре время истечения эталонной жидкости τ_Э, определяют постоянную вискозиметра в мм³/с: С = .

Каждый вискозиметр снабжается паспортом, в котором указана его постоянная.

В зависимости от прозрачности нефтепродукта и уровня его вяз­кости по ГОСТ 33-82 следует применять вискозиметры различных кон­струкций.

Выбранный вискозиметр тщательно промывают последовательно бензином, петролейным эфиром и высушивают в сушильном шкафу.

Методика определения вязкости нефтепродукта для конкретного типа вискозиметра приведена в инструкции, прилагаемой к прибору.

Кинематическая вязкость испытуемого нефтепродукта (мм²/с) при температуре

(4)

где С - постоянная вискозиметра, мм²/с² ; τ_t - среднее арифмети­ческое учитываемых отсчетов времени истечения жидкости, с; q -ускорение свободного падения в месте измерения вязкости, см/с² ;

980,7 - нормальное ускорение силы тяжести, см/с² ; К - коэффи­циент, учитывающий изменение гидростатического напора жидкости в результате расширения ее при нагревании для вискозиметров типа ВПЖ-4 (К=1 + 0,00004 , где - разность между темпера­турой заполнения вискозиметра и температурой нефтепродукта при определении вязкости).

Поправки, вносимые в расчетную формулу и зависящие от q и К, не значительны. Поэтому при измерении вязкости в учебных целях можно дробь q·К /980,7 принимать за единицу.