Как найти кинематическую вязкость нефти - AvtoShod.ru

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

(МГС)

INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION

(ISC)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ

СТАНДАРТ

НЕФТЬ И НЕФТЕПРОДУКТЫ. ПРОЗРАЧНЫЕ И НЕПРОЗРАЧНЫЕ ЖИДКОСТИ

Определение кинематической и динамической вязкости

(ISO 3104:1994, NEQ)

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2017

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные. правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия. обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом «Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти» (ОАО «ВНИИ НП»). Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 31 «Нефтяные топлива и смазочные материалы»

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 27 сентября 2016 г Ne 91-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны no МК (ИСО 3166) 004—97	код страны по МК (ИСО 3166) 004—97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Армения	AM	Минэкономики Республики Армения
Беларусь	BY	Госстандарт Республики Беларусь
Киргизия	KG	Кыргыэстандарт
Россия	RU	Росстандарт
Таджикистан	TJ	Таджикстандарт

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 апреля 2017 г. № 336-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 33-2016 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2018 г.

5 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения следующих стандартов:

-ISO 3104:1994 «Нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости (Petroleum products — Transparent and opaque liquids — Determination of kinematic viscosity and calculation of dynamic viscosity». NEQ). включая техническую поправку Cor. 1:1997;

— ASTM D 7042—14 «Метод определения динамической вязкости и плотности жидкостей на вискозиметре Штабингера (и расчет кинематической вязкости)» [«Standard test method for dynamic viscosity and density of liquids by Stabinger viscometer (and the calculation of kinematic viscosity)». NEQJ.

6 ВЗАМЕН ГОСТ 33-2000

ГОСТ 33-2016

топлив (мазутов) и аналогичных парафинистых продуктов может повлиять предыдущая тепловая обработка. поэтому в 11.2.1 и 11.2.6 описана процедура, которая сводит это влияние до минимума.

Примечание —Для непрозрачных жидкостей используют вискозиметры обратного потока типа В, приведенные в таблице Б1 (приложение Б).

11.2.1 Нагревают образец в контейнере для испытуемой пробы в течение 1 ч при температуре (60 ± 2) °С.

11.2.2 Образец тщательно перемешивают соответствующим стержнем достаточной длины, чтобы он касался дна контейнера. Перемешивают до тех пор. пока не будет осадка или прилипания парафина к стержню.

11.2.3 Плотно закрывают контейнер и энергично встряхивают в течение 1 мин до полного перемешивания.

Примечание — Для образцов с высоким содержанием парафинов или высокой кинематической вязкостью необходимо увеличить температуру нагрева выше 60 °С для достижения тщательного перемешивания Образец должен быть достаточно жидким, чтобы его было удобно перемешать и встряхнуть

11.2.4 После достижения текучести образца и завершения процедур по 11.2.3 помещают образец в стеклянную колбу вместимостью 100 см³ в количестве, достаточном для заполнения двух вискозиметров. и неплотно закупоривают.

11.2.5 Погружают колбу на 30 мин в баню с кипящей водой.

Примечание — При наличии воды в образце масла перед определением вязкости его необходимо осушить, как указано в 8 3 При нагревании непрозрачных жидкостей, содержащих значительное количество воды, необходимо проводить нагревание до более высоких температур При этом может произойти энергичное вскипание образца.

11.2.6 Колбу вынимают из бани, плотно закупоривают и встряхивают 1 мин.

11.3 Выполняют два определения кинематической вязкости испытуемого образца В случаях, требующих выполнения полной очистки вискозиметра после каждого измерения времени истечения, необходимо использовать два вискозиметра. Вискозиметр, на котором сразу же может быть выполнено повторное определение времени истечения без очистки, также используют для двух измерений времени истечения и расчета кинематической вязкости (единичный результат).

Заполняют два вискозиметра и помещают в баню в соответствии с конструкцией аппарата. Например. в поперечных вискозиметрах или вискозиметрах BS с V-образной трубкой для испытания непрозрачных жидкостей образец фильтруют через фильтр с отверстиями размером 75 мкм в два вискозиметра. предварительно поместив их в баню. Если образец перед испытанием подвергают тепловой обработке (11.2), то используют предварительно подогретый фильтр, чтобы таким образом предотвратить коагуляцию образца во время фильтрации.

Примечание — Перед заполнением вискозиметры необходимо предварительно подогреть в шкафу, так как это дает гарантию, что образец не охладится ниже температуры, требуемой при испытаниях

11.3.1 Через 10 мин устанавливают объем образца (где этого требует конструкция вискозиметра), совпадающий с отметками заполнения вискозиметра, как указано в спецификации вискозиметра.

11.3.2 Заполненные вискозиметры выдерживают в бане до тех пор. пока они не прогреются до температуры испытания (см. примечание к 10.2.1). Если одну баню используют для нескольких вискозиметров. нельзя погружать или вынимать вискозиметры из бани, пока хотя бы в одном вискозиметре проводят измерение времени истечения.

114 На каждом вискозиметре при свободном истечении определяют время с точностью до 0.1 с (6.5). необходимое для перемещения мениска испытуемого образца от первой отметки вискозиметра до второй. Записывают измеренное время истечения. Если образец предварительно нагревался (см. 11.2—11.2.5). определение должно быть закончено в течение одного часа после окончания процедуры, описанной в 11.2.6.

11.5 Если два определения времени истечения согласуются с установленными показателями опре-деляемости (см. 15.1), рассчитывают их среднеарифметическое значение, которое затем используют для вычисления кинематической вязкости. Полученное значение кинематической вязкости записывают.

Если два определения времени истечения не согласуются с установленными показателями опре-деляемости, то после фильтрации образца и тщательной очистки и сушки вискозиметра повторяют определение. Результат регистрируют.

ГОСТ 33-2016

По двум измеренным значениям времени истечения (с учетом определяемости по 15.1) рассчитывают среднеарифметическое значение времени истечения и затем кинематическую вязкость v (мм²/с) как единичный результат.

Примечание —Для прочих непрозрачных нефтепродуктов (см таблицу 1), приведенные показатели определяемости не применяют

12 Промывка вискозиметра

12.1 Между последовательными определениями вискозиметр тщательно промывают несколько раз растворителем (5.2). затем промывают полностью испаряющимся растворителем. Сушат вискозиметр. пропуская слабую струю сухого отфильтрованного воздуха в течение 2 мин или до полного удаления следов растворителя.

12.2 Вискозиметр периодически промывают очищающим растворителем (меры предосторожности — по 5.1) несколько часов, чтобы удалить остаточные следы органических отложений, затем тщательно ополаскивают водой (5.4), осушающим растворителем (5.3) и сушат отфильтрованным сухим воздухом или под вакуумом. Отложения неорганических веществ удаляют соляной кислотой перед промывкой хромовой смесью, особенно если предполагается присутствие солей бария.

12.3 Нельзя применять щелочные очищающие растворы, так как могут возникнуть изменения в калибровке вискозиметра.

12.4 Допускается использовать специальные устройства для мытья вискозиметров.

13 Обработка результатов

13.1 Кинематическую вязкость v, мм²/с. рассчитывают по формуле

v = Ct. (3)

где С — постоянная вискозиметра, мм^с²;

t — среднеарифметическое значение времени истечения, с.

13.2 Динамическую вязкость п. мПа с. рассчитывают на основе кинематической вязкости по формуле:

л = vpIO»³. (4)

где v — кинематическая вязкость, мм²/с;

р — плотность при той же температуре, при которой определялась кинематическая вязкость, кг/м³.

Примечание — Плотность образца определяют в соответствии с ГОСТ ISO 3675 и затем корректируют к температуре определения по стандарту [2]

14 Запись результатов

Записывают результаты испытания кинематической и/или динамической вязкости до четвертой значащей цифры с указанием температуры испытания.

15 Прецизионность метода

15.1 Определяемость d

Этот метрологический термин характеризует повторяемость результатов измерения времени истечения испытуемого продукта в одном и том же вискозиметре.

Расхождение между последовательными определениями времени истечения, полученными одним и тем же оператором в одной и той же лаборатории на одной и той же аппаратуре на серии операций. приводящих к единичному результату при нормальном и правильном выполнении метода испытания в течение длительного времени, может превышать значения, приведенные в таблице 1. только в одном случае из двадцати.

15.2 Повторяемость (сходимость) г

Расхождение результатов двух последовательных определений кинематической вязкости, полученных одним и тем же оператором, работающим на одном и том же приборе при постоянных условиях. 8

ГОСТ 33-2016

на одном и том же продукте при нормальном и правильном выполнении метода испытания, может превышать значения, приведенные в таблице 1. только в одном случае из двадцати.

15.3 Воспроизводимость R

Расхождение между двумя независимыми результатами испытаний кинематической вязкости, полученными разными операторами, работающими в разных лабораториях на идентичном исследуемом материале в течение длительного времени при нормальном и правильном выполнении метода испытания. может превышать значения, приведенные в таблице 1, только в одном случае из двадцати.

15.4 При использовании термометров ТЛ-4 Ne 1—4 и метеорологических низкоградусных термометров по ГОСТ 112 допускаемые расхождения между определениями по времени истечения испытуемого продукта не должны превышать значений, указанных в таблице 2.

Таблица 1 — Показатели прецизионности

Испытуемый продукт	Определив мость d	Повторяемость г	Воспроизводимость R
Базовые масла при 40 «С и 100 X¹*	0,0020у (0,20 %)	0.0011х (0.11 %)	0,0065х (0,65 %)
Компаундированные масла при 40 X и 100 Х²⁾	0.001 Зу (0,13%)	0.0026х (0.26 %)	0,0076х (0.76 %)
Компаундированные масла при 150 Х³⁾	0.015у (1.5 %)	0.0056х (0.56 %)	0,018х (1.8 %)
Нефтяные парафины при 100 ’С⁴‘	0,0080у (0.80 %)	0.0141х	О.ОЗббх
Остаточные жидкие топлива (мазуты) при 80 X и 100 Х⁵>	0.011(у ♦	0.013(х ♦	0.04(х ♦
Остаточные нефтяные топлива (мазуты топочные) при 50 Х^5>	0.017у (1.7 %)	0.015х (1.5 %)	0,074х (7.4 %)
Присадки к смазочным материалам при 100 °С^6>	0.00106 у¹—¹	0.00192х’ *	0.00862Х¹ »
Газойли при 40 X⁷*	0,0013 (у ♦ 1)	0.0043<х ♦ 1)	0,0082(х ♦ 1)
Керосины при минус 20 X®	0,0018у	0.007х	0,019х
Прочие нефтепродукты	—	0,35 % среднего значения	0.72 % среднего значения
Обозначения х — среднее значение сравниваемых результатов, мм²/с, у — среднее значение сравниваемых определений результатов, с.
** Точностные показатели получены статистическим исследованием межлабораторных результатов испытаний шести минеральных масел в диапазоне от 8 до 1005 мм²/спри 40 X и от 2 до 43 мм²/с при 100Х и опубликованы в 1989 г. ²⁾ Точностные показатели получены статистическим исследованием межлабораторных результатов испытаний семи компаундированных моторных масел в диапазоне от 36 до 340 мм²/с при 40 X и от 6 до 25 мм²/с при 100 X и опубликованы в 1991 г. ³⁾ Точностные показатели получены статистическим исследованием межлабораторных результатов испытания восьми компаундированных моторных масел в диапазоне от 7 до 19 мм²/с при 150 X и опубликованы в 1991 г ⁴⁾ Точностные показатели получены статистическим исследованием межлабораторных результатов при использовании пяти нефтяных парафинов в диапазоне 3—16 мм²/с при 100 X и опубликованы 8 1988 г ⁵⁾ Точностные показатели получены статистическим исследованием межлабораторных результатов при использовании 14 остаточных жидких топлив (мазутов) в диапазоне 30—1300 мм²/с при 50 X и 5—170 мм²/с при 80 X и 100 X и опубликованы в 1984 г ⁶⁾ Точностные показатели получены статистическим исследованием межлабораторных результатов по восьми присадкам в диапазоне 145—500 мм²/с при 100 X и опубликованы в 1997 г. ^Точностные показатели получены статистическим исследованием межлабораторных результатов по восьми газойлям в диапазоне 1—13 мм²/с при 40 X и опубликованы в 1997 г Точностные показатели получены статистическим исследованием межлабораторных результатов по девяти керосинам (реактивным топливам) в диапазоне 4.3—5.6 мм²/с при минус 20 X и опубликованы в 1997 г.
Примечание — Точность для отработанных масел не определена, но предполагается, что она меньше, чем для компаундированных масел

Таблица 2 — Расхождения между определениями по времени истечения испытуемого продукта

Вязкость. мм-7с	Температура испытания, *С	Допускаемое расхождение между временем истечения двух определений % от среднеарифметического значения
От 0.6 до 1000 включ	От — 60 до — 30 включ	1,5
	Св -30 » ♦ 15 »	1.0
	* *15 » ♦ 150 »	0.5
Св 1000 * 30000 »	От — 60 до — 30 включ	2.0
	Св — 30 » ♦ 15 »	1.5
	» *15 » ♦ 150 »	0.8

15.5 За результат испытания принимают среднеарифметическое значение результатов кинематической вязкости двух определений, если расхождение между ними не превышает значений, приведенных в таблице 3.

Таблица 3 — Расхождение между двумя результатами кинематической вязкости

Температура измерения вязкости. *С	Допускаемое расхождение, % среднеарифметического значения, для вискозиметров типа
ВПЖ-1	ВПЖ-2. ВПЖ-4 (Пинкевича)	внж
От -60 до -30 включ	±2.0	±2.5	±3.0
Св — 30 » ♦ 15 *	±1.2	±1.5	±2.0
* *15 д. + 150 »	±1.0	±1.2	±1.5

16 Протокол испытаний

Протокол испытаний должен содержать следующие данные:

а) тип и идентификацию испытуемого продукта:

б) обозначение настоящего стандарта;

в) результат испытания (раздел 14);

г) любое отклонение по соглашению или другим документам от установленной методики:

д) дату проведения испытания.

ГОСТ 33-2016

Приложение А (обязательное)

Метод определения динамической вязкости и плотности жидкостей на вискозиметре Штабингера (и расчет кинематической вязкости)

А.1 Область применения

А 1 1 Настоящий метод испытания устанавливает процедуру одновременного измерения динамической вязкости ч и плотности р прозрачных и непрозрачных жидких нефти и нефтепродуктов Кинематическая вязкость v может быть получена путем деления динамической вязкости т| на плотность р. измеряемую при той же температуре испытания

А.1.2 Результаты, полученные по настоящему методу испытания, зависят от характера образца и могут применяться только к жидкостям, для которых напряжение сдвига и скорость сдвига пропорциональны (ньютоновские жидкости).

Примечание — Метод определения вязкости на вискозиметре Штабингера на территории Российской Федерации не распространяется на топлива для реактивных двигателей

А. 1.3 Показатели прецизионности были определены только для диапазонов вязкости, плотности и температур, которые указаны в разделе А 13 Показатели прецизионности и отклонения не применяют для материалов, которые не указаны в разделе А 13

А.1 4 Значения, установленные в единицах СИ, должны быть приняты в качестве стандартных В настоящем методе испытания не используют другие единицы измерения

А.2 Термины и определения

В настоящем приложении применены следующие термины с соответствующими определениями

А.2.1 Определения

А 2 1 1 плотность р (density) Масса на единицу объема

А.2.1 2 динамическая вязкость т (dynamic viscosity) Отношение между приложенным напряжением сдвига и скоростью сдвига жидкости

А 2 1 3 Пояснение Ее иногда называют коэффициентом динамической вязкости или просто вязкостью Таким образом, динамическая вязкость является мерой сопротивления потоку или деформации жидкости под действием внешних сил сдвига

А 2 1 4 Пояснение Термин динамическая вязкость также может быть использован в другом контексте, чтобы обозначить частотно зависимое количество, в котором напряжение сдвига и скорость сдвига имеют синусоидальную временную зависимость

А 2 2 кинематическая вязкость v (kinematic viscosity) Отношение динамической вязкости q к плотности р жидкости.

А 2 2 1 Пояснение При течении под действием силы тяжести давление жидкости пропорционально его плотности г Поэтому кинематическая вязкость п является мерой сопротивления потоку жидкости под действием силы тяжести

А 2.3 относительная плотность (также называемая удельный вес (УЗ)) (relative density) Отношение плотности образца при заданной температуре к плотности эталонного образца (как правило, воды) при указанной температуре,

А.З Сущность метода

Испытуемый образец вводят в измерительные ячейки, которые поддерживаются при точно контролируемой и известной температуре Измерительные ячейки состоят из пары вращающихся концентрических цилиндров и осциллирующей U-обраэной трубки Динамическую вязкость определяют, исходя из равновесной скорости вращения внутреннего цилиндра под действием напряжения сдвига испытуемого образца и индукционного тормоза с использованием корректирующих данных Плотность определяют по резонансной частоте колебаний U-образной трубки с использованием корректирующих данных Кинематическую вязкость рассчитывают делением значения динамической вязкости на значение плотности

А.4 Значение и использование

А 4 1 Многие нефтепродукты, а также некоторые не нефтяные материалы, используют в качестве смазочных материалов, и правильная эксплуатация оборудования зависит от соответствующей вязкости используемой жидкости Кроме того, вязкость многих нефтяных топлив важна для оценки оптимального срока хранения, обработки и условий эксплуатации Таким образом, точное определение вязкости имеет важное значение для многих спецификаций на продукты

А.4.2 Плотность является фундаментальным физическим свойством, которое может быть использовано в сочетании с другими свойствами для характеристики легких и тяжелых фракций нефти и нефтепродуктов

А 4.3 Определение плотности или относительной плотности нефти и ее продуктов необходимо для преобразования измеренных объемов в обьемы при стандартной температуре 15 *С

А.5 Аппаратура

А.5.1 Вискозиметр Штабингера

А 5.1.1 Измерение вязкости

В вискозиметре Штабингера используют измерительную систему на основе вращающегося коаксиального цилиндра Наружный цилиндр (трубка) приводится во вращение электродвигателем с постоянной и известной частотой вращения Внутренний цилиндр (ротор) удерживается на оси вращения центробежными силами образца с высокой плотностью, а в продольном положении — магнитом и кольцом из мягкой стали Поэтому в отличие от ротационных вискозиметров система работает без трения в подшипнике Постоянный магнит во внутреннем цилиндре индуцирует вихревые токи в медном корпусе Частота вращения внутреннего цилиндра устанавливается в результате равновесия между моментом вращения сил внутреннего трения и тормозным моментом вихревого тока Эта частота вращения измеряется электронной системой (датчик на основе эффекта Холла) путем определения частоты вращающегося магнитного поля (рисунок А1; позиция 2 рисунка А 2)

1 — датчик на основе эффекта Холла, 2 — кольцо из мягкого железа. 3 — магнит. 4 — медный корпус, 5 — образец,

б — трубка. 7 — ротор

Рисунок А1 — Вискоэиметрическая ячейка

А 5.1.2 Измерение плотности

Цифровой анализатор плотности оборудован U-образной осциллирующей трубкой и системой электронного возбуждения и определения частоты (рисунок А 2. позиция 1).

1 — цифровой анализатор плотности. 2 — датчик на основе эффекта Холла.

3 — термоэлектрическая система нагрева и охлаждения

Рисунок А 2 — Блок ячеек

А 5.1 3 Контроль температуры

Ячейки для определения вязкости и плотности установлены в медном блоке, который поддерживает одну и ту же температуру ячеек Термоэлектрическая система нагрева и охлаждения (рисунок А 2. позиция 3) обеспечивает стабильность температуры медного блока в пределах ♦ 0,005 °С от заданной температуры вискозиметрической ячейки Неопределенность (А = 2 при уровне доверительной вероятности 95 %) калибровки температуры должна составлять не более ± 0.03 ®С в диапазоне от 15 °С до 100 «С. Вне этого диапазона неопределенность калибровки должна составлять не более ♦ 0,05 *С

ГОСТ 33-2016

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www gost.ru)

В Российской Федерации настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен. тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ 33-2016

Содержание

1 Область применения……………………………………………………………………………………………………………………1

2 Нормативные ссылки……………………………………………………………………………………………………………………1

3 Термины и определения……………………………………………………………………………………………………………….2

4 Сущность метода…………………………………………………………………………………………………………………………2

5 Реактивы и материалы…………………………………………………………………………………………………………………2

6 Аппаратура………………………………………………………………………………………………………………………………….3

7 Проверка и контроль……………………………………………………………………………………………………………………5

8 Отбор проб………………………………………………………………………………………………………………………………….5

9 Общие требования к проведению испытаний………………………………………………………………………………..5

10 Определение кинематической вязкости прозрачных жидкостей……………………………………………………6

11 Определение кинематической вязкости непрозрачных жидкостей…………………………………………………6

12 Промывка вискозиметра…………………………………………………………………………………………………………….8

13 Обработка результатов……………………………………………………………………………………………………………..8

14 Запись результатов…………………………………………………………………………………………………………………….8

15 Прецизионность метода……………………………………………………………………………………………………………..8

16 Протокол испытаний…………………………………………………………………………………………………………………10

Приложение А (обязательное) Метод определения динамической вязкости

и плотности жидкостей на вискозиметре Штабингера (и расчет

кинематической вязкости……………………………………………………………………………………….11

Приложение Б (обязательное) Типы вискозиметров……………………………………………………………………….24

Приложение В (справочное) Определение поправки на кинетическую энергию……………………………….29

Приложение Г (обязательное) Термометры для определения кинематической вязкости…………………..30

Библиография………………………………………………………………………………………………………………………………33

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

НЕФТЬ И НЕФТЕПРОДУКТЫ. ПРОЗРАЧНЫЕ И НЕПРОЗРАЧНЫЕ ЖИДКОСТИ

Определение кинематической и динамической вязкости

Petroleum and petroleum products Transparent and opaque liquids Determination of kinematic and dynamic viscosity

Дата введения — 2018—07—01

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает метод определения кинематической вязкости v нефти и жидких нефтепродуктов, прозрачных и непрозрачных жидкостей измерением времени истечения определенного объема жидкости под действием силы тяжести через калиброванный стеклянный капиллярный вискозиметр.

Динамическую вязкость п вычисляют как произведение кинематической вязкости жидкости на ее плотность р.

Примечание — Полученные результаты зависят от поведения образца и применимы к жидкостям, для которых напряжение сдвига пропорционально скорости деформации (поведение ньютоновских жидкостей) Однако вязкость значительно изменяется со скоростью сдвига, и при использовании вискозиметров с капиллярами разного диаметра могут быть получены различные результаты В стандарт также включена методика и показатели точности для остаточных жидких топлив (см раздел 10). которые в определенных условиях проявляют свойства «неньютоновских» жидкостей

1.2 Настоящий стандарт не распространяется на битумы.

1.3 В приложении А приведен альтернативный расчетный метод определения кинематической вязкости на вискозиметре Штабингера по измеренным плотности и динамической вязкости. При наличии разногласий испытание проводят с использованием стеклянных капиллярных вискозиметров.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 112-78 Термометры метеорологические стеклянные. Технические условия

ГОСТ 400-80 Термометры стеклянные для испытаний нефтепродуктов. Технические условия

ГОСТ 2517-2012 Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб

ГОСТ 2603-79 Ацетон. Технические условия

ГОСТ 3118-77 Реактивы. Кислота соляная. Технические условия

ГОСТ ISO 3675-2014 Нефть сырая и нефтепродукты жидкие. Лабораторный метод определения плотности с использованием ареометра

ГОСТ ISO 3696-2013 Вода для лабораторного анализа. Технические требования. Методы контроля’

ГОСТ 4095-75 Изооктан технический. Технические условия

* В Российской Федерации действует ГОСТ Р 52501-2005 «Вода для лабораторного анализа Технические условия».

Издание официальное

ГОСТ 4517-87 Реактивы Методы приготовления вспомогательных реактивов и растворов, применяемых при анализе

ГОСТ 5789-78 Реактивы. Толуол. Технические условия

ГОСТ 6824-96 Глицерин дистиллированный. Технические условия

ГОСТ 9410-78 Ксилол нефтяной. Технические условия

ГОСТ 9949-76 Ксилол каменноугольный. Технические условия

ГОСТ 10028-81 Вискозиметры капиллярные стеклянные. Технические условия

ГОСТ 13646-68 Термометры стеклянные ртутные для точных измерений. Технические условия

ГОСТ 14710-78 Толуол нефтяной. Технические условия

ГОСТ 17299-78 Спирт этиловый технический. Технические условия

ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия’

ГОСТ 22867-77 Реактивы. Аммоний азотнокислый. Технические условия

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

ГОСТ 31873-2012 Нефть и нефтепродукты. Методы ручного отбора проб

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов (и классификаторов) на территории государства по соответствующему указателю стандартов (и классификаторов), составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом, следует руководствоваться замененным (измененным) стандартом Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 кинематическая вязкость v: Сопротивление жидкости течению под действием гравитации.

Примечание — При движении жидкости под действием силы тяжести при данном гидростатическом давлении давление жидкости пропорционально ее плотности р Для всех вискозиметров время истечения определенного объема жидкости прямо пропорционально ее кинематической вязкости v. где v = г|/р и г —динамическая вязкость

3.2 плотность р: Масса вещества на единицу объема при данной температуре.

3.3 динамическая вязкость ц: Отношение применяемого напряжения сдвига к скорости сдвига жидкости. Иногда его называют коэффициентом динамической вязкости или просто вязкостью. Таким образом, динамическая вязкость является мерой сопротивления истечению или деформации жидкости.

Примечание — Термин «динамическая вязкость» можно также применять для обозначения вязкости в зависимости от времени, в течение которого напряжение сдвига и скорость сдвига имеют синусоидальную зависимость

3.4 ньютоновская жидкость: Жидкость, вязкость которой не зависит от касательного напряжения и градиента скорости, т е. если отношение касательного напряжения к градиенту скорости непостоянно. жидкость не является ньютоновской.

4 Сущность метода

Сущность метода заключается в измерении калиброванным стеклянным вискозиметром времени истечения в секундах определенного объема испытуемой жидкости под влиянием силы тяжести при известной и постоянно контролируемой температуре. Кинематическая вязкость является произведением измеренного времени истечения на постоянную вискозиметра.

5 Реактивы и материалы

5.1 Смесь хромовая для мойки стекла, приготовленная по ГОСТ 4517.

ОСТОРОЖНО! Хромовая кислота опасна для здоровья Она токсична, признана канцерогенной, чрезвычайно коррозионно-активна и потенциально опасна при контакте с органическими веществами.

* В Российской Федерации действует ГОСТ Р 55878 «Спирт этиловый технический гидролизный ректификованный Технические условия*.

ГОСТ 33-2016

Используя ее. важно защитить все лицо и надеть защитную одежду. Не вдыхать лары. После применения отходы разложить в соответствии со стандартными методиками, так как они остаются по-прежнему опасными.

Очищающие растворы сильных кислот, не содержащих хрома, также очень коррозионно-активны и потенциально опасны при контакте с органическими веществами.

5.2 Растворитель для образца, полностью смешивающийся с ним. например петролейный эфир, который следует профильтровать перед использованием.

Примечание —Для большинства образцов пригоден уайт-спирит или нефрас С2-80/120 Остаточные топлива с целью удаления асфальтеновых веществ необходимо предварительно промыть ароматическим растворителем. таким как толуол по ГОСТ 5789 или толуол нефтяной по ГОСТ 14710. или ксилол нефтяной по ГОСТ 9410 или ксилол каменноугольный по ГОСТ 9949

5.3 Осушающий растворитель, легкоисларяемый и смешивающийся как с растворителем для образца (5.2). так и с водой (5.4). Перед применением следует отфильтровать.

Примечание — Пригоден ацетон по ГОСТ 2603

5 4 Вода деионизированная и дистиллированная по ГОСТ ISO 3696 или вода дистиллированная с pH 5.4—6.6. Перед применением воду следует отфильтровать.

5.5 Аттестованные стандартные образцы вязкости, используемые для контроля при проведении лабораторных испытаний.

5.6 Бумага фильтровальная лабораторная.

5.7 Соль поваренная крупнокристаллическая или сульфат натрия безводный, или кальций хлористый прокаленный, или любой другой осушитель.

5.8 Спирт этиловый технический по ГОСТ 17299. спирт этиловый синтетический, спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300.

5.9 Кислота соляная по ГОСТ 3118.

5.10 Допускается использование реактивов, выпускаемых по другой технической документации, квапификации не ниже указанной в настоящем стандарте и обеспечивающих получение результатов с точностью согласно разделу 15.

6 Аппаратура

6.1 Вискозиметры стеклянные капиллярные калиброванные, обеспечивающие измерение кинематической вязкости с точностью, приведенной в разделе 15. Типы вискозиметров и описание работы с ними приведены в приложении Б. Для каждого диапазона вязкости необходимо иметь набор вискозиметров.

Примечание — Вискозиметры, перечисленные в таблице Б 1 (приложение Б), чьи спецификации удовлетворяют требованиям, указанным в стандарте (1), соответствуют характеристикам, приведенным в настоящем подраздепе

Допускается использовать автоматические вискозиметры, обеспечивающие точность, указанную в разделе 15.

При измерении кинематической вязкости менее 10 мм²/с и времени истечения менее 200 с вводят поправку на кинетическую энергию в соответствии со стандартом (1). Определение поправки приведено в приложении В

6.2 Держатель, обеспечивающий строго вертикальное крепление вискозиметра, у которого верхняя метка расположена непосредственно над нижней меткой, с погрешностью не более I^е по всем направлениям.

Если верхняя метка вискозиметра отклонена относительно нижней меткой, погрешность отклонения от вертикали не должна превышать 0,3° по всем направлениям в соответствии со стандартом [2]. Вертикальное положение вискозиметра оценивается по верхней половине широкого колена.

Примечание — Необходимое соответствие вертикальных частей можно проверить с помощью отвеса, но в прямоугольных банях со светонепроницаемыми краями данный способ не пригоден

6.3 Баня с регулируемой температурой достаточной глубины, чтобы в момент измерения расстояния от образца в вискозиметре до верхнего уровня жидкости в бане и от образца до дна бани были не менее 20 мм. Для наполнения бани используют прозрачную жидкость, которая остается в жидком состоянии при температуре испытания.

Температуру бани регулируют таким образом, чтобы (для каждой серии определений времени истечения) в интервале от 15 °С до 100 X температура в бане не менялась более чем на ± 0.02 °С по всей высоте вискозиметров или в пространстве между вискозиметрами и местом расположения термометра. Для температур, находящихся вне указанного интервала, изменения температуры не должны превышать ± 0.05 X.

6.3.1 В зависимости от температуры проведения испытания для заполнения термостата используют следующие реактивы:

-от минус 60 X до 15 X — спирт этиловый технический или спирт этиловый ректификованный, или изооктан технический по ГОСТ 4095;

— от 15 °С до 60 X — дистиллированную воду;

— свыше 60 °С до 90 °С — раствор глицерина по ГОСТ 6824 в воде 1:1 или светлое нефтяное масло;

— свыше 90 X — 25 %-ный раствор азотнокислого аммония по ГОСТ 22867 или специальные жгщкости.

Для охлаждения жидкостей в термостате применяют лед. твердую углекислоту (сухой лед), жидкий азот.

При отсутствии термостата для определения вязкости при температуре ниже 15 °С допускается применять прозрачные сосуды Дьюара соответствующей глубины (6.3).

6.4 Устройство для измерения температуры

Для диапазона измерения от 0 X до 100 X применяют калиброванные жидкостные стеклянные термометры (приложение Г) с точностью после корректировки не менее ± 0.02 X или выше или другие термометрические устройства равноценной или более высокой точности. Если в одной и той же бане используются два термометра, показания их при этом не должны отличаться более чем на 0.04 X.

Примечание — При применении калиброванных жидкостных стеклянных термометров рекомендуется использовать два термометра.

Для измерения температур вне указанного диапазона следует использовать калиброванные жидкостные стеклянные термометры с точностью после корректировки ± 0.05 X и выше, а при применении двух термометров в одной и той же бане их показания не должны отличаться более чем на ± 0.1 X.

Термометры типа ТИН-10 по ГОСТ 400.

Термометры групп I и II по ГОСТ 13646.

Примечание — При определении кинематической вязкости нефтепродуктов допускается применять термостаты или термостатирующие устройства, обеспечивающие заданную температуру с погрешностью не более ± 0.1 X при температуре от минус 30 X до плюс 150 X и ♦ 0,25 X — при температуре от минус 60 X до минус 30 X, а также термометры ТЛ-4 № 1-4 и метеорологические низкоградусные термометры по ГОСТ 112

6.4.1 При измерении температуры в термостате (бане) при частичном погружении контрольного термометра, градуированного на полное погружение, в показания контрольного термометра вводят поправку (AQ на выступающий над поверхностью жидкости в термостате столбик жидкости в термометре, рассчитанную по формуле

д t = Kh(ti-t₂), (1)

где К — коэффициент, равный для ртутного термометра 0,00016, для спиртового — 0.001;

h — высота выступающего столбика ртути или спирта, выраженная в градусных делениях шкалы термометра; t, — заданная температура в термостате. X;

t₂—температура окружающего воздуха вблизи середины выступающего столбика ртути или спирта. X (определяется вспомогательным термометром, резервуар которого находится на середине высоты выступающего столбика).

Для определения истинной температуры жидкости в термостате поправку алгебраически прибавляют к показанию термометра (см. Г.З, приложение Г).

6.5 Устройство для измерения времени, обеспечивающее возможность отсчета времени до 0.1 с (или с меньшим делением) и имеющее погрешность не более ± 0.07 %. когда снимают показания в интервале от 200 до 900 с.

Допускается использование секундомеров с ценой деления 0.2 с. Точность таймера регулярно проверяют.

Примечание — Допускается использование электрических устройств для измерения времени, если частота тока контролируется с точностью не ниже 0,05 % Переменный ток (в некоторых коммунальных сетях) контролируется скорее периодически, чем постоянно, что может быть причиной значительной ошибки при измерении вязкости

ГОСТ 33-2016

Для проверки таймеров пригоден стандартный частотный сигнал радиовещательной или телефонной сети.

Такие сигналы подходят для измерения времени, если они имеют точность 0.1 с.

6.6 Шкаф сушильный, обеспечивающий температуру от 100 *С до 200 °С.

6.7 Сито с размером отверстий 75 мкм.

6.8 Воронки или тигли фильтрующие по ГОСТ 25336.

7 Проверка и контроль

7.1 Контролируют калибровку вискозиметров в условиях лаборатории по указанной в настоящем стандарте методике, используя аттестованные стандартные образцы вязкости (5.5). Если измеренное значение кинематической вязкости стандартного образца отличается от аттестованного значения более чем на ±0.35 %, необходимо повторно проверить каждый этап испытания, включая проверку термометра и вискозиметра, для определения причины ошибки. В стандарте [1] (таблица 1) приведены подробные сведения по имеющимся эталонам.

Примечание — Самыми распространенными причинами ошибок являются частицы пыли в отверстии капилляра и погрешность в измерении температуры Правильный результат, полученный на стандартном образце, не исключает возможных источников ошибок Постоянные вискозиметра проверяют на предприятии-изготовителе с периодичностью, установленной в национальных нормативных документах

7.2 Фактическое значение постоянной вискозиметра С зависит от ускорения силы тяжести в месте проверки и должно корректироваться в испытательной лаборатории по указанной в паспорте постоянной вискозиметра. Следовательно, если значения ускорения силы тяжести д отличаются более чем на 0.1 %. постоянную вискозиметра рассчитывают по формуле

C₂ = (g₂/g,)C₁. (2)

Индексы 1 и 2 соответственно обозначают калибровочную лабораторию и испытательную лабораторию.

8 Отбор проб

8.1 Пробу отбирают по ГОСТ 2517 или по ГОСТ 31873. учитывая, что объем контейнера для пробы должен быть достаточным для смешивания и получения гомогенной пробы для испытаний.

8.2 Если в образце содержатся твердые частицы, то при загрузке его фильтруют через сито с размером отверстий 75 мкм, стеклянный или бумажный фильтр. Перед фильтрованием парафинистые пробы нагревают для растворения кристаллов парафина. Необходимо использовать предварительно нагретый фильтр. Для удаления металлических частиц используют магнит.

8.3 При наличии в образце нефтепродукта воды его сушат безводным сульфатом натрия или прокаленной крупнокристаллической поваренной солью, или прокаленным хлористым кальцием и фильтруют через бумажный фильтр. Вязкие продукты перед фильтрованием нагревают от 50 ^вС до 100 °С.

8.4 Для продуктов, поведение которых аналогично гелю, измерения должны проводиться при достаточно высоких температурах для обеспечения свободного истечения и получения идентичных результатов при использовании вискозиметров с капиллярами разного диаметра.

9 Общие требования к проведению испытаний

9.1 Регулируют и поддерживают необходимую температуру испытания в бане для вискозиметров, указанную в 6.3. с учетом условий, описанных в приложении Г. и поправок, приведенных в сертификатах калибровки термометров.

Инструкции по применению различных типов вискозиметров приведены в приложении Б. Термометры должны крепиться вертикально при том же погружении, что и при калибровке.

Примечание — Чтобы при измерении температур получить наиболее достоверные данные, рекомендуется использовать два поверенных термометра (6 4) Показания снимают с помощью объективов, обеспечивающих примерно пятикратное увеличение, установленных так. чтобы исключить погрешность углового смещения между видимым и реальным направлениями изображения

92 Используют чистые сухие калиброванные вискозиметры с пределами измерения, соответствующими предполагаемой вязкости (для вязкой жидкости — с большим капилляром, для маловязкой — с маленьким капилляром). Время истечения жидкости должно быть не менее 200 с или указанного в стандарте [1].

Примечание — В отдельные операции при определении вязкости вносятся изменения в зависимости от типа вискозиметра

9.2.1 Если температура испытания ниже точки росы, то во избежание конденсации воды необходимо к открытым концам вискозиметра присоединить осушающие трубки с наполнителем. Осушающие трубки должны соответствовать конструкции вискозиметра и не ограничивать течение образца под давлением. создаваемым в вискозиметре.

Перед помещением вискозиметра в баню заполняют образцом рабочий капилляр и расширительную часть вискозиметра, сливают его еще раз в целях дополнительного предотвращения конденсации влаги или замерзания ее на стенках.

9.2.2 Вискозиметры, применяемые для анализа силиконовых, фторуглеродных и аналогичных жидкостей, сложно удаляемых моющими средствами, используют для определения вязкости только таких жидкостей, но ни в коем случае не применяют их при калибровке.

Для таких вискозиметров необходимо часто проверять данные, полученные при калибровке, причем растворитель после промывки таких вискозиметров не следует использовать для очистки других вискозиметров.

10 Определение кинематической вязкости прозрачных жидкостей

10.1 Отбор проб и предварительная обработка образца — в соответствии с разделом 8

10.2 Вискозиметр заполняют испытуемым нефтепродуктом в соответствии с конструкцией аппарата (приложение Б) аналогично тому, как это осуществлялось при калибровке вискозиметра, и помещают в баню.

Примечание — Для прозрачных жидкостей используют вискозиметры типов А и Б. приведенные в таблице Б 1. приложение Б

10.2.1 Заполненный вискозиметр выдерживают в бане до тех пор. пока он не прогреется до температуры испытания. Если одна баня используется для нескольких вискозиметров, нельзя погружать или вынимать вискозиметры из бани, пока хотя бы один вискозиметр находится в рабочем состоянии. Так как время нахождения в бане будет меняться в зависимости от оборудования, температуры и кинематических вязкостей, время температурного равновесия определяется экспериментально.

Примечание — Обычно достаточно 30 мин, кроме определений очень высоких значений кинематических вязкостей

10.2.2 После того, как образец достигнет температурного равновесия, доводят объем образца до требуемого уровня, если этого требует конструкция вискозиметра

10.3 Используя подсос (если образец не содержит летучих веществ) или давление, устанавливают высоту столбика образца в капилляре вискозиметра до уровня, находящегося приблизительно на 7 мм выше первой временной метки, если в инструкции по эксплуатации вискозиметра не установлено другое значение.

При свободном истечении образца определяют с точностью до 0.1 с (6.5) время, необходимое для перемещения мениска от первой до второй метки. Если время истечения меньше установленного минимального (9.2). подбирают вискозиметр с капилляром меньшего диаметра и повторяют определение.

10.3.1 Повторяют определение, описанное в 10.3. для получения второго значения времени истечения и записывают результат.

10.3.2 Если два результата измерения времени истечения согласуются с установленным значением определяемости (15.1), то рассчитывают среднеарифметическое значение двух измерений времени истечения как единичный результат. Если же два результата измерения не согласуются, то после фильтрации образца и тщательной очистки и сушки вискозиметра повторяют определения, пока значения времени истечения не будут соответствовать установленным значениям определяемости.

По двум единичным значениям времени истечения вычисляют два значения определяемой кинематической вязкости v (мыР/с) (13.1).

11 Определение кинематической вязкости непрозрачных жидкостей

11.1 Отбор проб и предварительную обработку образца проводят по разделу 8.

11.2 Очищенные цилиндровые и темные смазочные масла подготавливают в соответствии с 11.2.1—11.2.6 для получения представительного образца На кинематическую вязкость остаточных

Источник

Существуют
две модели жидкости. Первая из них
предполагает, что в жидкости при движении
не возникает касательных напряжений.
Это модель идеальной
жидкости.
Вторая модель учитывает появляющиеся
при движении касательные напряжения.
Это модель вязкой
жидкости.

Вязкостью
или внутренним трением жидкости
называется свойство, проявляющееся в
сопротивлении, которое жидкость оказывает
перемещению ее частиц под влиянием
действующей на них силы. Внутреннее
трение слоев данной жидкости — ее
характерное физическое свойство, в
котором проявляются силы межмолекулярного
взаимодействия. Величина вязкости
зависит от природы жидкости, т. е. от ее
химического состава, химического
строения и молекулярной массы.

Все
физико-химические свойства нефтей есть
макроскопические проявления их состава.
Химический состав нефтяных систем
определяется природой исходного
органического вещества и условиями
формирования залежей. Очевидно,
что для таких сложных смесей, как нефть
и нефтепродукты, вязкость является
функцией их химического группового
состава. Компоненты нефти обладают
определенной полярностью, которая и
обуславливает возникновение
межмолекулярного взаимодействия.

Природа
вязкости.
Внутреннее
трение жидкости связано с преодолением
сил межмолекулярного взаимодействия
(ММВ), которые обусловливаются
ван-дер-ваальсовыми силами и объединяют
кулоновское,
диполь-дипольное, ориентационное,
дисперсионное, индукционное и другие
взаимодействия молекул. Численной мерой
полярности молекул вещества является
величина дипольного момента.

Если
внутри потока нефти мысленно выделить
две параллельные плоскости, имеющие
одинаковые площади S
и отстоящие одна от другой на расстояние
y,
то при взаимном их перемещении со
скоростью v
потребуется преодолеть силу внутреннего
трения жидкости F,
которая по закону Ньютона (1687г.)
зависит
от площади соприкосновения слоев S,
от разности скоростей их относительного
движения Δv,
от расстояния
между слоями Δy,
и от молекулярных свойств жидкости:

(2.1)

где
μ
— коэффициент пропорциональности,
зависящий от молекулярных сил
взаимодействия данной жидкости,
получивший название коэффициента
внутреннего трения, или динамической
вязкости.

В
пределе при Δy,
стремящейся к нулю, формула приобретает
вид:

(2.2)

где
dy
— расстояние между движущимися слоями
жидкости (газа);

dv
— разность скоростей движущихся слоев
жидкости (газа);

dv/dy
– градиент скорости, который характеризует
ее изменение в направлении, перпендикулярном
к плоскости соприкосновения слоев.

Наличие
этого градиента скорости хорошо
выявляется при изучении движения
жидкостей в стеклянных трубках.
Оказывается, что тончайшая пленка
жидкости, ближайшая к поверхности
трубки, как бы пристает к ней и становится
неподвижной. Вызывается это тем, что
сила молекулярного взаимодействия
между молекулами жидкости и стекла
больше, чем между молекулами жидкости.
Если мы теперь представим остальной
объем жидкости в виде отдельных
минимальных по толщине цилиндрических
(коаксиальных) слоев, то оказывается,
что они движутся с различными скоростями.
При этом, чем ближе слой жидкости к
центру трубки, тем скорость его больше.
В этом торможении движения отдельных
слоев жидкости друг относительно друга
и проявляется сила внутреннего трения
(рис.2.1).

Рис. 2.1. Схема к
уравнению Ньютона

Физический
смысл коэффициента вязкости.
Для граничных условий при S
= 1 и dv/dy
= 1, F
= μ, т.е.
коэффициент вязкости (или просто
вязкость) равен силе трения между слоями
жидкости при площади соприкасающихся
слоев, равной единице и градиенте
скорости течения между слоями, равном
единице.

Величина
μ — динамическая вязкость
(т.е. внутреннее трение без учета сил
тяжести).

Размерность
динамической вязкости
определяют из уравнения (2.1).

В
системе СГС
за единицу динамической вязкости принят
один пуаз (П) или его сотая доля сантипуаз
(сП). Пуаз — это динамическая вязкость
жидкости, оказывающей взаимному
перемещению двух ее слоев площадью в 1
см²,
находящихся
друг от друга на расстоянии 1 см
и
перемещающихся друг относительно друга
со скоростью 1 см/сек,
силу
сопротивления, равную 1 дине:

1 П = 100 сП.

В
системе СИ
единица динамической вязкости имеет
размерность (н∙с)/м²
или
Па∙с,
мПа∙с.
Эта
единица в 10 раз больше пуаза. Следовательно,
1 П = 0,1 (н∙сек)/м².

На
практике чаще пользуются единицами
кинематической
вязкости,
которая
представляет собой отношение динамической
вязкости жидкости к ее плотности, при
одной и той же температуре:

(2.3)

Размерность
кинематической вязкости

Единицей
кинематической вязкости в
системе СГС
является
один стокс (ст).
Его
сотая доля — сантистокс (сст).
1
ст = см²/с.

В
системе
СИ
размерность кинематической вязкости
— м²/с.
Эта
величина в 10000 раз больше стокса.
Следовательно, 1
ст = 100 сст (сантистокс) = 10^–4 м²/с.

Величина,
обратная вязкости, называется текучестью
(ζ): ζ
= 1/μ.

Рис. 2.2. Зависимость
вязкости нефти от температуры и
количества растворенного газа

акторы, влияющие на вязкость нефти.
Вязкость зависит от температуры и
давления, состава нефти и количества
растворенного в ней газа. С повышением
температуры, вязкость уменьшается, т.к.
увеличивается среднее расстояние между
молекулами за счет ослабления взаимного
притяжения и, как следствие, уменьшается
сила трения (рис.2.2). С повышением давления
вязкость возрастает.

Чем
выше полярность компонентов нефти, тем
выше вязкость.

Для
пластовых нефтей вязкость уменьшается
с увеличением количества растворенного
в них газа до критической точки — давления
насыщения (рис.2.2).

Кинематическая
вязкость нефтей различных месторождений
изменяется в довольно широких пределах:
от 2 до 300 сст
при
20 °С. Однако в среднем вязкость большинства
нефтей редко превышает 40—60 сст.

Для
нефтяных
фракций
по мере увеличения их молекулярного
веса и температуры кипения вязкость
значительно возрастает. Так, например,
если вязкость бензинов при 20 °С составляет
порядка 0,6
сст,
то
тяжелые остаточные масла характеризуются
вязкостью порядка 300
— 400
сст.

Из
отдельных компонентов
нефти
наибольшей вязкостью обладают смолистые
вещества; из углеводородов наименьшая
вязкость отмечается у алканов нормального
строения, в том числе и у расплавленных
парафинов.

Рис.
2.3. Температурные
кривые вязкости нефтей:

1
— самотлорской;
2
— осинской;

3
— арланской;
4
— ножовской;

5
—
узеньской

ляуглеводородов
вязкость
существенно
зависит
от
их химической
структуры:
она повышается с увеличением молекулярной
массы и температуры кипения. Для различных
классов углеводородов вязкость растет
в ряду алканы-арены-цикланы.

Итак,
на вязкость
нефтей
влияют:

температура;
количество
растворенного газа;
содержание
и состояние асфальто-смолистых веществ;
содержание
и состояние высокомолекулярных
парафиновых углеводородов;
структурно-групповой
состав;
молекулярная
масса углеводородов.

Температурная
зависимость вязкости
(рис.2.3) является очень важной так как
влияет на расход энергии при транспорте,
перемешивании, фильтрации нефтей, влияет
на теплообмен, скорость отстаивания
водонефтяных эмульсий. Она важна также
и при применении готовых нефтепродуктов
(слив, перекачка, фильтрование, смазка
трущихся поверхностей и т. д.).

По
характеру кривых ν
= f(t)
(рис. 2.3) можно косвенно судить о составе
нефти. Крутую вязкостно-температурную
зависимость малопарафинистым нефтям
придают асфальто-смолистые вещества и
полициклические углеводороды, особенно
с короткими боковыми целями. Пологой
вязкостно-температурной зависимостью
обладают алкановые углеводороды
(величина
дипольного момента 0,08 — 0,1Д) и
углеводороды, имеющие длинную алифатическую
цепь, в частности, алкилароматические
и алкилнафтеновые углеводороды.
Относительно меньшей вязкостью обладают
нефти, содержащие больше легких фракций.

Кинематическая
вязкость — основная физико-химическая
характеристика нефтяных
смазочных масел.
Именно от величины вязкости зависит
способность смазочного масла при рабочей
температуре осуществлять гидродинамический
режим смазки, т. е. обеспечивать замену
сухого трения жидкостным и тем самым
предотвращать износ материала. Поэтому
для смазочных масел, предназначенных
для определенного вида машин и механизмов,
величина вязкости
является
нормируемым показателем.

Так
как многие нефтяные масла работают в
широком диапазоне температур, то характер
температурной
кривой вязкости
служит для них важной эксплуатационной
характеристикой. Ясно, что масла с
пологой температурной кривой наиболее
качественны.

Очищенные
нефтяные масла, как правило, не содержат
в значительных количествах твердых
парафинов и смолистых веществ.
Следовательно, на величину вязкости
масел влияет строение гибридных и
полициклических углеводородов, входящих
в их состав. Исследование синтезированных
высокомолекулярных углеводородов
разнообразного строения позволило
определить их физические константы, в
том числе и вязкость. Из этих данных
можно сделать некоторые выводы о влиянии
структурных элементов гибридных
углеводородов на величину их вязкости.
Естественно, что эти выводы справедливы
только для углеводородов одинаковой
или близкой молекулярной массы.

1.
При одинаковом строении молекулы наличие
нафтеновых колец повышает вязкость и
иногда очень существенно по сравнению
с ароматическими кольцами.

Это
относится также и к углеводородам только
с шестичленными циклами:

ν₂₀
= 25,7 сст ν₂₀
= 170 сст

Соседние файлы в папке Лаборатория

Источник

Методика предназначена для определения кинематической вязкости
стеклянным вискозиметром нефтепродуктов, жидких при температуре испытания, у
которых напряжение сдвига пропорционально скорости деформации (ньютоновских
жидкостей) и расчета динамической по ГОСТ 33-82. Сущность метода заключается в
измерении времени истечения определенного объема испытуемой жидкости под
влиянием силы тяжести.

Аппаратура, реактивы и материалы

Вискозиметр типа Пинкевича ВПЖТ-2; штативы для
закрепления вискозиметра; термостат; термометр ртутный стеклянный лабораторный
с ценой наименьшего деления шкалы 0,05°С; секундомер по ГОСТ 5072-72; шкаф
сушильный, обеспечивающий нагрев до 100-200°С; бумага фильтровальная
лабораторная по ГОСТ 12026-66.

Растворители и реактивы: бензин-растворитель для
резиновой промышленности по ГОСТ 443-76; эфир петролейный по ГОСТ 11992-66;
ацетон по ГОСТ 2603-79; спирт этиловый ректификационный технический высшей очистки
по ГОСТ 18300-72; смесь хромовая; вода дистиллированная; сульфат натрия
безводный.

Подготовка к испытанию

Перед проведением испытания вискозиметр тщательно промывают
соответствующим растворителем, затем горячей водой и заливают не менее, чем на
6 часов хромовой смесью. После этого вискозиметр промывают дистиллированной
водой и сушат в сушильном шкафу при температуре 100-200 °С.

В
термостате устанавливают температуру, необходимую для измерения
вязкости испытуемого нефтепродукта (н./п.). При наличии в н./п. воды его
сушат безводным сульфатом натрия и фильтруют через бумажный фильтр.

Проведение испытания

Для
измерения времени истечения н./п. на колено (2) (рис. 2.2) устанавливают
воронку и заполняют нефтью нижнюю часть вискозиметра на 1/3 — 1/2 объема.
Вискозиметр устанавливают в термостат
так, чтобы расширение (4) было ниже уровня жидкости в термостате.
Правильность установки вискозиметра проверяют отвесом в двух
взаимно-перпендикулярных плоскостях. После выдержки в термостате не менее 15
минут для установления температурного равновесия, жидкость при помощи надетой
на колено резиновой трубки и груши засасывают в колено (1) примерно на 1/3
высоты расширения (4). Снимают с колена (1)
резиновую трубку и секундомером определяют время перемещения мениска
жидкости от метки М1 до метки М2 при свободном истечении н./п. с точностью до
0,2 с. Результаты трех последовательных измерений не должны отличаться более,
чем на 0,02 %.

После проведения испытания нефтепродукт из вискозиметра сливают и
последний моют растворителем.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

Кинематическую вязкость
исследуемого н./п. (v)
в мм²/с вычисляют по формуле:

v
= С t,
(2.3)

где: С —
постоянная вискозиметра, мм²/с ²;

t — среднее арифметическое время истечения н./п. в вискозиметре,
с.

Динамическую
вязкость исследуемого нефтепродукта (μ) в мПа·с вычисляют по формуле:

μ =v-p,
(2.4)

где v — кинематическая вязкость, мм² /с;

р — плотность при той же
температуре, при которой определялась вязкость, г/см³.

Расхождение результатов последовательных определений, выполненных одним
и тем же лаборантом, работающим на одном и том же вискозиметре, в идентичных
условиях и на одном и том же продукте, не должно превышать 0,35 % от среднего
арифметического значения.

Результаты
определения кинематической и динамической вязкости округляют до сотых долей.

Источник

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Вязкость,
как — важный Чтфизико-химический параметр, используемый при подсчете запасов
нефти, проектировании разработки нефтяных месторождений, выбора способа
транспорта и схемы переработки нефти.

Различают
динамическую, кинематическую и условную вязкость. Динамическая вязкость η — это отношение действующего
касательного напряжения к градиенту скорости при заданной температуре. Единица
измерения динамической вязкости паскаль-секунда — Па•с, на практике используют
обычно мПа•с.

Необходимость
определения кинематической и условной вязкости связана с тем, что для
определения динамической вязкости требуется   источник постоянного давления
(постоянно приложенного напряжения) на жидкость. Это условие предопределяет
дополнительные   технические   трудности, сложность воспроизведения и
трудоемкость анализа. Кинематическая вязкость ν — это   отношение динамической вязкости жидкости к
плотности при той же температуре:

ν = η/ρ

Единица кинематической
вязкости м²/с, на практике используют обычно мм²/с.

Сущность
метода определения кинематической вязкости заключается в замене постоянного
давления (внешней силы) давлением столба жидкости, равным произведению высоты
столба жидкости, плотности жидкости и ускорения силы тяжести. Эта замена
привела к значительному упрощению и распространению метода определения
кинематической вязкости в стеклянных капиллярных вискозиметрах.

Определение
условной вязкости также основано на истечении жидкости (как правило, для этих целей
используют трубку с диаметром отверстия 5 мм) под влиянием силы тяжести.
Условная вязкость — отношение времени истечения нефтепродукта при заданной
температуре ко времени истечения дистиллированной воды при 20⁰С.
Единица измерения — условные градусы (⁰ВУ). Метод определения
условной вязкости применяется для нефтепродуктов, дающих непрерывную струю в
течение всего испытания и для которых нельзя определить кинематическую вязкость
по ГОСТ 33—82. Условную вязкость определяют для нефтяных топлив (мазутов).

Определение
кинематической вязкости обязательно для таких товарных нефтепродуктов, как
дизельные топлива и смазочные масла (ньютоновские жидкости).

Согласно
унифицированной программе исследования для нефтей определяют кинематическую
(или динамическую) вязкость при температурах от 0 до 50⁰С (через 10
⁰С). Для мало5.5вязких нефтей определение начинают с 20⁰С.
Для керосиновых дистиллятов определяют кинематическую вязкость при 20 — 40⁰С.
Для дизельных — при 20⁰С, для масляных — при 40, 50 и 100⁰С.
Для остатков, выкипающих выше 350⁰С, определяют условную вязкость
при 50, 80 и 100⁰С.

На
вязкость нефти и нефтепродуктов существенное влияние оказывает температура. С
ее понижением вязкость увеличивается. Вязкостно-температурные свойства
нефтепродуктов зависят от их фракционного и углеводородного состава. Наименьшей
вязкостью и наиболее пологой кривой вязкости обладают алифатические
углеводороды. Наибольшей вязкостью и наиболее крутой кривой вязкости —
ароматические (особенно би- и полициклические) углеводороды.

Важным
эксплуатационным показателем топлив и масел является прокачиваемость.
Прокачиваемость моторных топлив и топлив для газотурбинных и котельных
установок существенно зависит от их вязкости. Например, количество бензина
вязкостью 0.65 мм²/с, поступающего в двигатель за одну минуту,
составляет 100 г, а бензина вязкостью 1.0 мм²/с — 95 г. В
технических требованиях на товарные топлива и смазочные масла предусмотрены
соответствующие ограничения значения вязкости. Так, топлива для быстроходных дизелей
должны иметь кинематическую вязкость при 20⁰С в пределах 1.5—6.0 мм²/с.

С
понижением температуры высоковязкие нефти, природные битумы и остаточные
нефтепродукты (мазут, гудрон) могут проявлять аномалию вязкости, так называемую
структурную вязкость. При этом их течение перестает быть пропорциональным
приложенному напряжению, т. е. они становятся неньютоновскими жидкостями.
Причиной структурной вязкости является содержание в нефти и нефтепродукте
смолисто-асфальтеновых веществ и парафинов.

Для оценки
вязкостно-температурных свойств масел имеются соответствующие зависимости для
расчета температурного коэффициента вязкости (ТКВ) и индекса вязкости (ИВ).

Определение
кинематической вязкости

Сущность
метода заключается в измерении времени истечения определенного объема
испытуемой жидкости под влиянием силы, тяжести. Испытание проводят в
капиллярных стеклянных вискозиметрах. Для проведения анализа подбирают
вискозиметр с таким диаметром капилляра, чтобы время истечения жидкости
составляло не менее 200 с (рис. 1).

2.tif

Рисунок 1 «Вискозиметр Оствальда»

1-первое колено; 2-втрое колено;
3-расширени

Чистый
сухой вискозиметр заполняют нефтью (нефтепродуктом). Для этого в вискозиметр
через воронку заливают точное количество нефтепродукта (отмеченное на
вискозиметре). Снимают с внешней стороны конца колена 1 избыток нефти
(нефтепродукта) и надевают на конец колена 2 резиновую трубку.
Вискозиметр устанавливают в термостат (баню) так, чтобы расширение 3 было
ниже уровня нефти (нефтепродукта). После выдержки в термостате не менее 15 мин
засасывают нефть (нефтепродукт) в колено 2, примерно до 1/3 высоты расширения
3. Соединяют колено 2 с атмосферой и определяют время перемещения
мениска нефти — (нефтепродукта) от метки М₁ до М₂ (с
погрешностью не более 0.2 с).

Если
результаты трех последовательных измерений не отличаются более чем на 0.2 %,
кинематическую вязкость ν,
мм²/с, вычисляют как среднее арифметическое по формуле:

ν = С•τ,

где С —
постоянная вискозиметра, мм²/с²; τ — среднее
время истечения нефти (нефтепродукта) в вискозиметре, с.

Динамическую
вязкость η, мПа-с, исследуемой нефти (нефтепродукта) вычисляют по
формуле:

η = ν•ρ

где ν — кинематическая вязкость, мм²/с;
ρ — плотность при той же температуре, при которой определялась вязкость,
г/см³.

Допускаемые расхождения
последовательных определений кинематической вязкости от среднего
арифметического значения не должны превышать следующих значений:

Температура измерения,
°С от — 60 до — 30 от -30 до 15 от 15 до 150

Допускаемое
расхождение, % ±2.5
±1.5 ±1.2

Определение условной вязкости

Сущность
метода заключается в измерении времени истечения
определенного количества отработанного нефтепродукта через калиброванное отверстие вискозиметра

Вискозиметр ВУ-М (рис 2)
состоит из латунного резервуара 1 с трубкой 8 в его дне. В эту латунную трубку
8 вставлена отполированная платиновая трубка. Резервуар 1 помещают во внешний
цилиндрический сосуд 2, являющийся жидкостной баней. Резервуар 1 закрывается
крышкой с двумя отверстиями. В одно отверстие вставляется термометр 4, а в
другое — стержень 6, с помощью которого запирается и открывается выходное
отверстие 3 в отполированном дне резервуара 1.

Внутри резервуара на
равном расстоянии от дна прикреплены три заостренных и изогнутых под прямым
углом штифта 5. Эти штифты служат указателями уровня нефтепродукта, заливаемого
в вискозиметр. По ним же судят об установке прибора в горизонтальном положении.
Во внешнем сосуде 2 укреплена мешалка 7. Весь прибор устанавливается на
треножнике 10, на двух ножках которого имеются установочные винты 9. Прибор
снабжен электрообогревом.

Для измерения объема
вытекающей из вискозиметра жидкости к прибору прилагается измерительная колба
объемом 200 мл, специальный термометр, градуированный в рабочем положении, с
поправкой на выступающий столбик ртути.

Рисунок 2 «Вискозиметр для
определения условной вязкости»

1-резервуар, 2-цилиндрический
сосуд, 3-выходное отверстие, 4-термометр, 5-мерники, 6-металлический стержень,
7-мешалка, 8-латунная трубка, 9-установочные винты, 10-треножник.

Внутренний резервуар вискозиметра и
сточную трубку промыть легким бензином и высушить воздухом, закрыть выходное
отверстие металлическим стержнем;

– включить вискозиметр,
на блоке управления установить в бане температуру 55^оС
(теплоноситель – раствор глицерина с водой);

– испытуемый
нефтепродукт налить во внутренний резервуар вискозиметра в таком количестве,
чтобы уровень его был несколько выше остриев штифтов;

– закрыть вискозиметр
крышкой, а под сточную трубку подставить чистую сухую измерительную колбу, вставить
термометр, включить мешалку;

– выдержать
нефтепродукт, пока он не нагреется до 50^оС;

– после достижения
требуемой температуры выключить мешалку, быстро приподнять металлический
стержень из прибора и одновременно включить секундомер;

– когда нефтепродукт в
измерительной колбе дойдет точно до метки, соответствующей 200мл (пена в
расчет не принимается), секундомер остановить и отсчитать время истечения 200мл
нефтепродукта с точностью до 0,2с. Допускаемые расхождения между двумя
параллельными определениями не должны превышать при времени истечения до 250с
— 1с, до 500с — 3с, до 1000с — 5с.

– вычислить условную
вязкость ВУt испытуемого
нефтепродукта при температуре t (в условных градусах) по формуле:

где τ_t — время истечения из вискозиметра
200мл испытуемого нефтепродукта при температуре испытания t, с; — водное число вискозиметра, с.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что такое динамическая вязкость?

2. Что такое кинематическая вязкость?

3. Что такое условная вязкость?

4. Какое влияние оказывает температура на вязкость?

5. От чего зависит прокачиваемость масел?

6. от чего зависят вязкостно-температурные свойства нефтепродуктов?

Источник

Вязкость является важнейшей физической константой, характеризующей эксплуатационные свойства котельных и дизельных топлив, нефтяных масел, ряда других нефтепродуктов. По значению вязкости судят о возможности распыления и прокачиваемости нефти и нефтепродуктов.

Различают динамическую, кинематическую, условную и эффективную (структурную) вязкость.

Динамической (абсолютной) вязкостью [μ], или внутренним трением, называют свойства реальных жидкостей оказывать сопротивление сдвигающим касательным усилиям. Очевидно, это свойство проявляется при движении жидкости. Динамическая вязкость в системе СИ измеряется в [Н·с/м2].

Это сопротивление, которое оказывает жидкость при относительном перемещении двух ее слоев поверхностью 1 м2, находящихся на расстоянии 1 м друг от друга и перемещающихся под действием внешней силы в 1 Н со скоростью 1 м/с. Учитывая, что 1 Н/м2 = 1 Па, динамическую вязкость часто выражают в [Па·с] или [мПа·с].

В системе СГС (CGS) размерность динамической вязкости — [дин·с/м2]. Эта единица называется пуазом (1 П = 0,1 Па·с).

Переводные множители для расчета динамической [μ] вязкости.

Единицы	Микропуаз (мкП)	Сантипуаз (сП)	Пуаз ([г/см·с])	Па·с ([кг/м·с])	кг/(м·ч)	кг·с/м2
Микропуаз (мкП)	1	10-4	10-6	107	3,6·10-4	1,02·10-8
Сантипуаз (сП)	104	1	10-2	10-3	3,6	1,02·10-4
Пуаз ([г/см·с])	106	102	1	103	3,6·102	1,02·10-2
Па·с ([кг/м·с])	107	103	10	13	3,6·103	1,02·10-1
кг/(м·ч)	2,78·103	2,78·10-1	2,78·10-3	2,78·10-4	1	2,84·10-3
кг·с/м2	9,81·107	9,81·103	9,81·102	9,81·101	3,53·104	1

Кинематической вязкостью [ν] называется величина, равная отношению динамической вязкости жидкости [μ] к ее плотности [ρ] при той же температуре: ν = μ/ρ.

Единицей кинематической вязкости является [м2/с] — кинематическая вязкость такой жидкости, динамическая вязкость которой равна 1 Н·с/м2 и плотность 1 кг/м3 (Н = кг·м/с2). В системе СГС (CGS) кинематическая вязкость выражается в [см2/с].

Эта единица называется стоксом (1 Ст = 10-4 м2/с; 1 сСт = 1 мм2/с).

Переводные множители для расчета кинематической [ν] вязкости.

Единицы	мм2/с (сСт)	см2/с (Ст)	м2/с	м2/ч
мм2/с (сСт)	1	10-2	10-6	3,6·10-3
см2/с (Ст)	102	1	10-4	0,36
м2/с	106	104	1	3,6·103
м2/ч	2,78·102	2,78	2,78·104	1

Нефти и нефтепродукты часто характеризуются условной вязкостью, за которую принимается отношение времени истечения через калиброванное отверстие стандартного вискозиметра 200 мл нефтепродукта при определенной температуре [t] ко времени истечения 200 мл дистиллированной воды при температуре 20°С. Условная вязкость при температуре [t] обозначается знаком ВУ, и выражается числом условных градусов.

Условная вязкость измеряется в градусах ВУ (°ВУ) (если испытание проводится в стандартном вискозиметре по ГОСТ 6258-85), секундах Сейболта и секундах Редвуда (если испытание проводится на вискозиметрах Сейболта и Редвуда).
Перевести вязкость из одной системы в другую можно при помощи номограммы.
В нефтяных дисперсных системах в определенных условиях в отличие от ньютоновских жидкостей вязкость является переменной величиной, зависящей от градиента скорости сдвига. В этих случаях нефти и нефтепродукты характеризуются эффективной или структурной вязкостью:

Для углеводородов вязкость существенно зависит от их химического состава: она повышается с увеличением молекулярной массы и температуры кипения. Наличие боковых разветвлений в молекулах алканов и нафтенов и увеличение числа циклов также повышают вязкость. Для различных групп углеводородов вязкость растет в ряду алканы — арены — цикланы.

Для определения вязкости используют специальные стандартные приборы — вискозиметры, различающиеся по принципу действия.

Кинематическая вязкость определяется для относительно маловязких светлых нефтепродуктов и масел с помощью капиллярных вискозиметров, действие которых основано на текучести жидкости через капилляр по ГОСТ 33-2000 и ГОСТ 1929-87 (вискозиметр типа ВПЖ, Пинкевича и др.).

Для вязких нефтепродуктов измеряется условная вязкость в вискозиметрах типа ВУ, Энглера и др. Истечение жидкости в этих вискозиметрах происходит через калиброванное отверстие по ГОСТ 6258-85.

Между величинами условной °ВУ и кинематической вязкости существует эмпирическая зависимость:

Вязкость наиболее вязких, структурированных нефтепродуктов определяется на ротационном вискозиметре по ГОСТ 1929-87. Метод основан на измерении усилия, необходимого для вращения внутреннего цилиндра относительно наружного при заполнении пространства между ними испытуемой жидкостью при температуре t.

Кроме стандартных методов определения вязкости иногда в исследовательских работах используются нестандартные методы, основанные на измерении вязкости по времени падения калибровочного шарика между метками или по времени затухания колебаний твердого тела в испытуемой жидкости (вискозиметры Гепплера, Гурвича и др.).

Во всех описанных стандартных методах вязкость определяют при строго постоянной температуре, поскольку с ее изменением вязкость существенно меняется.

Зависимость вязкости от температуры

Зависимость вязкости нефтепродуктов от температуры является очень важной характеристикой как в технологии переработки нефти (перекачка, теплообмен, отстой и т. д.), так и при применении товарных нефтепродуктов (слив, перекачка, фильтрование, смазка трущихся поверхностей и т. д.).

С понижением температуры вязкость их возрастает. На рисунке приведены кривые изменения вязкости в зависимости от температуры для различных смазочных масел.

Общим для всех образцов масел является наличие областей температур, в которых наступает резкое повышение вязкости.

Существует много различных формул для расчета вязкости в зависимости от температуры, но наиболее употребляемой является эмпирическая формула Вальтера:

Дважды логарифмируя это выражение, получаем:

По данному уравнению Е. Г. Семенидо была составлена номограмма на оси абсцисс которой для удобства пользования отложена температура, а на оси ординат — вязкость.

По номограмме можно найти вязкость нефтепродукта при любой заданной температуре, если известна его вязкость при двух других температурах. В этом случае значение известных вязкостей соединяют прямой и продолжают ее до пересечения с линией температуры. Точка пересечения с ней отвечает искомой вязкости. Номограмма пригодна для определения вязкости всех видов жидких нефтепродуктов.

Для нефтяных смазочных масел очень важно при эксплуатации, чтобы вязкость как можно меньше зависела от температуры, поскольку это обеспечивает хорошие смазывающие свойства масла в широком интервале температур, т. е. в соответствии с формулой Вальтера это означает, что для смазочных масел, чем ниже коэффициент В, тем выше качество масла.

Это свойство масел называется индексом вязкости, который является функцией химического состава масла. Для различных углеводородов по-разному меняется вязкость от температуры. Наиболее крутая зависимость (большая величина В) для ароматических углеводородов, а наименьшая — для алканов. Нафтеновые углеводороды в этом отношении близки к алканам.

Существуют различные методы определения индекса вязкости (ИВ).
В России ИВ определяют по двум значениям кинематической вязкости при 50 и 100°С (или при 40 и 100°С — по специальной таблице Госкомитета стандартов).
При паспортизации масел ИВ рассчитывают по ГОСТ 25371-97, который предусматривает определение этой величины по вязкости при 40 и 100°С. По этому методу согласно ГОСТ (для масел с ИВ меньше 100) индекс вязкости определяется формулой:

Для всех масел с ν100 < 70 мм2/с вязкости (ν, ν1 и ν3) определяют по таблице ГОСТ 25371-97 на основе ν40 и ν100 данного масла. Если масло более вязкое (ν100 > 70 мм2/с), то величины, входящие в формулу, определяют по специальным формулам, приведенным в стандарте.

Значительно проще определять индекс вязкости по номограммам.

Еще более удобная номограмма для нахождения индекса вязкости разработана Г. В. Виноградовым. Определение ИВ сводится к соединению прямыми линиями известных величин вязкости при двух температурах. Точка пересечения этих линий соответствует искомому индексу вязкости.

Индекс вязкости — общепринятая величина, входящая в стандарты на масла во всех странах мира. Недостатком показателя индекса вязкости является то, что он характеризует поведение масла лишь в интервале температур от 37,8 до 98,8°С.

Многими исследователями было подмечено, что плотность и вязкость смазочных масел до некоторой степени отражают их углеводородный состав. Был предложен соответствующий показатель, связывающий плотность и вязкость масел и названный вязкостно-массовой константой (ВМК). Вязкостно-массовая константа может быть вычислена по формуле Ю. А. Пинкевича:

В зависимости от химического состава масла ВМК его может быть от 0,75 до 0,90, причем, чем выше ВМК масла, тем ниже его индекс вязкости.

В области низких температур смазочные масла приобретают структуру, которая характеризуется пределом текучести, пластичности, тиксотропностью или аномалией вязкости, свойственными дисперсным системам.

Результаты определения вязкости таких масел зависят от их предварительного механического перемешивания, а также от скорости истечения или от обоих факторов одновременно.

Структурированные масла, так же как и другие структурированные нефтяные системы, не подчиняются закону течения ньютоновских жидкостей, согласно которому изменение вязкости должно зависеть только от температуры.

Масло с неразрушенной структурой имеет значительно большую вязкость, чем после ее разрушения. Если понизить вязкость такого масла путем разрушения структуры, то в спокойном состоянии эта структура восстановится и вязкость примет первоначальное значение. Способность системы самопроизвольно восстанавливать свою структуру называется тиксотропией.

С увеличением скорости течения, точнее градиента скорости (участок кривой 1), структура разрушается, в связи с чем вязкость вещества снижается и доходит до определенного минимума.

Этот минимум вязкости сохраняется на одном уровне и при последующем возрастании градиента скорости (участок 2) до появления турбулентного потока, после чего вязкость вновь нарастает (участок 3).

Зависимость вязкости от давления

Вязкость жидкостей, в том числе и нефтепродуктов, зависит от внешнего давления. Изменение вязкости масел с повышением давления имеет большое практическое значение, так как в некоторых узлах трения могут возникать высокие давления.

Зависимость вязкости от давления для некоторых масел иллюстрируется кривыми, вязкость масел с повышением давления изменяется по параболе. При давлении Р она может быть выражена формулой:

В нефтяных маслах меньше всего с повышением давления изменяется вязкость парафиновых углеводородов и несколько больше нафтеновых и ароматических. Вязкость высоковязких нефтепродуктов с увеличением давления повышается больше, чем вязкость маловязких. Чем выше температура, тем меньше изменяется вязкость с повышением давления.

При давлениях порядка 500 — 1000 МПа вязкость масел возрастает настолько, что они теряют свойства жидкости и превращаются в пластичную массу.

Для определения вязкости нефтепродуктов при высоком давлении Д.Э.Мапстон предложил формулу:

На основе этого уравнения Д.Э.Мапстоном разработана номограмма, при пользовании которой известные величины, например ν0 и Р, соединяют прямой линией и отсчет получают на третьей шкале.

Вязкость смесей

При компаундировании масел часто приходится определять вязкость смесей. Как показали опыты, аддитивность свойств проявляется лишь в смесях двух весьма близких по вязкости компонентов.

При большой разности вязкостей смешиваемых нефтепродуктов, как правило, вязкость меньше, чем вычисленная по правилу смешения.

Приближенно вязкость смеси масел можно рассчитать, если заменить вязкости компонентов их обратной величиной — подвижностью (текучестью) ψсм:

Для определения вязкости смесей можно также пользоваться различными номограммами. Наибольшее применение нашли номограмма ASTM и вискозиграмма Молина-Гурвича. Номограмма ASTM базируется на формуле Вальтера.

Номограмма Молина-Гуревича составлена на основании экспериментально найденных вязкостей смеси масел А и В, из которых А обладает вязкостью °ВУ20 = 1,5, а В — вязкостью °ВУ20 = 60. Оба масла смешивались в разных соотношениях от 0 до 100% (об.

), и вязкость смесей устанавливалась экспериментально. На номограмме нанесены значения вязкости в уел. ед. и в мм2/с.

Вязкость газов и нефтяных паров

Вязкость углеводородных газов и нефтяных паров подчиняется иным, чем для жидкостей, закономерностям. С повышением температуры вязкость газов возрастает. Эта закономерность удовлетворительно описывается формулой Сазерленда:

или Фроста

Для приближенных расчетов принимаем, что С = 1,22·Ткип. Более точные значения С и m.

Для расчета вязкости индивидуальных углеводородных газов применяется формула:

Вязкость газов, нефтяных паров можно определить по графическим зависимостям:

Вязкость природных газов известной молекулярной массы или относительной плотности (по воздуху) при атмосферном давлении и заданной температуре может быть определена по кривым, представленным на рисунке.

Как видно из рисунка, с повышением относительной плотности и понижением температуры вязкость газа уменьшается.

Вязкость газов мало зависит от давления в области до 5-6 МПа. При более высоких давлениях она растет и при давлении около 100 МПа увеличивается в 2-3 раза по сравнению с вязкостью при атмосферном давлении. Для определения вязкости при повышенных давлениях пользуются эмпирическими графиками.

Источник: http://proofoil.ru/Oilchemistry/phisycschemicalproperty4.html

Условная вязкость

Данный калькулятор позволяет перевести условную вязкость (УВ) в кинематическую онлайн.
Перевод кинематической вязкости в условную (УВ)
Если в дальнейшем будет необходима динамическая вязкость воспользуйтесь калькулятором перевода кинематической вязкости в динамическую.

Метод определения условной вязкости

Необходимость использования и расчета условной вязкости появилась в связи с потребностью быстрого определения вязкости, как правило, довольно вязких веществ при помощи простых в использовании ручных вискозиметров.

Вискозиметр представляет собой простейшее устройство в виде воронки с отверстием определенного диаметра на длинной ручке.
Держа вискозиметр за ручку, необходимо зачерпнуть воронкой необходимое количество жидкости (200 мл) и засечь время истечения жидкости из воронки через отверстие снизу.

Таким образом, чем меньше диаметр отверстия, через которое истекает жидкость и чем дольше времени занимает этот процесс, тем меньше погрешность при определении условной вязкости.

Соотношение времени истечения 200 мл для определяемой жидкости ко времени истечения этого же количества эталонной жидкости называется условной вязкостью. Эталонной жидкостью является дистиллированная вода при температуре 20 °С.
Единицы измерения условной вязкости — условные градусы (°ВУ).

Условная вязкость нефтепродуктов

При определении вязкости нефти и нефтепродуктов используют условную вязкость. Это обусловлено простотой методики определения УВ, а также высокой степенью вязкости нефтепродуктов.
Условная вязкость вязких нефтепродуктов измеряют в вискозиметрах типа ВУ, Энглера и др. согласно методике ГОСТ 6258-85.

Вязкость углеводородов зависит от их строения и химического состава. Увеличение «веса» углеводородов то, есть молекулярной массы и, соответственно, их температуры кипения, указывает на увеличение вязкости таких нефтепродуктов.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Коррозия оборудования

Определение условной вязкости мазута

Для определения условной вязкости мазута используют вискозиметр типа ВУ по методике ГОСТ 6258 — 52.
Значение цифр мазута марки М соответствует приблизительному значению его кинематической вязкости.

Виды вискозиметров

Источник: http://proNPZ.ru/neft/uslovnaya-vyazkost.html

Определение вязкости нефтепродуктов

Вязкость нефтепродуктов и нефти: методы определения

Вязкость – это важный показатель качества, на который часто проводят анализ в нефтехимических лабораториях. Ее вы найдете в паспорте качества дизельного топлива, осветительного и авиационного керосина, смазочных масел и других нефтепродуктов. Вязкость жидких и газообразных веществ определяют специальными приборами – вискозиметрами.

Что это такое?
Вязкость описывает величину внутреннего трения или, если по-другому, способность исследуемого вещества сопротивляться перемещению при движении.
Почему это важно?

Эта характеристика влияет на то, как топливо будет прокачиваться по топливным системам и трубам. Также по вязкости нефти можно сделать предположение о ее составе: чем более вязкое вещество, тем больше в нем тяжелых углеводородных фракций, а значит, работать с ним будет тяжело.

Какой стандарт регулирует методы определения вязкости нефтепродуктов?

Нужно определить динамическую и кинематическую вязкости? Обратитесь к ГОСТу 33-2000, там есть вся необходимая информация.

Кинематическая вязкость нефти и нефтепродуктов

Часто свойства нефтепродуктов оценивают по их кинематической вязкости или коэффициенту внутреннего трения. Получают эту величину в лаборатории: полученное время истечения вещества при заданной температуре умножают на постоянную вискозиметра. Эта характеристика измеряется в квадратных метрах на секунду или стоксах. По этому параметру обязательно исследуют дизельное топливо и смазочное масло.

Динамическая вязкость

Это отношение касательного напряжения к градиенту его скорости. Измеряется в Паскаль – секундах, также может измеряться в пуазах. Рассчитывается из кинематической вязкости по формуле после лабораторных исследований: истечения вещества через вискозиметр.

Приборы для анализа вязкости от ЗАО «БМЦ»

Наша компания изготавливает нефтехимическое лабораторное оборудование уже более 20 лет. Приборы ЗАО «БМЦ» работают на заводах, нефтебазах и других объектах в России, Украине, Казахстане и, конечно, Беларуси.

В нашем ассортименте − Термостат А2М, который работает в соответствии с ГОСТ 33-2000. Устройство прошло испытания на гос.уровне и сертификацию.

Наши специалисты проведут пусковые и наладочные работы устройства, дадут консультацию по его использованию: ваши показатели всегда будут точными!

Источник: http://bmc.by/news/vyazkost-nefteproduktov-i-nefti-metody-opredeleniya.html

ПОИСК

Вязкость кинематическая Нефтепродукты Измерение времени истечения определенного объема испытуемой жидкости под влиянием силы тяжести с помощью вискозиметров различных типов 33-82 г [c.44]

Рис. XI. 34. Британский Рис. XI. 35. Капилляр-стандартный капилляр- ный вискозиметр Ли. иый вискозиметр для измерения вязкости темных нефтепродуктов.

Вязкость нефти и нефтепродуктов: методы и средства определения

Измерения кинематической вязкости темных нефтепродуктов (отработанных, регенерированных масел, мазутов и подобных им продуктов) могут быть осуществлены капиллярным методом после предварительной подготовки проб. Чтобы получить представительную пробу для анализа, образец нагревают до 50 С, вращая и встряхивая. Затем его помещают на 30 минут в закрытом контейнере в кипящую воду. После этого, хорошо перемешав образец, заполняют вискозиметр, помещенный в термостатную ванну, используя фильтр с ячейками 75 мк. Измерения вязкости производят не ранее, Чем через 1 час выдержки вискозиметра в термостатной ванне. [c.248]

В случае измерения вязкости жидких нефтепродуктов, вначале на камеру надевают гайку 5 и прикрепляют к камере гайкой 2 капилляр, после чего в камеру заливают испытуемый нефтепродукт. [c.202]

В термостате устанавливают температуру, необходимую для измерения вязкости испытуемого нефтепродукта. [c.219]

Настоящий стандарт устанавливает метод определения эффективной вязкости пластичных смазок и динамической вязкости жидких нефтепродуктов, имеющих вязкость от 1 до б-Ю Па-с.

Для научно-исследовательских целей и квалификационных испытаний возможно измерение вязкости в интервале от 1 до З-Ю Па-с. Температурные пределы измерения вязкости от минус 60 до плюс 130° С.

Для пластичных смазок рекомендуется нормировать вязкость при 10 с- . [c.229]

Международный стандарт ИСО 3104 устанавливает метод определения кинематической вязкости жидких нефтепродуктов как прозрачных, так и непрозрачных путем измерения времени протекания объема жидкости под действием силы тяжести через калиброванный стеклянный капиллярный вискозиметр. Значение динамической вязкости может быть получено умножением измеренной кинематической вязкости на плотность жидкости. [c.267]

В целях сокращения трудоемких процессов и увеличения срока службы стеклянных вискозиметров СКВ АНН предложен полуавтоматический прибор ВЛК-1 для измерения кинематической вязкости прозрачных нефтепродуктов, имеющих температуру застывания не выше 15 °С.

В этом приборе два стеклянных вискозиметра ВПЖ-1 (ГОСТ 33—66) с нужным диаметром капилляра укрепляются в специальном термостате, передняя стенка которого выполнена из прозрачного материала. Термостат снабжен блоком регулирования температуры, мешалкой, холодильником и термометром. Вискозиметры промывают анализируемым нефтепродуктом, не вынимая их из термостата.

Искомое время истечения нефтепродукта через капилляры вискозиметров отсчитывается автоматически в блоке отсчета времени. [c.192]

Конструктивная особенность вискозиметра Уббелоде дает возможность непосредственного измерения динамической вязкости, что невозможно при пользовании вискозиметрами типа Оствальда (см. ниже), так как в последних истечение совершается под напором жидкости и поэтому время истечения, а следовательно, и определяемая величина вязкости будут зависеть от плотности исследуемого нефтепродукта при температуре определения. [c.295]

Испытание проводят с одной загрузкой, измеряя время истечения нефтепродукта не менее четырех раз при этом принимают во внимание только те результаты измерения времени, которые отличаются от среднего арифметического не более чем на 0,5%, если вязкость определяют при температуре до —30° включительно, и на 2,5%, если вязкость определяют при температуре ниже —30°. [c.305]

В этих счетчиках использованы различные технические решения, направленные на улучшение конструкции и метрологических характеристик — линейности градуировочной характеристики, расширение диапазона измерений, уменьшение влияния вязкости, совершенствование вторичных приборов на базе достижений электроники и т. д.

Импортные счетчики выгодно отличаются высоким качеством изготовления и надежностью. Кроме того, фирмы разработали целый набор различных электронных приборов, которые позволяют компоновать системы для выполнения любых задач в области учета нефти и нефтепродуктов.

Поэтому многие потребители в России предпочитают использовать счетчики и системы зарубежных фирм, несмотря на их высокую стоимость. [c.51]

Массовые расходомеры (называемые в России массомерами) предназначены для прямого измерения массы продуктов в динамике. Они появились в 70-х годах, непрерывно совершенствовались и стали одним из прогрессивных средств измерений массы самых разнообразных продуктов.

В России применение массовых расходомеров для учета нефти и нефтепродуктов началось в 90-х годах.

Практика применения выявила ряд несомненных преимуществ массомеров прямое измерение массы, высокая точность измерения, отсутствие влияния свойств жидкости — вязкости, плотности, высокая надежность, отсутствие движущихся частей и малые затраты на обслуживание. [c.52]

Наиболее эффективными являются первый и второй способы. Для этого все систематические погрешности метода и средств измерений должны быть исследованы и исключены путем введения поправок, чтобы получить исправленные результаты измерений.

Такие исследования проводятся в процессах разработки, испытаний, и частично — поверки средств измерений.

Так, при измерении массы нефти и нефтепродуктов систематические погрешности исключаются в электронных преобразователях введением поправок, учитывающих влияние температуры, давления, вязкости и других факторов. [c.78]

Источник: https://www.chem21.info/info/376966/

16. Вязкость нефтей и нефтепродуктов

16. Вязкость нефтей и нефтепродуктов.

Одной из наиболее характерных особенностей жидкостей является способность изменять свою форму, под действием внешних сил. Это свойство жидкости объясняется скольжением ее молекул относительно друг друга.

Одна и та же сила создает в разных жидкостях разные скорости перемещения слоев, отстоящих один от другого на одинаковые расстояния. Однако способность молекул к скольжению не бесконечно, велика, поэтому Ньютон рассматривает вязкость как «недостаток скольжения».

Обычно вязкостью или внутренним трением называют свойство жидкости сопротивляться взаимному перемещению ее частиц, вызываемому действием приложенной к жидкости силы.

Явление внутреннего трения в жидкости с ее вязкостью было связано Ньютоном известной формулой

(1.10)

где — напряжение внутреннего трения; dv/dR — градиент скорости по радиусу трубы или относительное изменение скорости по направлению, перпендикулярному к направлению течения, т.е.

приращением скорости на единицу длины нормали; r — коэффициент (касательное усилие на единицу площади, приложенное к слоям жидкости, отстоящим друг от друга на расстоянии, равном единице длины, при единичной разности скоростей между ними).

Внутреннее трение, характеризуемое величиной немецкий ученый М. Якоб в 1928 году предложил называть динамической вязкостью. В технической литературе за утвердилось наименование абсолютной вязкости, так как эта величина выражается в абсолютных единицах.

Однако в абсолютных единицах, можно выражать также и единицы кинематической и удельной вязкости.

Термин «динамическая вязкость» соответствует физическому смыслу , так как согласно учению о вязкости входит в уравнение, связывающее силу внутреннего трения с изменением скорости на единицу расстояния, перпендикулярного к плоскости движущейся жидкости.

Впервые же динамическая вязкость была выведена врачом Пуазейлем в 1842 г, при изучении процессов циркуляции крови в кровеносных сосудах. Пуазейль применил для своих опытов очень узкие капилляры (диаметром 0,03-0,14 мм), т.е. он имел дело с потоком жидкости, движение которого было прямолинейно послойным (ламинарным).

Вместе с тем исследователи, работавшие до Пуазейля, изучали закономерность истечения жидкости в более широких капиллярах, т.е. имели дело с возникающим турбулентным (вихревым) истечением жидкости.

Проведя серию опытов с капиллярами, соединенными с шарообразным резервуаром, через которые под действием сжатого воздуха пропускался некоторый объем, жидкости» определенный отметками, сделанными сверху и снизу резервуара, Пуазейль пришел к следующим выводам: 1) количество жидкости, вытекающее в единицу времени, пропорционально давлению при условии, что длина трубки превышает некоторый минимум, возрастающий с увеличением радиус. 2) количество жидкости, вытекающее в единицу времени, обратно пропорционально длине трубки и прямо пропорционально четвертой степени радиуса.

Формула Пуазейля в современной редакции выглядит следующим образом:
где — коэффициент внутреннего трения (динамическая вязкость); Р — давление, при котором происходило истечение жидкости; — время истечения жидкости в объёме V, L -длина капилляра; r — радиус капилляра.

Единицей динамической вязкости является сила, необходимая для поддержания разности скоростей, равной 1 м/с, между двумя параллельными слоями жидкости площадью 1 м2 находящимися друг от друга на расстояний 1м, т.е. единицей измерения динамической вязкости в системе СИ является

Н • с/м2 или Па -с.

Единица динамической вязкости, выраженная в физической системе измерения СГС, в честь Пуазейля называется Пуазом, т.е.

за единицу динамической вязкости принимают сопротивление, которое оказывает жидкость при относительном перемещении двух ее слоев площадью 1 см2, отстоящих друг от друга на, 1 см, под влиянием: внешней силы в 1 дн при скорости перемещения в 1см 1с. Динамическую вязкость при температуре t обозначают

Приближенное совпадение численного значения динамической вязкости воды при 20°С с 1 санти Пуазом (сП) дало повод Бингаму предложить построить систему единиц -вязкости, в которой исходной единицей является динамическая вязкость воды при 20°С, принимаемая по Бингаму за 3 сП (точнее воды равна 1,0087 сП).

Таким образом, для большинства практических измерений с достаточной точностью можно считать, что г|2о воды соответствует 1 сП.

Это представляет большое удобство в практической вискозиметрии, для которой большое значение имеют жидкости с постоянными физико — химическими константами, имеющие точно известную вязкость при данной температуре.

Из числа относительных обозначений наибольшим распространением пользуется так называемая удельнаявязкость, показывающая, во сколько раз динамическая вязкость, данной жидкости больше или меньше динамической вязкости воды при какой — то условно выбранной температуре. Таким образом, удельная вязкость представляет собой отвлеченное число.

Величина, обратная динамической вязкости, носит названиетекучести и обозначается знаком Т.

Жидкости, подчиняющиеся линейному закону течения Ньютона, называются ньютоновскими, представляют индивидуальные вещества либо молекулярно — дисперсные смеси или растворы, внутреннее трение (вязкость) которых при данных температуре и давлении является постоянным физическим свойством. Вязкость не зависит от условий определения и скорости перемещения частиц (течения), если не создается условий для турбулентного движения.

Однако для коллоидных растворов внутреннее трение значительно изменяется при различных условиях потока, в частности при изменении скорости течения. Аномальное внутреннее трение коллоидных систем принято называтьструктурной вязкостью.

В этом случае частицами, которые перемещаются относительно друг друга в потоке, являются не молекулы, как в нормальных жидкостях, а коллоидные мицеллы, способные дробиться и деформироваться при увеличении скорости или изменении условий потока, в результате чего измеряемое внутреннее трение уменьшается (либо, наоборот, увеличивается). Большинство жидких нефтепродуктов не выявляет признаков структурной вязкости в широком температурном интервале. Хотя они и представляют собой относительно сложные, ассоциированные жидкости, они не обладают коллоидной структурой, признаки которой обнаруживаются для жидких нефтепродуктов. Лишь при низких температурах, приближающихся к температурам потери текучести.

В зависимости от температуры, при которой происходит перекачка, одна и та же жидкость может быть и ньютоновской в области высоких температур и неньютоновской в области низких температур. Неньютоновские жидкости могут быть разделены на пластичные, псевдопласточные и дилатантные.

В пластических жидкостях наряду с вязкостью проявляются так же пластические свойства, заключающиеся в наличии некоторого предельного напряжения сдвига то, после достижения, которого только и возникает «текучесть» среды.

Поведение пластических жидкостей объясняется наличием в них пространственной структуры, достаточно прочной, чтобы сопротивляться любому напряжению, не превосходящему то.

Если напряжение превышает то, то структура полностью разрушается и жидкость выдает себя как обычная ньютоновская, при напряжении, равном (t=tq/ Течение пластичных жидкостей подчиняется уравнению Шведова – Бенгама

Это уравнение после полученного деления на dv/dR можно представить в виде
(1.11)
где — эффективная или кажущаяся вязкость; — истинная вязкость; структурная составляющая эффективная вязкость.
Псевдопластичные жидкости не обнаруживают начального напряжения сдвига и для жидкостей справедлива независимость вида
(1.12)

где k и п— постоянные величины для данной жидкости. Характерным для псевдопластичных жидкостей является то, что всегда меньше единицы.

Дилатантные жидкости, сходны с псевдопластическими тем, что в них тоже нет начального напряжения сдвига. Течение этих жидкостей также подчиняется степенному закону (1.12), но показатель превышает единицу.

У многих жидкостей зависимость между напряжением и градиентом скорости изменяется во времени и поэтому не может быть выражена простыми формулами.
Жидкости, обладающие свойством, изотермического самопроизвольного увеличения прочности структуры во времени и восстановления структуры после ее разрушения, называются парафинистые нефти. При технических расчетах, а также при контроле качества нефтей и нефтепродуктов широкое распространение получил коэффициент кинематической вязкости, который представляет собой отношение коэффициента динамической вязкости и к плотности жидкости при той же температуре
(1.13)

В физической системе единиц широкое применение имеет единица кинематической вязкости в см»/с (Стоке — Ст.

) и мм2/с (сантиСтокс — сСт), Таким образом, 1 Cm представляет собой вязкость жидкости, плотность которой равна 1г/1м/г и сила сопротивления которой взаимному перемещению двух слоев жидкости площадью 1 см2, находящихся на расстоянии 1 см один от другого и перемещающихся один относительна другого со скоростью 1 см/с, равна 1 дн.

Вязкость нефтей и нефтепродуктов зависит от температуры, увеличиваясь с ее понижением. Для выражения зависимости вязкости от температуры предложено много различных формул. Наибольшее применение для практических расчетов подучила формула Рейнольдса- Филонова

V=V*е-u(Т-Тж (1.14)
(1.15)
где U — коэффициент крутизны вискограммы, 1/К; v*,v — кинематическая вязкость при известной температуре Тж и при температуре Т; е — основание натурального логарифма.
Для нахождения коэффициента крутизны вискограммы для данного продукта достаточно знать значения вязкостей при двух температурах T1 и Т2

Динамическая и кинематическая вязкости — это вполне определенные физические характеристики, которые, как и все другие величины, выражены в абсолютных единицах и могут быть подставлены в те или другие расчетные формулы. В случаях, когда вязкость применяется не как расчетная величина, а как практическая характеристика нефтепродукта, ее принято выражать не в абсолютных, а в относительных, или условных, единицах.

Подобный способ выражения вязкости является результатом неправильного представления о том, что определение динамической и кинематической вязкостей отличается сложностью, и применения на практике упрощённых технических приборов, дающих показания в условных единицах вязкости.

Неудобство всех условных, или относительных, единиц вязкости заключается в том, что вязкость, выраженная в этих единицах, не представляет собой физической характеристики нефтепродукта, так как она зависит от способа определения, конструкции прибора и других условий.

Из числа относительных обозначений наибольшим распространением пользуется так называемая удельная вязкость.

В различных странах в зависимости от выбора стандартных аппаратов для определения условной вязкости приняты различные условные единицы вязкости.

Для пересчета в абсолютные единицы существуют эмпирические формулы; однако все эти формулы носят лишь приближенный характер, а некоторые из них просто неточны.

Поэтому, если необходимо определить вязкость нефтепродукта в абсолютных единицах, следует определять ее непосредственно и только в крайних случаях прибегать к пересчету. Условную вязкость выражают условными единицами: градусами или секундами.

Эти единицы обычно представляют собой либо отношение времени истечения определенного объема исследуемого продукта при данной температуре ко времени истечения такого же объема стандартной жидкости при определенно установленной температуре, либо просто время истечения определенного объема испытуемой жидкости.

Как сказано выше, вязкость характеризует свойство данной жидкости оказывать сопротивление при перемещении одной части жидкости относительно другой. Такое сопротивление наблюдается как при движении жидкости относительно какого-либо тела, так и при движении какого-либо тела в жидкости.

Оба эти случая дают принципиальную возможность измерения вязкости различными способами. Наиболее удобным способом измерения вязкости при движении жидкости относительно твердого тела является наблюдение над истечением исследуемых жидкостей из капиллярных трубок. Для расчета пользуются формулой Пуазейля.

Для расчета значений вязкости при движении каких-либо тел в жидкости может быть применен ряд формул, в которых учитываются характер движения и форма движущегося тела. Из этих формул наибольшее значение имеет приводимая ниже формула Стокса для расчета вязкости по скорости падения твердого шарика в жидкости.

Способы измерения вязкости, основанные на истечении жидкости из капиллярных трубок, широко распространены. Напротив, способы, построенные на принципе движения твердого тела определенной формы в вязкой жидкости, применяются сравнительно редко вследствие того, что даже для тел простейшей формы соответствующие уравнения движения получаются очень сложными.

Эти способы находят себе применение преимущественно в тех случаях, когда способы, основанные на втором принципе, т.е. на истечении жидкости из капилляров, практически неприменимы вследствие экспериментальных трудностей.

Вязкость нефти изменяется в широких пределах и зависит от ее состава, количества растворенного газа, примесей в некоторой степени, от давления, температуры, увеличиваясь с ее понижением.

Пересчет вязкости с одной температуры на другую связан с некоторыми особенностями и на практике иногда сопровождается ошибками. В справочной литературе обычно приводятся сведения о вязкости нефтей при весьма ограниченных условиях и значениях температур. Чаще всего это температуры 20 и 50°С или 50 или 1000С.

Нахождение коэффициента крутизны вискограммы позволяет определить вязкость только на интервале заданных температур. А вот интерполяция результатов вне заданных интервалов недопустима, особенно для высоковязких и парафинистых нефтей.

С уменьшением температуры ошибка расчетов может составлять 200-300%, а в ряде случаев расчет может быть связан с абсурдным результатом, поскольку многие нефти теряют текучесть при достаточно высоких температурах 20-25°С.

Вязкость нефти и нефтепродуктов в значительной степени влияет на фильтрационную способность их через различные конструкции резервуаров.

Светлые нефтепродукты (бензины, лигроины и керосины) и легкие фракции нефтей с малой вязкостью при нормальных эксплуатационных условиях (температуре и давлении) обладают высокой степенью просачиваемости через большинство неметаллических строительных материалов.

Светлые нефтепродукты просачиваются даже через сварные швы, не пропускающие воду и другие жидкости; на этом свойстве основано испытание сварных швов керосином. Темные нефтепродукты (котельное топливо, битумы и пр.

), смазочные масла и тяжелые нефти, имея более высокую вязкость, обладают малой фильтрационной способностью; иногда высоковязкие нефтепродукты своими отложениями уничтожают пористость стенок резервуара, делая его непроницаемым. Часто ошибочно полагают, что только вязкость определяет фильтрационное свойство вещества.

Например, керосины имеют большую вязкость, чем бензины, однако проницаемость керосина через поры металла больше, чем бензинов. Фильтрация зависит в значительной степени от поверхностного натяжения, электрических свойств жидкости, ее смачивающей способности и пр. Например, масло фильтруется через замшу, в то время как вода остается поверх ее.

Следует отметить, что молекула воды больше молекулы масла; вязкость воды также меньше вязкости масла, тем не менее, проникновение его больше воды. Сегодня все еще приходится констатировать недостаточную изученность природы явлений фильтрации нефтей и нефтепродуктов вообще, и влияние на нее вязкости, в частности. От вязкости зависят мощность подогрева устройств, эксплуатационный режим нефтепродуктопроводов, степень извлечения примесей и воды и т.д. Вязкость нефтей и нефтепродуктов не является аддитивным свойством, поэтому ее нельзя вычислить как среднее арифметическое.

Источник: https://studizba.com/lectures/107-himija/1426-neftehimija/26302-16-vjazkost-neftej-i-nefteproduktov.html

Определение кинематической и динамической вязкости нефти и нефтепродуктов

Вязкость – важный физико-химический параметр, используемый при подсчете запасов нефти, проектировании разработки нефтяных месторождений, выборе способа транспортировки и схемы переработки нефти, в химмотологии.

Динамическая вязкость(η) – это отношение действующего касательного напряжения к градиенту скорости при заданной температуре. Единица измерения динамической вязкости паскаль-секунда (Па×с). Величина, обратная динамической вязкости, называется текучестью.

В основе определения динамической вязкости путем измерения времени истечения жидкости через капиллярные трубки лежит формула Пуазейля:
η= π p r4 τ / 8 V L,
где p – давление, при котором происходит истечение жидкости из капилляра; r – радиус капилляра; τ – время истечения жидкости в вискозиметре; V – объем жидкости, протекающей через капилляр; L – длина капилляра.

Необходимость определения кинематической вязкости (ν) связана с тем, что для определения динамической вязкости (η) требуется источник постоянного давления (постоянно приложенное напряжение) на жидкость. Это условие предопределяет дополнительные технические трудности, сложность воспроизведения результатов и трудоемкость анализа.

Кинематическая вязкость (ν) – это отношение динамической вязкости жидкости к ее плотности при той же температуре:

ν = η /ρ.

Сущность метода определения кинематической вязкости заключается в замене постоянного давления (внешней силы) давлением столба жидкости, равным произведению высоты столба жидкости, плотности жидкости и ускорения силы тяжести. Эта замена привела к значительному упрощению и распространению метода определения кинематической вязкости в стеклянных капиллярных вискозиметрах.

Определение кинематической вязкости (ν) обязательно для товарных нефтепродуктов, как дизельные топлива и смазочные масла (ньютоновские жидкости).

Для определения динамической вязкости жидких нефтепродуктов, имеющих вязкость 1×10…6×10 Па×с, применяют автоматический капиллярный вискозиметр (ГОСТ 7163-84). Динамическую вязкость природных битумов, тяжелых нефтей и нефтепродуктов (неньютоновские жидкости) определяют в ротационных вискозиметрах.

Определение кинематической вязкости по ГОСТ 33-2000:

Приборы: вискозиметр стеклянный типа ВПЖТ, ВНЖТ или ВПЖ, ВНЖ; термостат; резиновая трубка; водоструйный насос или резиновая груша; секундомер.

Сущность метода заключается в измерении времени истечения определенного объема испытуемой жидкости под влиянием силы тяжести. Испытание проводят в капиллярных стеклянных вискозиметрах.

Для проведения анализа подбирают вискозиметр с таким диаметром капилляра, чтобы время истечения жидкости составляло не менее 200с. При этом используют вискозиметры типов ВПЖТ-1, ВПЖТ-2, ВНЖТ (ГОСТ 10028-81).

Допускается использование вискозиметров типов ВПЖ-1, ВПЖ-2, ВПЖ-4, ВНЖ (ГОСТ 10028-81). В лабораторной практике наиболее распространены вискозиметры Пинкевича типа ВПЖТ-4 и ВПЖТ-2.

Чистый сухой вискозиметр заполняют нефтью (нефтепродуктом). Для этого на отводную трубку надевают резиновую трубку.

Далее, зажав пальцем колено и перевернув вискозиметр, опускают колено в сосуд с нефтью (нефтепродуктом) и засасывают нефть (нефтепродукт) с помощью резиновой груши, водоструйного насоса или иным способом до метки М2, следя затем, чтобы в нефти (нефтепродукте) не образовались пузырьки воздуха. Вынимают вискозиметр из сосуда и быстро возвращают в нормальное положение.

Снимают с внешней стороны конца колена избыток нефти (нефтепродукта) и надевают на его конец резиновую трубку. Вискозиметр устанавливают в термостат (баню), так, чтобы расширение было ниже уровня воды. После выдержки в термостате не менее 15мин засасывают нефть (нефтепродукт) в колено, примерно до 1/3 высоты расширения.

Соединяют колено с атмосферой и определяют время перемещения мениска нефти (нефтепродукта) от метки М1 до М2 (с погрешностью не более 0,2с). Если результаты трех последовательных измерений не отличаются более чем на 0,2%, кинематическую вязкость (ν), мм2/с, вычисляют как среднее арифметическое по формуле:

ν= С τ,
где С – постоянная вискозиметра, мм2/с2; τ – среднее время истечения нефти (нефтепродукта) в вискозиметре, с.
Динамическую вязкость (η), мПа с, исследуемой нефти (нефтепродукта) вычисляют по формуле:
η = ν ρ,
где ν – кинематическая вязкость, мм2/с; ρ – плотность при той же температуре, при которой определялась вязкость, г/см3.
Определение вязкости непрозрачных нефтепродуктов:

Если жидкость настолько темна, что прохождение мениска через метку засечь невозможно, следует пользоваться вискозиметром ВНЖТ. Заполняют его следующим образом.

На отводную трубку надевают резиновую трубку.

Зажав пальцем колено и перевернув вискозиметр, опускают колено в сосуд с нефтью и засасывают ее с помощью резиновой груши до метки М4, следя за тем, чтобы в жидкости не образовались пузырьки воздуха.

В тот момент, когда уровень жидкости достигнет метки М4, вискозиметр вынимают из сосуда и быстро переворачивают в нормальное положение. Снимают с внешней стороны конца колена избыток нефти и надевают кусочек резиновой трубки длиной 8…15см с присоединенным закрытым краном или зажимом.

Затем открывают кран для заполнения жидкостью резервуара и вновь его закрывают, когда жидкость заполнит приблизительно ½ резервуара.

Вискозиметр устанавливают в термостат, после выдержки в нем в течение 20мин открывают колено и, пользуясь двумя секундомерами, измеряют время истечения жидкости от метки М1 до М2 и от метки М2 до метки М3.

По измеренному времени заполнения резервуара вычисляют вязкость. Измеренное время заполнения резервуара служит для контроля. Повторное определение можно делать только с новой загрузкой после тщательной промывки прибора.

Кинематическую вязкость нефти вычисляют с точностью до четвертой значащей цифры (например: 1,255; 16,47; 193,1; 1735).

Источник: https://megaobuchalka.ru/9/35089.html

Источник

НЕФТЬ И НЕФТЕПРОДУКТЫ. ПРОЗРАЧНЫЕ И НЕПРОЗРАЧНЫЕ ЖИДКОСТИ

Определение кинематической и динамической вязкости

Предисловие

12 Промывка вискозиметра

13 Обработка результатов

л = vpIO»3. (4)

14 Запись результатов

15 Прецизионность метода

16 Протокол испытаний

Содержание

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

6 Аппаратура

7 Проверка и контроль

8 Отбор проб

9 Общие требования к проведению испытаний

10 Определение кинематической вязкости прозрачных жидкостей

11 Определение кинематической вязкости непрозрачных жидкостей

Аппаратура, реактивы и материалы

Подготовка к испытанию

Проведение испытания

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

Зависимость вязкости от температуры

Зависимость вязкости от давления

Вязкость смесей

Вязкость газов и нефтяных паров

Условная вязкость

Метод определения условной вязкости

Условная вязкость нефтепродуктов

Определение условной вязкости мазута

Виды вискозиметров

Определение вязкости нефтепродуктов

Какой стандарт регулирует методы определения вязкости нефтепродуктов?

Приборы для анализа вязкости от ЗАО «БМЦ»

ПОИСК

16. Вязкость нефтей и нефтепродуктов

Определение кинематической и динамической вязкости нефти и нефтепродуктов

Не пропустите также:

л = vpIO»³. (4)