Методика проведения работы для определения вязкости

Инженерная школа

Кафедра Теплотехники и Теплоэнергетики

Лабораторная работа на тему:

«Определение зольности твердого топлива»

г. Владивосток

Лабораторная работа №4. Определение параметров и теплофизических свойств нефтепродуктов

Определение вязкости жидкого топлива

Целью работы является освоение методики и экспериментальное определение вязкости различных жидкостей.

Теория работы

Вязкостью называют свойства газов и жидкостей, характеризующее сопротивление действию внешних сил, вызывающих течение. Коэффициент пропорциональности называется коэффициентом динамической вязкости , или динамической вязкостью. Отношение коэффициента динамической вязкости к плотности среды называется коэффициентом кинематической вязкости, или кинематической вязкостью:

. (8)

Для оценки жидкого топлива и масел используют характеристики его удельной и условной вязкости[16].

Удельная вязкость показывает во сколько раз динамическая вязкость данной жидкости больше или меньше динамической вязкости воды при некоторой условно выбранной температуре:

, (9)

где - динамическая вязкость данной жидкости при температуре t,н с/ ;

- динамическая вязкость воды при условной t, н с/ .

Коэффициент динамической вязкости – это показатель, определяющий сопротивляемость текучих тел (газов и жидкостей), а также их слоев сдвигу относительно друг друга или скольжению.

Условной вязкость (⁰УВ) представляет собой в зависимости от метода определения либо отношение времени истечения такого же объёма исследуемого продукта при данной температуре ко времени истечения такого же объёма стандартной жидкости при стандартной температуре, либо просто времени истечения определенного объема испытуемой жидкости. Уловную вязкость (⁰УВ)выражают условными единицами, градусами (в первом случае) или секундами (во втором).

Под условной вязкость(⁰УВ), измеряемой в градусах Е⁰, понимается отношение времени истечения 200мл испытуемой жидкости из вискозиметра при температуре испытания ко времени истечения 200мл дистиллированной воды при температуре 20⁰С, являющемуся постоянной прибора «водным числом»[15].

Связь условной вязкости(⁰УВ) в градусах Е⁰ и коэффициента кинематической вязкости выражается формулой:

. (10)

Для измерения вязкости жидкостей используется большое количество методов, из которых наибольшее распространение получил метод капилляра. Общий принцип капиллярного метода сводится к измерению перепада протекающих через капилляр за время. При измерении вязкости с помощью приборов-вискозиметров принято использовать значение условной вязкости(⁰УВ).

Описание установки

Определение условной вязкости жидкого топлива и других нефтепродуктов производится в вискозиметре типа ВУ (конструкции Энглера).

Вискозиметр, изображенный на рисунке 4, состоит из внутреннего отполированного и посеребренного сосуда 1 для испытуемого продукта и внешнего сосуда 2, заполняемого водой или маслом. Сосуд 2 предназначен для термостатирования сосуда 1 и оборудован электрообогревом, регулируемым с помощью реостата или автотрансформатора. Внутренний сосуд закрывается крышкой 3 с двумя отверстиями для термометра 4, используемого для измерения температуры испытуемого, нефтепродукта, и деревянного стержня 5, свободно проходящего через крышку и служащего для закрывания сливного отверстия калиброванной трубки 6. К стенкам внутреннего сосуда 1 прикреплено три заостренных штифтика 7, изогнутых вверх под прямым углом. Эти штифтики служат указателями высоты уровня наливаемой жидкости, и в то же время по ним устанавливают горизонтальность ее положения в приборе. Во внешнем сосуде 2 имеется мешалка 8 и термометр для измерения температуры термостатирующей жидкости.

1 – сосуд для испытуемого топлива; 2 – сосуд для термостатирующей жидкости; 3 – крышка; 4 – термометр; 5 – стержень; 6 – сливная трубка; 7 – штиф; 8 – мешалка; 9 – колба.

Рисунок 4 - Вискозиметр ВУ (Энглера)

Методика проведения работы для определения вязкости

1. Прежде чем приступить к испытанию нефтепродукта, необходимо определить водное число вискозиметра. Водным числом вискозиметра называется время истечения 200 мл дистиллированной воды при температуре С. В стандартном приборе это время должно быть равным 51 1 с[5].

2. Перед испытанием нефтепродукт обезвоживают и освобождают от механических примесей. Перед заливкой топлива в прибор внутренний сосуд и выпускное отверстие просушивают, продувая через него воздух.

3. Плотно закрыв стержнем отверстие во внутреннем сосуде, заливают в него используемый нефтепродукт немного выше остриев штифтиков. Температуру воды во внешнем сосуде с помощью электронагревателя устанавливают на выше заданной, температуру нефтепродукта доводят точно до заданного значения и выдерживают ее в течение 5 мин. В течение всего опыта перемешивают воду во внешнем сосуде мешалкой. Во время выдержки, подняв немного стержень, излишку нефтепродукта дают стечь, чтобы уровень его совпал с верхними точками остриев штифтиков. В случае если топлива вытечет больше, следует добавить его каплями.

4. Прибор закрывают крышкой и под сливную трубку ставят чистую сухую измерительную колбу. Нефтепродукт непрерывно перемешивают термометром, осторожно вращая вокруг стержня крышку прибора, в которую вставлен термометр. Когда термометр в нефтепродукте будет показывать заданную температуру, следует выждать еще 5 мин, а затем быстро вынуть стержень, одновременно пустив в ход секундомер. Когда нефтепродукт в колбе дойдет до метки 200 мл (пена в расчет не принимается), секундомер останавливают. Определение повторяют 2-3 раза, при этом расхождения между определениями не должны превышать 0,5 с.

5. Температуру, при которой необходимо определить вязкость принимают [6].