Часть1: ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ
Приборы для определения вязкости называются вискозиметрами. Чаще всего для определения кинематической вязкости используют стеклянные вискозиметры, в которых испытуемая жидкость протекает через капиллярные трубки определенного диаметра. Отмечая время протекания жидкости через капилляр, можно вычислить ее вязкость. В основе этого метода лежит известная формула Пуазейля для динамической вязкости ή, которую он вывел, изучая истечение жидкостей из капилляров:
ή = {(π p r4)/8 LV }• τ
где р— давление, при котором происходит истечение жидкости из капилляра; r— радиус капилляра; L —длина капилляра; V —объем жидкости, протекающей через капилляр; τ — время истечения жидкости в объеме V.
При определении кинематической вязкости жидкость протекает через капилляр под давлением собственного веса, которое можно подсчитать, зная высоту столба жидкости h и ее плотность ρ:
p = g h ρ
где g— ускорение силы тяжести.
Подставив в формулу Пуазейля значение р и разделив обе части eравнения на ρ, получаем выражение для кинематической вязкости v:
Учитывая, что величины h, r, L и V имеют постоянные значения для данного вискозиметра, можно обозначить
Тогда: 
или 
Величина С называется постоянной вискозиметра. Она не зависит от температуры, а зависит только от геометрических размеров вискозиметра. Для определения постоянной вискозиметра пользуются эталонными жидкостями с известной кинематической вязкостью vэ. Замеряя на данном вискозиметре время истечения эталонной жидкости τэ, определяют постоянную вискозиметра С (в мм2/с2):
|
|
Каждый вискозиметр снабжается паспортом, в котором указана его постоянная.
АППАРАТУРА
В зависимости от прозрачности нефтепродукта и уровня его вязкости по ГОСТ 33—82 следует применять вискозиметры указанных ниже конструкций:
для измерения вязкости прозрачных жидкостей при температурах выше нуля—вискозиметр ВПЖ-1 (рис. 1а);
для измерения вязкости прозрачных жидкостей при любых температурах—вискозиметры ВПЖ-2 (рис. 1б) и Пинкевича (рис. 1в);
для измерения вязкости непрозрачных жидкостей —вискозиметры ВНЖ (рис. 1г);
для измерения вязкости малых количеств (не более 1 мл) прозрачных жидкостей при любых температурах—микровискозиметр ВПЖМ (рис.1д).
а б в г д
Рис.1 Приборы для определения вязкости нефтепродуктов:
а – вискозиметр ВПЖ-1; б - вискозиметр ВПЖ-2; вискозиметр Пинкевича; г – вискозиметр ВНЖ; д – вискозиметр ВПЖМ.
Подготовка аппаратуры и методика определения
Испытуемый продукт:
а)Рафинат второго погона – образец 1;
б) дизельное топливо – образцы 2, 3, 4;
в) депарафинированное масло – образец 5;
г) брайт-сток+рафинат второго погона – образец 6;
в) Остаточное первичное депмасло;
г) Экстракт фенольной очистки.
Выбранный вискозиметр тщательно промывают последовательно бензином, этиловым спиртом и сушат продуванием чистым нагретым воздухом или в сушильном шкафу. Если вискозиметр был сильно загрязнен, то его предварительно отмывают хромовой смесью и водой и сушат промывкой спиртом или ацетоном и продувкой теплого воздуха.
Испытуемый нефтепродукт в случае необходимости фильтруют от воды и механических примесей. Пробу нефтепродукта в вискозиметры разной конструкции набирают по-разному.
|
|
Для учебных целей чаще всего применяют вискозиметры ВПЖ-2 или Пинкевича. Вискозиметр с пробой нефтепродукта с помощью штатива и держателей устанавливают в строго вертикальном положении в подготовленный заранее термостатирующий сосуд. При этом вискозиметр нужно закреплять так, чтобы верхнее расширение 4 оказалось в жидкости термостата. В термостате устанавливают необходимую температуру с точностью ±0,1°С и выдерживают вискозиметр до проведения отсчетов при выбранной температуре 15 мин.
Засасывают грушей жидкость в колено 1 примерно до одной трети высоты расширения 4. Под давлением собственного веса жидкость начнет протекать из колена 1 через капилляр в колено 2. Точно в тот момент, когда уровень жидкости достигнет метки М1, включают секундомер и останавливают его точно в тот момент, когда уровень жидкости достигнет метки М2. Время, отмеченное по секундомеру, записывают. Определение времени истечения жидкости через капилляр повторяют несколько раз. Число параллельных замеров, согласно ГОСТ 33—82, устанавливается в зависимости от времени истечения: пять измерений при времени истечения от 200 до 300 с; четыре—при времени истечения от 300 до 600 с; три — при времени истечения выше 600 с. При проведении отсчетов необходимо следить за постоянством температуры и за тем, чтобы в расширениях вискозиметров не образовывалось пузырьков воздуха.
Для расчета кинематической вязкости определяют среднее арифметическое время истечения из проведенных отсчетов. При этом надо иметь в виду, что учитывать можно только те отсчеты, которые отличаются не более чем на ±1,2—2,5% от среднего арифметического в зависимости от температуры определения. Кинематическую вязкость испытуемого нефтепродукта при температуре t vt (в мм2/c) вычисляют по формуле:
|
|
где С -постоянная вискозиметра, мм2/с2; 
- среднее арифметическое учитываемых отсчетов времени истечения жидкости, с; g—ускорение силы тяжести в месте измерения вязкости, см/с2; 980,7—нормальное ускорение силы тяжести, см/с2; К— коэффициент, учитывающий изменение гидростатического напора жидкости в результате расширения ее при нагревании; для вискозиметров ВПЖ-2 и Пинкевича:
К = 1 + 0,000040 Δt
где Δt —разность между температурой нефтепродукта при заполнении вискозиметра и его температурой при определении вязкости.
Поправки, вносимые в расчетную формулу и зависящие от g и К., незначительны. Поэтому при измерении вязкости в учебных целях можно дробь gK/980,7 принимать за единицу.
В целях сокращения трудоемких процессов и увеличения срока службы стеклянных вискозиметров 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 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.