Определяем условную вязкость(0УВ)
, (11)
где
– время истечения дистиллированной воды при температуре 20 0С (водное число вискозиметра), с.
По полученным данным строят графическую зависимость:
0УВ= f (t) b f (t). (12)
После полученных результатов необходимо сверить данные с эталонными номограммами чистых мазутов[6]:
Ф5 и Ф12 – мазуты флотские; 40, 100, 200 – топочные мазуты; МП – топливо для мартеновских печей; НС – стабилизированная нефть.
Рисунок 5 - Зависимость коэффициентов вязкости мазутов от температуры
Определение плотности нефтепродуктов
Целью работы является определение плотности нефтепродуктов.
Теория работы
Плотность – отношение покоящейся массы тела к его объему. В СИ единица плотности кг/м3.
, (13)
где ρ - плотность, кг/м3;
m – масса, кг;
V – объем, м3.
Плотность является ключевым параметром для коммерческого учета нефтепродуктов и инженерных расчетов. Точное измерение плотности - путь к снижению потерь. Традиционный способ измерения плотности с помощью ареометра, погружаемого в цилиндр с образцом, при температуре окружающей среды. Далее плотность при температуре измерения приводится к плотности при нужной температуре с помощью пересчетных таблиц. Недостаток такого подхода в том, что пересчетные таблицы составлены в расчете на идеальную жидкость, что в случае реальных нефтепродуктов может приводить к ощутимой погрешности[15].
Зная вязкость и плотность, исследуемых нефтепродуктов, можно найти следующие величины:
- теплоёмкость;
- теплопроводность;
- температурапроводность;
- критерийПрандтля.
Теплоемкость - отношение количества теплоты dQ, полученного телом при бесконечно малом изменении его состояния, к связанному с этим изменением температуры тела dT:
. (14)
Обычно теплоемкость относят к единице массы, объема или киломоля вещества и в зависимости от выбранной единицы различают: удельную массовую, удельную объемную и удельную мольную. Нас интересует объемная теплоемкость. Пересчет производиться по формуле:
; (15)
где ρ - плотность.
Различают истинную теплоемкость вещества, т.е. теплоемкость при данной температуре, и среднюю теплоемкость - количество теплоты, необходимое для повышения температуры единицы количества вещества на один градус в заданном интервале температур. Теплоемкость зависит от природы вещества, температуры и в меньшей степени от давления.
Теплоемкость (удельную теплоемкость) жидких нефтепродуктов можно определить при помощи различных номограмм[17]:
Рисунок 7 - Номограмма для определения удельной массовой теплоемкости жидкостей
№ п/п | Наименование вещества | Шкала | Координаты | Пределы применимости номограммы,°С | ||
X | Y | |||||
Мазут | Флотский Ф12 | А | 50,5 | 42,5 | +200 | |
Флотский Ф20 | А | +200 | ||||
Масла | Масло АМГ-10 | А | 46,0 | 45,0 | +20 | +150 |
Масло веретенное АУ | А | 50,0 | 43.5 | +200 | ||
Масло дизельное | А | 51,0 | 42.5 | +200 | ||
Масло касторовое | А | 55,0 | 43,0 | +200 | ||
Масло льняное | А | 49,5 | 41,5 | |||
Масло подсолнечное | А | 48,0 | 42,5 | +200 | ||
Масло соляровое | А | 51,5 | 40,5 | +150 | ||
Масло трансформаторное | А | 43,0 | 43,0 | +200 | ||
Масло хлопковое | А | 48,5 | 42.0 | +200 |
Теплопроводность представляет собой процесс переноса теплоты вследствие движения микрочастиц вещества. Основным законом теплопроводности является закон Фурье:
, (16)
где dQ - количество теплоты, передаваемое теплопроводностью (Дж) за время dτ (с) через поверхность dF (м2);
dt/dn - градиент температуры, К/м;
λ - коэффициент теплопроводности, Вт/(мК).
Коэффициент теплопроводности зависит от агрегатного состояния вещества, его природы, от температуры и давления.
Коэффициент теплопроводности жидкостей находится в пределах 0,1÷0,7 [16].
Согласно экспериментальным данным теплопроводность жидкостей уменьшается с ростом температуры. Исключение составляют вода и глицерин.
Коэффициент теплопроводности жидкостей пропорционален изобарной теплоемкости (ср), плотности (ρ) и вязкости (μ):
, (17)
гдеl– коэффициент теплопроводности при 30 0С;
μ – динамический коэффициент вязкости;
ρ – плотность, кг/м3,
А – коэффициент, зависящий от степени ассоциации жидкости.
Для ассоциированных жидкостей (вода) – А = 3,58·10-3, для неассоциированных (бензол) – А = 4,22·10-8.
Температуропроводность — физическая величина, характеризующая скорость изменения температуры вещества в неравновесных тепловых процессах. Численно равна отношению теплопроводности к объемной теплоёмкости при постоянном давлении.
, (18)
Температуропроводность и теплопроводность являются двумя из наиболее важных параметров веществ и материалов, поскольку они описывают процесс переноса теплоты и изменение температуры в них.
Величина коэффициента температуропроводности зависит от природы вещества.
Критерий Прандтля характеризует теплофизические свойства веществ и зависит от температуры. Рассчитывается по уравнению:
, (19)
где – кинематическая вязкость; а – коэффициент температуропроводности. Зная численные значения данных теплофизических характеристик при заданной температуре, критерий Прандтля можно рассчитать[16].
Расчет лабораторной работы: