СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Nbsp; МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и науки РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова» Кафедра: «Тепловые двигатели и установки»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К лабораторной работе №6
По дисциплине: «Эксплуатационные материалы
В нефтегазодобывающей отрасли»
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ
НЕФТЕПРОДУКТОВ
для студентов обучающихся по программе 15.03.02
«Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов»
очной и заочной форм обучения
Ижевск 2018
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ
НЕФТЕПРОДУКТОВ
Общие сведения
Свойство жидкости оказывать сопротивление течению (перемещению одного слоя жидкости относительно другого) под действием внешней силы называется вязкостью (внутренним трением). Препятствие перемещению слоев жидкости создают силы молекулярного сцепления.
Вязкость определяют для жидких нефтепродуктов, напряжение сдвига которых пропорционально скорости деформации, то есть для ньютоновских жидкостей. Вязкость их не зависит от касательного напряжения и градиента скорости. Различают динамическую и кинематическую вязкости.
Динамическая вязкость, или коэффициент динамической вязкости – это отношение действующего касательного напряжения к градиенту скорости. Динамическая вязкость служит мерой сопротивления жидкости течению.
|
|
|
За единицу динамической вязкости в системе СИ принята вязкость такой жидкости, которая оказывает сопротивление в 1Н взаимному перемещению двух слоев жидкости площадью 1м2, находящихся один от другого на расстоянии 1 м и перемещающихся с относительной скоростью 1 м/с.
Единицей динамической вязкости в системе СИ является Паскаль·секунда (Па·с). На практике применяют 1 мПа·с = 1·10-3 Па·с, или сантиПуаз (1сП =1мПа·с).
Динамическую вязкость η находят как произведение кинематической вязкости жидкости ν и ее плотности ρ при той же температуре по формуле:
η=ν·ρ
Кинематическая вязкость - это отношение динамической вязкости η жидкости к плотности ρ при той же температуре:
ν= η/ρ
Кинематическая вязкость служит мерой сопротивления жидкости течению под влиянием гравитационных сил.
Метод определения кинематической вязкости заключается в измерении времени истечения определенного объема испытуемой жидкости под влиянием силы тяжести.
В системе СИ единицей кинематической вязкости является м2/с. На практике применяется меньшая единица – 1 мм2/с=1·10-6 м2 /с, сантиСтокс (1сСт=1мм2/с).
|
|
|
Сущность определения кинематической вязкости заключается в установлении времени истечения определенного объема нефтепродукта через капилляр вискозиметра (см. рис. 1) под действием собственной силы тяжести.
Рис. 1. Вискозиметры
а - вискозиметр ВПЖ-2;
б - вискозиметр Пинкевича
1-капилляр вискозиметра; 2-отводная трубка; 3-расширение вискозиметра
Для определения кинематической вязкости используются вискозиметры ВПЖ-1, ВПЖ-2, ВПЖ-4, ВПЖМ, ВНЖ, а также вискозиметры Пинкевича.
Вискозиметры ВПЖ-2 и Пинкевича (см. рис. 1) представляют собой стеклянную U-образную трубку, в одно колено которой, впаян капилляр, переходящий в два расширения. Между расширениями имеется метка М1, а внизу нижнего расширения— метка М2.
В верхней части второго колена есть небольшой отвод, на который надевается резиновая трубка при заполнении вискозиметра нефтепродуктом. В нижней части оба колена соединяются с помощью расширения, служащего резервуаром для стока испытуемого нефтепродукта.
Вискозиметры выпускаются с капиллярами различного диаметра. В набор
вискозиметров ВПЖ-2 и ВПЖ-4 входят вискозиметры с диаметром капилляров от 0,34 до 5,1 мм. Набор вискозиметров Пинкевича состоит из вискозиметров с диаметром капилляров от 0,4 до 4 мм.
|
|
|
На расширениях вискозиметра указываются тип стекла, дата изготовления, номер вискозиметра и диаметр капилляра. Каждый вискозиметр снабжен выпускным аттестатом, в котором указывается постоянная вискозиметра.
Для поддержания заданной температуры продукта при определении вязкости применяют термостат или термостатирующие устройства. В зависимости от температуры, при которой определяется кинематическая вязкость, термостат заполняют одной из следующих жидкостей:
а) при температуре от -60°С до 0°С — спиртом этиловым или изооктаном;
б) от 0° до 90° С—дистиллированной водой;
в) выше 90° С — глицерином или глицерином, разбавленным дистиллированной водой в соотношении 1:1, или светлым нефтяным маслом, или 25%-ным водным раствором азотнокислого аммония.
Для нагрева жидкостей используют нагревательные приборы, применяют лед, твердую углекислоту (сухой лед) или жидкий азот.
Подготовка к определению
Для определения кинематической вязкости испытуемого нефтепродукта подбирают вискозиметр с таким расчетом, чтобы время истечения через капилляр вискозиметра было не менее 200 сек. Делается это следующим образом. Зная вязкость нефтепродукта по техническим условиям при температуре определения, делят ее на 200 и получают постоянную вискозиметра, по которой и подбирают вискозиметр с нужным диаметром капилляра.
|
|
|
Перед определением вязкости вискозиметр сначала тщательно промывают
авиационным бензином Б-70, серным эфиром, дистиллированной водой или спиртом этиловым. Затем просушивают в сушильном шкафу и продувают чистым теплым воздухом. При сильном загрязнении вискозиметр промывают хромовой смесью.
При наличии в нефтепродукте воды его просушивают и фильтруют. В термостате устанавливают необходимую температуру, которую поддерживают во время определения с точностью до 0,1°С. Температуру определяют с помощью лабораторного термометра, устанавливаемого таким образом, чтобы его ртутный шарик находился примерно на уровне середины капилляра вискозиметра.
Порядок определения
1. Отбор пробы испытуемого продукта вискозиметрами ВПЖ-2 и Пинкевича одинаков (см. рис. 2). Для этого: испытуемый продукт наливают в стеклянный стаканчик или фарфоровый тигель и опускают в него конец колена вискозиметра с капилляром. Отверстие другого колена вискозиметра закрывают пробкой (пальцем), и через резиновую трубку, надетую на отводную стеклянную трубку, резиновой грушей засасывают испытуемый продукт в вискозиметр до метки М2. Во время засасывания продукта следят за тем, чтобы не образовалось пузырьков воздуха, разрывов и пленок.
2. После заполнения обоих расширений вискозиметра его вынимают из стаканчика или тигля с нефтепродуктом и быстро переворачивают в нормальное положение. Снимают с внешней стороны конца колена избыток испытуемого нефтепродукта и надевают на него резиновую трубку. Вискозиметр устанавливают так, чтобы его верхнее расширение было ниже уровня жидкости в термостате. Правильность установки вискозиметра проверяют отвесом в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. После выдержки вискозиметра в термостате не менее 15 мин при заданной температуре (±0,1°С) засасывают нефтепродукт в колено примерно до 1/3 верхнего расширения. Термостатирующую жидкость во время определения перемешивают.
Рис. 2. Порядок отбора пробы
1 - пробка; 2 – испытуемый нефтепродукт; 3 - груша
3. С помощью секундомера определяют время истечения испытуемого нефтепродукта от метки М1 до метки М2, производя отсчеты при совмещении мениска нефтепродукта с указанными метками.
Определение времени истечения повторяют не менее четырех раз.
Обработка результатов
По полученным результатам находят среднее арифметическое и сравнивают; с ним все отсчеты. Во внимание принимаются только те отсчеты, которые отличаются от среднего арифметического не более чем на ±0,5%. При расхождении результатов отсчетов на большее значение, измерения повторяют. Кинематическую вязкость (ν ) испытуемого нефтепродукта в сст вычисляют по формуле:
v =C⋅τ
где: С — постоянная вискозиметра, сСт/сек (дается в паспорте вискозиметра);
τ — среднее арифметическое времени истечения нефтепродукта в вискозиметре, сек.
Кинематическую вязкость нефтепродукта вычисляют с точностью до четвертой значащей цифры, например; 1,255; 16,48; 190,2;1735. Расхождения между параллельними определениями кинематической вязкости нефтепродуктов (в процентах) от среднего арифметического сравниваниваемых результатов не должны превышать следующей величины:
- при температуре определения от -60° до -30°С±2,5%;
- от -30° до +15°С – ±1,5°,
- от +15° до +150°С – ±1,2%.
По итогам определения делается вывод о пригодности к использованию
данной марки дизельного топлива (см. табл. 1).
Таблица 1. Характеристики дизельного топлива по ГОСТ 305-82
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Колобов М. П. Эксплуатационные материалы для автомобилей и специальных машин - М.:ДОСААФ,1987.
2. Манусадьжянц О.И., Смаль Ф.В. Автомобильные эксплуатационные материалы - М.: Транспорт,1989.
3. Васильева Л.С. Автомобильные эксплуатационные материалы - М.: Транспорт,1986.
4. Грамолин А.В., Кузнецов А.С. Топлива, масла, смазки, жидкости, материалы для эксплуатации и ремонта автомобилей - М.: Машиностроение,1995.
5. Малкин А.Я. Химики – автолюбителям - Л., 1990.
6. Учебник лаборанта склада горючего под ред. Потапенко В.М. - М.: ВИМО СССР, 1975.
Контрольные вопросы
1. Что такое динамическая вязкость?
2. Что такое кинематическая вязкость?
3. В чем сущность определения кинематической вязкости?
4. Привести схему вискозиметров: ВПЖ-2; Пинкевича.
5. Как подбирается вискозиметр? Подобрать вискозиметр (определить его постоянную) для измерения кинематической вязкости нефтепродукта в 6 сСт.
6. Как происходит отбор пробы испытуемого нефтепродукта?
7. Как происходит обработка и подсчет результатов испытаний?
8. Соответствует ли испытанное при 20 ºС зимнее дизтопливо ГОСТ 305-82, если среднее арифметическое время истечения нефтепродукта в вискозиметре 300 сек, а по паспорту вискозиметра, его постоянная равна 0,005 сСт/сек?
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 156; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!