Зертханалық жұмыс №7

Ареометрлік ә діспен тығ ыздық ты анық тау (нефтеденсиметрмен)

Жұ мыстың мақ саты: ашық жә не қ аралау тү сті мұ най ө німдерінің тығ ыздығ ын анық тау.

Қ ұ рал –жабдық тар: ареометр, шыны цилиндр не металдық диаметрі > 5см, керосин.

Жұ мыс барысы:

Ареометрмен мұ найдың тығ ыздығ ын анық тайды, ашық жә не қ ара мұ най ө німдері мен майлар, 50°С тұ тқ ырлығ ы 200 мм²/с аспайтын, сонымен бірге араластыру кезінде тұ нба бө лмейтін тұ тқ ырлы мұ най ө німдерін анық тайды.

Ұ шқ ыш мұ най ө німдерінің (мысалы, петролейнді эфир, газды конденсат) тығ ыздық тарын ареометрмен анық тау ұ сынылмайды.

Ареометрлерді сарапталатын мұ найғ а (мұ най ө німдеріне) енгізгенде олар батпай ә рі тығ ыздық тардың градуирленген дең гейінен жоғ ары балқ ымайтындай етіп таң дайды.

Тығ ыздық ты ареометрмен анық тау Архимед заң ына негізделген.

Мұ най (мұ най ө німінің) сарапталатын сынамасының тығ ыздығ ын анық тамас бұ рын оны қ оршағ ан орта температурасымен бірдей етіп алады, ө йткені сынама бұ л температураны қ абылдау тиіс.

Мұ най (мұ най ө німінің) тығ ыздығ ын 50°С тұ тқ ырлығ ы 200 мм²/с аспайтындай етіп ареометрмен келесі тү рде анық тайды.

Таза қ ұ рғ ақ шыны (немесе металдық) цилиндр диаметрі см кем болмайтын, берік орналастырғ ышқ а орнық қ ан, байыппен қ абырғ амен немесе шыны таяқ шамен мұ най (мұ най ө німін) ареометрді енгізгенде сарапталатын сынама цилиндр шетінен тасып кетпейтіндей етіп қ ұ яды.

Содан таза ә рі қ ұ рғ ақ ареометрді асық пай жә не байыппен мұ найғ а (мұ най ө німіне) жоғ ары ұ шы арқ ылы ұ стап салады.

Ареометр орнығ ып, шайқ алуы тоқ тағ ан соң, менискінің жоғ арғ ы жағ ы бойынша тығ ыздық мә нін есептеу жү ргізе бастайды. Осы мезетте бақ ылаушының кө зі менискінің дең гейінде болу керек.

Сонымен қ атар ареометр термометрі немесе басқ а термометр бойынша (ареометрлер термометрмен жә не темометрсіз болуы мү мкін) мұ най (мұ най ө німінің) температурасын анық тауғ а болады.

Ареометр дең гейі бойынша есептеу мұ най (мұ най ө німін) сараптамадағ ы температура тығ ыздығ ын береді.

Табылғ ан тығ ыздық ү шін p тығ ыздық қ алыпты температурада келесі формула бойынша есептейді:

 

Ρ ^′ ₄= ρ ₄²⁰ – γ (t -20),

 

Ареометр тү рлеріне байланысты параллель анық талғ ан тығ ыздық тардың мә ні 0, 001-0, 002-ден аспау керек.

Ареометрлік ә діспен анық талғ ан 50˚ C температурадағ ы мұ най ө німдерінің тұ тқ ырлығ ы 200мм ² ⁄ с аспау керек, оларды алдын ала керосинде еріту керек.

Тұ тқ ырлы мұ най (мұ най ө німдері) белгілі тығ ыздық та керосин кө лемімен бірдей араластырады.Керосиннің тығ ыздығ ы анық талынғ ан болу қ ажет, анық талынбаса ареометрлік ә діспен анық тауғ а болады.

Талданғ ан мұ най ө німінің тығ ыздығ ы анық талынатын формула:

 

ρ = 2ρ ₁ - ρ ₂,

 

Мұ ндағ ы, ρ ₁ –қ оспа тығ ыздығ ы, кг ⁄ м . ³

ρ ₂ –керосин тығ ыздығ ы, кг ⁄ м . ³ бұ л мә ндер 0, 004-0, 008-ден аспау керек.

Ареометр тү рлеріне байланысты параллель анық талғ ан мұ най жә не мұ найө німдерінің тығ ыздық тары арасындағ ы айырмашылық 0, 004-0, 008 аспау керек.

 

Бақ ылау сұ рақ тары:

1. Салыстырмалы тығ ыздық жә не оның ө лшем бірлігі.

2. Мұ най не мұ най ө німдерінің тығ ыздығ ының температурағ а байланыстылығ ы.

3. Мұ найдың химмотологиялық жә не геологиялық кө рсеткіштері мен қ ұ рылыстық –топтық қ ұ рамы арқ ылы тығ ыздылығ ының анық талуы.

4. Тығ ыздық ты анық тау ә дістері.

5. Пикнометрлік ә діспен тығ ыздық ты анық тау.

6. Ареометрлік ә діспен тығ ыздық ты анық тау.

2.2 Тұ тқ ырлық

Тұ тқ ырлық, тығ ыздық сияқ ты физикалық – химиялық параметрлердің бірі, мұ най қ орын санауда, мұ най орналасуының жобалау ә дістемелерінде, тасымалдау тү рін таң дауда жә не мұ най ө ң деу сұ лбаларында, химмотологияда қ олданылады.Динамикалық, кинематикалық, шартты(шекті)тығ ыздық тарды ажыратады.Динамикалық тұ тқ ырлық η - бұ л қ озғ алыстағ ы жанама қ ысымның берілген температурадағ ы жылдамдық градиентіне қ атынасы.Динамикалық тұ тқ ырлық тың ө лшем бірлігі –Паскаль секунд (Па∙ с), практикада кө біне мПа с қ олданылады.Динамикалық тұ тқ ырлық қ а кері шама, ақ қ ыштық деп аталады.

Динамикалық тұ тқ ырлық ты анық тау негізінде капиллярлы тү тікше арқ ылы ағ атын сұ йық тық тың уақ ытын ө лшеуде Пуазейл формуласы жатыр:

 

η = π ρ r⁴τ ⁄ 8VL

 

Мұ ндағ ы, ρ – капиллярдан ағ атын сұ йық тың қ ысымы;

r – капилляр радиусы;

τ –cұ йық ағ атын уақ ыт;

V - капиллярдан ағ атын сұ йық тың кө лемі;

L - капилляр ұ зындығ ы;

Кинематикалық жә не шартты тұ тқ ырлық ты анық тау қ ажеттілігінің тууы, динамикалық тұ тқ ырлық ты анық тауда тұ рақ ты сұ йық қ а қ ысым (тұ рақ ты қ осымша кернеу) кө зі қ ажет.Бұ л алдынала қ осымша техникалық қ иындық тарды, сараптама мен орындалу қ иындығ ын болдырмайды.

Кинематикалық тұ тқ ырлық – белгілі бір температурадағ ы динамикалық тұ тқ ырлық тың тығ ыздық қ а қ атынасы:

 

ν = η ⁄ ρ

 

Ө лшем бірлігі м² ∕ с. Кө біне мм ² ∕ с алынады. Бұ л ә дісте шыны капиллярлы вискозиметр қ олданылады.

Шартты тұ тқ ырлық – 20˚ C шартты температурада 200 мл мұ най ө німінің ағ уғ а кеткен уақ ыттың 20˚ C температурадағ ы дистилденген судың осындай кө леміне қ атынасы.

Вискозиметрдің сулы саны деп 20˚ C температурадағ ы кө лемі 200 мл суды айтады.Ол ә рбір прибор ү шін анық талады жә не оғ ан тұ рақ ты болады.Ә детте сулы сан 49-51c –қ а тең болады.

Бұ л ә діс мұ най ө німдерінің тұ тқ ырлығ ын анық тауғ а арналғ ан.Ал МЕСТ 33-82 секілді ө німдердің кинематикалық тұ тқ ырлығ ын анық тауғ а болмайды.Шартты тұ тқ ырлық мұ най отындарына (мазут) арналғ ан.

Кинематикалық тұ тқ ырлық (МЕСТ 33-82) дизелді отын мен шайырлы май сияқ ты мұ най ө німдерін анық тауғ а арналғ ан.

Динамикалық тұ тқ ырлық сұ йық мұ най ө німдерін анық тауғ а арналғ ан, бұ л тұ тқ ырлық 1-ден 6∙ 10^-3 Па∙ с аралығ ында болады жә не оғ ан автоматтық капеллярлы вискозиметр қ олданылады (МЕСТ7163-84). Табиғ и битум, қ атты мұ най жә не мұ най ө німінің динамикалық тұ тқ ырлығ ын ротациялық вискозиметрмен анық талады.

Мұ най динамикалық тұ тқ ырлығ ы бойынша 3 классқ а бө лінеді: аз (5мПа∙ с-тан аз), кө терілген (5-30мПа∙ с), жоғ ары (30мПа∙ с-тан жоғ ары).

Мотор отыны мен отынды газ қ ұ быры мен котелді қ ондырғ ыларда айдау тқ тқ ырлығ ына байланысты болады.Мысалы, тұ тқ ырлығ ы 0, 65 мм ² ∕ с бензиннен двигатель минуты100 г, ал тұ тқ ырлығ ы 1, 0 мм ² ∕ с бензиннен 95г қ ұ райды. Техникалық талаптарда тауарлық отын мен майларда тұ тқ ырлық шектеулі болады.Жү ргек дизелді отындарда кинетикалық тұ тқ ырлық 20˚ C температурада 1, 5- 6, 0 мм ² ∕ с болу керек.Температураны тө мендеткенде мұ найдың, табиғ и битумның, мұ най ө німінің қ алдық тарының тұ тқ ырлығ ы аномалды қ асиет кө рсетеді. Себебі, мұ най қ ұ рамында асфальт – шайырлы заттар жә не парафиндер кездеседі. Бұ л компоненттер белгілі бір температурада дисперсті жү йелер қ ұ рады. Бұ л ньютондық емес сұ йық тың молекулалық қ ұ рылысын бұ зу жинақ тылық шарты деп аталады.

Кинематикалық тұ тқ ырлық ты мұ най фракциясы ү шін орташа қ айнау температурада Вальтер бойынша есептеуге болады:

 

Lg (ν + 0, 8) = 2, 96(3, 696 - lgT)(l + t _{қ айн} ⁄ 100) – 4, 763

 

Мұ ндағ ы, ν - кинематикалық тұ тқ ырлық, мм ² ∕ с;

t _{қ айн} - фракцияның орташа қ айнау температурасы, ˚ C;

T- температура, К.

Кинематикалық тұ тқ ырлық 20-50˚ C –тағ ы фракция ү шін тығ ыздық ρ ₄²⁰ = 0, 77- 0, 90, кү кіртті жә не жоғ арғ ы кү кіртті мұ най ү шін есептелінетін формула:

 

Ln(ν ₂₀ + 0, 5) = 14, 83 ρ ₄²⁰ – 12, 035;

 

Ln(ν ₂₀ + 0, 35) = 17, 25 ρ ₄²⁰ – 14, 535.

 

Шартты тұ тқ ырлық 80-100˚ C температурадағ ы тығ ыздығ ы ρ ₄²⁰ = 0, 94- 0, 99, тура жанғ ыш қ алдық тарғ а есептелінетін формула:

 

Ln ШТ₈₀ = 37, 82 ρ ₄²⁰ – 34, 06,

 

Ln ШТ₁₀₀ = 33, 68 ρ ₄²⁰ – 30, 81

 

Мұ най ө німінің градусы шартты тұ тқ ырлық ты кинематикалық тұ тқ ырлық пенде анық тауғ а болады:

 

ν =1-120 мм ² ∕ с ν _t = 7, 31 ШТ_t – 6, 31 ∕ ШТ_t;

ν > 120 мм ² ∕ с ν _t = 7, 4 ШТ_t не ШТ_t = 0, 135 ν

 

Майдың тұ тқ ырлы – температуралық мә нін есептегенде тұ тқ ырлық тың температуралық коэффициенті мен тұ тқ ырлық индексі алынады.