Лабораторная работа №5. «Исследование условной вязкости товарных нефтепродуктов»

«Исследование условной вязкости товарных нефтепродуктов»

1. Цель работы:определить условную вязкость нефтяных масел и котельных топлив.

 

2. Теоретические основы:

Вязкость является важнейшей физической константой, характеризующей эксплуатационные свойства нефтяных масел, котельных и дизельных топлив и ряда других нефтепродуктов.

Условной вязкостью называется отношение времени истечения из вискозиметра типа ВУ 200мл испытуемого нефтепродукта при температуре испытания ко времени течения 200мл дистиллированной воды при температуре 20°С (вязкость воды при 20,2°С равна 1 мПа·с). Значение этого отношения выражается как число условных градусов (ВУ).

Между условной и кинематической вязкостью установлена эмпирическая зависимость, которая выражается следующими приближенными формулами:

для υ от 1 до 120 мм²/c υ_t = 7,31 ВУt – 6.31/BУt

для υ > 120 мм²/с υ_t =7,4ВУt или ВУ = 0,135 υ_t

Этими формулами можно пользоваться при переводе кинематической вязкости в градусы условной вязкости для практической оценки нефтепродукта. Обратный перевод градусов ВУ в мм²/с для расчетных целей делать не рекомендуется, так как определение, условной вязкости недостаточно точно, а главное, условная вязкость не отражает физических свойств жидкости.

Вискозиметр ВУ-М (см.рис.5) состоит из латунного резервуара 1 с труб­кой 8 в его дне. В эту латунную трубку 8 вставлена отполированная платиновая трубка. Резервуар 1 помещают во внешний цилиндрический сосуд 2, являющийся жидкостной баней. Резервуар 1 закрывается крыш­кой с двумя отверстиями. В одно отверстие вставляется термометр 4, а в другое - стержень 6, с помощью которого запирается и открывается выходное отверстие 3 в отполированном дне резервуара 1.

Внутри резервуара на равном расстоянии от дна прикреплены три заостренных и изогнутых под прямым углом штифта 5. Эти штифты служат указателями уровня нефтепродукта, заливаемого в вискозиметр. По ним же судят об установке прибора в горизонтальном по­ложении. Во внешнем сосуде 2 укреплена ме­шалка 7. Весь прибор устанавливается на треножнике 10, на двух ножках которого имеются установочные винты 9. Прибор снаб­жен электрообогревом.

Для измерения объема вытекающей из вискозиметра жидкости к прибору прилагает­ся измерительная колба объемом 200 мл, спе­циальный термометр, градуированный в ра­бочем положении, с поправкой на выступаю­щий столбик ртути.

3. Правила по технике безопасности:

Определение условной вязкости нефтепродуктов необходимо проводить с соблюдением мер безопасности. Не разливать нефтепродукты на рабочие поверхности. Не проводить выполнение работы вблизи открытых источников огня. Использовать защитные перчатки для рук. По окончании работы все отработанные нефтепродукты слить в специальные ёмкости.

4. Задание на выполнение лабораторной работы:

- определить и рассчитать условную вязкость нефтяных масел и котельных топлив;

- сопоставить полученные данные с показателями ГОСТ, сделать вывод. (Марки испытуемых нефтепродуктов по заданию преподавателя).

 

5. Перечень используемого оборудования:

- секундомер;

- вискозиметр ВУ-М;

- блок управления вискозиметром.

 

6. Содержание и форма отчета:

Отчет о выполненной работе должен включать следующие разделы:

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Используемые нефтепродукты.

4. Схема установки и её описание.

5. Описание эксперимента и условия его проведения.

6. Экспериментальные данные и результаты их обработки.

7. Выводы по работе.

8. Перечень используемой литературы.

7. Порядок выполнения работы:

7.1. Методика определения водного числа вискозиметра:

Постоянной или водным числом вискозиметра называется время истечения из него 200мл дистиллированной воды при температуре 20°С.

– промыть внутренний резервуар вискози­метра петролейным или диэтиловым эфиром, спиртом и дистиллированной водой и высушить воздухом;

– установить прибор на горизонтальную поверхность, отцентровать установочными винтами, выходное отверстие 3 закрыть стержнем;

Рис.5. Вискозиметр для определения условной вязкости (модель ВУ-М).

1-резервуар, 2-цилиндрический сосуд, 3-выходное отверстие, 4-термометр, 5-мерники, 6-металлический стержень, 7-мешалка, 8-латунная трубка, 9-установочные винты, 10-треножник.

 

– залить в резервуар 1 дистиллированную воду, имеющую температуру 20°С, до уровня, при котором острия трех штифтов едва лишь выдаются над зеркальной поверхностью воды;

– измерительную колбу подставить под трубку 8 и, приподняв стержень, спустить всю воду в колбу. Это необходимо для заполнения сточной трубки, на нижнем конце которой при этом повисает крупная капля;

– вновь закрыть отверстие стержнем и вылить воду из кол­бы в резервуар вискозиметра;

– после этого подставить колбу опять под сливное отверстие, установить температуру воды в обоих резер­вуарах 20°С;

– определить время истечения 200мл воды из резервуара вискозиметра. Для этого приподнять стержень и одновременно включить секундомер. Когда нижний край мениска воды достигнет кольцевой метки на колбе, секундомер остановить и закрыть отверстие 3 стержнем;

– измерение водного числа повторить последовательно 4 раза. Если результаты определения отличаются от среднего арифметического не более чем на 0,5с, то их можно принять для вычисления среднего зна­чения. Если водное число вискозиметра выходит за пределы 51 ± 1с, то вискозиметр для работы не готов.

 

7.2. Методика определения условной вязкости нефтепродукта:

– внутренний резервуар вискозиметра и сточную трубку промыть легким бензином и высушить воздухом, закрыть выходное отверстие металлическим стержнем;

– включить вискозиметр, на блоке управления установить в бане температуру 55^оС (теплоноситель – раствор глицерина с водой);

– испытуемый нефтепродукт нали­ть во внутренний резервуар вискозиметра в таком количестве, чтобы уровень его был несколько выше остриев штифтов;

– закрыть вискозиметр крышкой, а под сточную трубку подставить чистую сухую измерительную колбу, вставить термометр, включить мешалку;

– выдержать нефтепродукт, пока он не нагреется до 50^оС;

– после достижения требуемой температуры выключить мешалку, быстро приподнять металлический стержень из прибора и одновременно включить секундомер;

– когда неф­тепродукт в измерительной колбе дойдет точно до метки, соответствую­щей 200мл (пена в расчет не принимается), секундомер остановить и отсчитать время истечения 200мл нефтепродукта с точностью до 0,2с. Допускаемые расхождения между двумя параллельными опреде­лениями не должны превышать при времени истечения до 250с - 1с, до 500с - 3с, до 1000с - 5с.

– вычислить условную вязкость ВУ t испытуемого нефтепродукта при температуре t (в условных градусах) по формуле:

где τ _t - время истечения из вискозиметра 200мл испытуемого нефтепродукта при тем­пературе испытания t, с; - водное число вискозиметра, с.

Результаты работы представить в виде таблицы:

Нефтепродукт	Температура опыта, оС	Время истечения τ, с	Среднее время истечения τср, с	Условная вязкость (ВУ), усл. град.	Значение по ГОСТ
…

8. Вопросы теоретического коллоквиума:

1. Определение условной вязкости. Единицы измерения.

2. Взаимосвязь условной, кинематической и динамической вязкостей.

3. Способы расчета и определения вязкости. Приборы для определения вязкости.

4. Классификация нефтяных масел. Свойства.

5. Вязкостно-температурные характеристики нефтяных масел. Зависимость от фракционного и химического составов масел.

6. Индекс вязкости. Способы определения и расчета. Влияние углеводородного состава нефтепродуктов на изменение индекса вязкости.

7. Какие углеводороды оказывают влияние на вязкостные свойства нефтепродуктов. Их характеристики, свойства, распределение по нефтяным фракциям.