2. Определение вязкости

Вязкость подавляющего большинства нефтепродуктов (топлив, жидких смазочных материалов, специальных жидкостей (принято выражать в единицах кинематической вязкости , которая определяется с помощью капиллярных вискозиметров.

Для определения кинематической вязкости используются вискозиметры различных типов. Наибольшее распространение получили вискозиметр типа ВПЖ-2 (рис.5) и вискозиметр Пинкевича (рис. б). Применительно к этим двум типам и будет вестись все дальнейшее изложение.

При определении кинематической вязкости жидкостей необходимо:

1) заполнить почти до краев имеющийся на рабочем месте фарфоровый тигель испытываемой жидкостью (в данном случае - дизельным топливом);

2) надеть резиновую трубку на полый отросток 5 вискозиметра Пинкевича и последний перевернуть, направив открытыми концами вниз, как показано на рис.б. Затем зажать нижнюю часть широкого колена между средним и указательным пальцами правой руки так, чтобы большим пальцем можно было закрыть с торца широкое колено и взять в рот широкий конец резиновой трубки. После этого взять в левую руку тигель с топливом и опустить в него (до дна) узкое колено 4.вискозиметра;

3) создавая ртом разрежение, осторожно заполнить топливом через колено 4 шарики 3 и 2. Когда уровень топлива достигнет отметки В, следует выпустить резиновую трубку изо рта и быстро перевернуть вискозиметр, направив открытые концы его колен вверх;

4) снять резиновую трубку с отростка 5 и тем же концом надеть ее на колено 4,-_ предварительно обтерев его тканью или фильтровальной бумагой. Затем вертикально погрузить вискозиметр в термостат и закрепить в зажиме штатива верхнюю часть широкого колена так, чтобы шарик 3 оказался полностью в термостатной жидкости.

Используемые в работе вискозиметры представляют собой очень хрупкие и дорогие приборы. В связи с этим при работе с ними надо проявлять максимум осторожности и, в частности, держать и закреплять их следует только за одно колено. Наиболее часто поломка вискозиметров происходит при надевании и снимании резиновой трубки, поэтому при этой операции нужно держать их именно за то колено, на которое надевается или с которого снимается резиновая трубка.

Кроме того, необходимо иметь в виду, что любой из вискозиметров становится неработоспособным, если во внутреннюю полость его попадают вода или даже ее пары. По этой причине при заполнении вискозиметра и при определении вязкости не следует допускать попадания в него воды, слюны и нагнетания воздуха из легких;

5) испытание следует начинать после выдержки вискозиметра в термостате не менее 15 минут при температуре +20 Ос, которую нужно поддерживать в течение всего опыта с точностью ±0,3 ⁰С. Не вынимая вискозиметра из термостата₁ медленно насосать в шарик 2 несколько выше метки А топливо, перетекшее в процессе выдерживания в термостате в расширение б. Как при заполнении, так и при испытании в испытуемой жидкости не должно образовываться разрывов и пузырьков воздуха.

Подняв топливо выше метки А, выпустить резиновую трубку изо рта и наблюдать за происходящим после этого перетеканием топлива через капилляр 1 в расширение б. В тот момент, когда уровень топлива достигнет метки А, надо пустить секундомер, а после опорожнения шарика 2, т. е. в момент прохождения уровня метки В, его остановить.

Записав отмеченное по секундомеру время с точностью до 0,1 с, последовательно ПРОВОДЯТ на той же порции топлива описанный опыт еще столько раз, чтобы получить' пять отсчетов времени истечения, максимальная разница между которыми не превышала бы 1 % от абсолютного значения одного из них;

б) вычислить кинематическую вязкость по формуле

v_{20 =} c_tcp

где С - постоянная вискозиметра, мм²/с² (выписывается из паспорта на данный экземпляр вискозиметра);

tcр - среднеарифметическое из учитываемых пяти отсчетов времени истечения испытуемой жидкости, с;

v₂₀ кинематическая вязкость жидкости при температуре +20 Ос, мм²/с. Вычисленное значение У20 округлить с точностью до третьего знака, Т.' е.-·В окончательном результате должны быть отражены три последовательных десятичных порядка при условии, что 1≤v₂₀≤ 999 мм²/с. Если же v_{20 ≥}1000 мм²/сто в ответе следует справа от трех оставляемых цифр приписать необходимое количество нулей. Примеры округления:6,3168≈6,32; 47,629≈47,6;189,19≈189,0; 249430≈249000

3. Определение температуры застывания

Одним из показателей низкотемпературных свойств дизельного топлива является температура застывания, т. е. наивысшая температура, при которой топливо (или другой нефтепродукт) в стандартном приборе (рис.7), наклоненном под углом 45°, в течение одной минуты не обнаруживает подвижности.

При определении температуры застывания необходимо:

1) в пробирку 4 (рис.7) с внутренним диаметром 20±1 мм налить испытуемое топливо, предварительно проверенное на отсутствие воды. Уровень топлива после погружения в него термометра 1 должен совпадать с меткой, нанесенной на наружной поверхности пробирки и отстоящей от дна последней на 30 мм. Термометр 1 центрируется и крепится к пробирке 4 с помощью пробки 2, причем его ртутный или спиртовой резервуар должен занимать центральное место в объеме налитого топлива. Чтобы в слоях, примыкающих к стенкам пробирки, исключить переохлаждение испытуемого нефтепродукта, вокруг нее, по возможности соосно С ней, укрепляется на пробке 3 еще стеклянная муфта 5;

2) собранный прибор надо вертикально погрузить в ванну с охлаждающей смесью (спирт-сырец, охлаждаемый твердой угле "кислотой), температура которой, согласно стандарту, должна поддерживаться ниже ожидаемой температуры застывания на 5 С⁰ Учащиеся, имеющие близкие температуры испытуемых ими образцов, объединяются в несколько групп, для каждой из которых лаборатория готовит отдельную ванну с соответствующей температурой охлаждающей смеси;

3) по мере понижения температуры необходимо периодически вынимать прибор из ванны и, отклонив его на 45° от вертикали, наблюдать за положением уровня топлива в приборе. Если в наклоненном приборе наступит смещение уровня за срок меньше одной минуты, то следует продолжить охлаждение. В дальнейшем, повторяя указанный способ контроля, остановиться на той температуре, при которой впервые после многократных проверок с наклоном прибора на 45° не будет обнаруживаться за одну минуту смещения уровня топлива в пробирке. Найденную таким способом наивысшую температуру, соответствующую потере текучести нефтепродуктом, следует считать температурой застывания.

4. Установление марки дизельного топлива и решение вопроса о его применении

После одобрения преподавателем экспериментальной части работы и получения от него значений цетанового числа и содержания серы в распоряжении учащегося окажутся четыре важнейших показателя испытуемого им топлива, которые заносятся в итоговую таблицу отчета по работе.

Методика установлений марки дизельного топлива ничем не отличается от аналогичной методики для бензинов, поэтому перед тем, как сопоставлять опытные данные для испытуемого образца со стандартными показателями (см. табл.5), рекомендуется еще раз прочитать соответствующий параграф в описании работы 1¹

При установлении марки необходимо принимать во внимание не только абсолютные значения цетановых чисел, температур застывания, но и но и оговорки: «не менее», «не более», «не выше», которыми сопровождаются некоторые показатели в ГОСТ на дизельные топлива. Каждая оговорка дает предельное значение показателя, ограничивая отклонение его только в одном и притом нежелательном направлении, тогда как изменение в другую сторону обычно является благоприятным. Например, чем ниже температура застывания топлива, тем лучше его низкотемпературные свойства, поэтמму здесь ставится оговорка «не выше». В тех случаях, когда слишком низкое и чрезмерно высокое значение показателя отрицательно сказывается на качестве продукта, в ГОСТ вместо оговорок вводятся для такого рода показателей возможные пределы колебания.

Таблица 5

Основные показатели качества дизельных топлив ГОСТ 305 - 82

				Марки топлив
	Показатели
			Л	3		А
цетановое число, не менее			45	45		45
Фракционный состав, С^0, не выше:
		50%(об)	280	280		255
	96%	(מב)	360	340		330
Вязкость кинематическая при 20 С^0, мм^2/с			3,0 ... 6,0	1,8 ... 5.0		1,5 .. .4,0
Температура, С^0, не выше:
		застывания	- 10	35/45		- 55
		помутнения	- 5	' 25/35		-
Температура вспышки в закрытом тигле,,С^0
не ниже:
	для тепловозных и судовых дизелей
	и газовых турбин		62	40		35
	для дизелей общего назначения		40	35		30
Содержание фактических смол, Mr/lООмл,							I
не более			40	30		30
Плотность при 20 С^0, Kr/M^3 не более			860	840		830

ПРИМЕЧАНИЕ: • Числитель для умеренной климатической зоны, знаменатель - для холодной.

Топливо: Л - летнее, 3 - зимнее, А - арктическое.

Как видно из таблицы 5, потребность в нормировании верхнего и нижнего. пределов для дизельных топлив возникает применительно только к величине вязкости при температуре +20⁰с.

При установлении марки, как и в случае бензинов, сопоставляются в первую очередь важнейшие данные анализа: цетановые числа, температура застывания, значения вязкости и т. д. Выбор нужно остановить на той из марок, к показателям которой наиболее близко подходят имеющиеся результаты для испытуемого топлива. Числовой пример, приведенный в итоговой таблице (в графе «Образец №1»), ближе всего стоит к марке З, поэтому в следующую графу внесены соответствующие показатели для этой марки .

Вопрос о применении дизельных топлив по сравнению с бензином решается значительно проще. Это связано с тем, что любое отечественное дизельное ТОПЛИВО пригодно для всех отечественных автотракторных дизельных двигателей. Поэтому, отметив указанный факт, заключение надо закончить эксплуатационной оценкой испытуемого образца по его температуре застывания. При этом надлежит руководствоваться правилом: самая низка температура наружного воздуха, при которой может применяться любое дизельное топливо, должна быть выше его температуры застывания по крайней мере на 10, а максимум на 15С⁰

Использовать это правило надо следующим образом. Если величина температуры застывания заканчивается нулем или пятеркой, то к ней в первую очередь надо прибавить число 15 и полученный результат рассматривать в качестве основного. Но в соответствии с правилом допускается прибавлять и число 10. Очевидно, что второй результат будет на 5⁰с ниже первого и поскольку он обеспечивает меньшую надежность работы автомобилей, 'им следует руководствоваться лишь в крайних случаях. Например, дизельное топливо с температурой застывания, равной минус 25 С⁰, надлежит применять при температурах наружного воздуха не ниже минус 10 С⁰ и только в крайних случаях ­не ниже минус 15 С⁰.

Если же значение температуры застывания оканчивается цифрой, отличной от нуля и пятерки, то к ней надо прибавить одно из чисел от 11 до 14, которое в сумме даст результат, имеющей последней цифрой нуль или пятерку. Например, дизельное топливо с температурой застывания минус 22⁰с может использоваться при температурах наружного воздуха не ниже минус 10⁰с. В данном примере к значению температуры застывания, равному минус' 22⁰с, прибавлено число 12 и получается результат, имеющий последней цифрой нуль (т. е. минус 10⁰с).

Один из вариантов заключения приводится в рекомендуемой форме отчета по работе

Отчет по работе № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА

Задание

Произвести анализ дизельного топлива (образец №1), определить его марку, соответствие стандарту и установить условия применения с указанием предельно низкой температуры, до которой оно может быть использовано на автомобилях.