Лабораторна робота № 4 визначення кінематичної в’язкості нафтопродуктів

Мета роботи.Ознайомитись з методикою визначення в’язкості дизельного палива та інших нафтопродуктів.

Завдання.Визначити кінематичну в’язкість дизельного палива та перевести її у динамічну. На підставі отриманих результатів зробити висновок про якість палива і його вплив на роботу двигуна.

Загальні відомості

В’язкістю називається властивість рідини створювати опір під час взаємного переміщення або ковзання її шарів. Фізична суть в’язкості – це внутрішнє тертя між частинами рідини, зумовлене молекулярним зчепленням.

Розрізняють в’язкість динамічну (абсолютну), кінематичну та умовну.

Динамічна в’язкість  (коефіцієнт внутрішнього тертя) вимірюється в Паскаль-секундах (Пас), але на практиці допускається застосовувати одиницю Пуаз – П (г/см²с), 1 П = 0,1 Пас.

Паскаль-секунда чисельно дорівнює опору, який виникає під час переміщення двох шарів рідини площею 1 м², що знаходяться на відстані 1 м один від одного та рухаються зі швидкістю 1 м/c під дією сили 1 Н. Динамічну в’язкість визначають за допомогою ротаційного віскозиметра або віскозиметра Хеплера,

але частіше встановлюють перерахунком із кінематичної в’язкості γ за виразом:

 = γρ, (4.1)

де ρ – густина нафтопродукту при температурі визначення в’язкості.

Кінематичну в’язкість γ визначають за допомогою скляних віскозиметрів Освальда-Пінкевича, ВПЖ-2, ВПЖ-4 в сантистоксах (1 сСт =1 мм²/c =10^-6 м²/с). Зокрема, γ дистильованої води при 20С становить 1 сСт.

Умовна в’язкість ВУ показує, у скільки разів в’язкість нафтопродукту при температурі вимірювання більша або менша від в’язкості дистильованої води з температурою 20С.

В’язкість нафтопродуктів суттєво залежить від температури, тому прийнято її визначати для палива при температурі 20С , а для моторних олив – при -18, 50 і 100С.

В’язкість дизельного палива істотно впливає на роботу двигуна. Малов’язке паливо покращує розпилювання і сумішоутворення, але погіршує умови змащування плунжерних пар, у результаті зниження щільності яких зменшується циклова подача. Тому кінематична в’язкість дизельного палива при 20С повинна знаходитись в межах 1,6–6,0 сСт (дод. В).

Методика виконання роботи

Точність вимірювання забезпечують підбиранням віскозиметра з таким розрахунком, щоб час витікання досліджуваного продукту був не меншим 200 с. Прилад повинен бути чистим, без відкладень неорганічних солей та органічних речовин, які очищають соляною кислотою і хромовою сумішшю, промивають дистильованою водою та ацетоном, а потім сушать сухим, чистим повітрям.

За наявності у пробі нафтопродукту води або механічних домішок проводять обезводнення прожареною сіллю та очищення паперовим фільтром.

Віскозиметр 2 (рис. 4.1) наповнюють досліджуваною речовиною, для чого на відвідну трубку 7 надівають гумовий шланг із грушею. Перевертають віскозиметр і занурюють трубку з розширеннями 5 у посудину з нафтопродуктом. Створюючи розрідження гумовою грушею, засмоктують нафтопродукт до позначки М₂, яка знаходиться біля капіляра 6, при цьому одночасно слідкують, щоб у рідині не було бульбашок повітря. Виймають віскозиметр і швидко повертають його у попереднє положення. Знімають із зовнішнього боку трубки з розширеннями залишки рідини і надівають гумовий шланг із грушею. Встанов-

люють віскозиметр у посудині термостата 4 вертикально так, щоб верхнє розширення було повністю занурене в обігрівальну рідину.

У термостаті встановлюють температуру, необхідну для визначення в’яз- кості з похибкою, яка не перевищує 0,1С. Термометр 3 закріплюють так, щоб розширення його капіляра розташовувалось біля середини капіляра віскозиметра; рідину в термостаті потрібно перемішувати. Для забезпечення вирівнювання температур нафтопродукту і обігрівальної рідини заміри проводять через 15 хв після занурення віскозиметра.

Для проведення вимірювань, гумовою грушею засмоктують нафтопродукт до заповнення 1/3 частини верхнього розширення. З’єднують трубку з двома розширеннями з атмосферою і визначають час переміщення нафтопродукту від позначки М₁ до М₂. Дослід проводять декілька разів, результати яких не повинні відрізнятись між собою понад 0,5%; якщо розходження більше – вимірювання повторюють.

Обчислюють середнє арифметичне значення часу витікання рідини через капіляр віскозиметра з точністю 0,1 с. Кінематичну в’язкість γ_t (мм²/с) нафтопродукту, який досліджується, визначають за формулою:

γ_t = С, (4.2)

де С – стала віскозиметра, мм²/с² (вказується в його паспорті);

 – середній арифметичний час витікання нафтопродукту, с.

Сталі віскозиметрів визначають градуюванням приладів на стандартних рідинах із відомими в’язкостями.

Зміст звіту

1. Назва і мета роботи.

2. Опис виконання лабораторної роботи із зображенням схеми обладнання для визначення кінематичної в’язкості нафтопродуктів.

3. Результати і висновки досліджень.

Питання для самоконтролю

1. Що називається в’язкістю та які існують її види? Дати їх визначення і назвати одиниці виміру.

2. Як визначити кінематичну в’язкість нафтопродукту та перевести її у динамічну?

3. В яких межах повинна змінюватись в’язкість дизельного палива?

4. Як в’язкість нафтопродукту впливає на роботу двигуна та інших агрегатів?

5. Як підібрати віскозиметр для певного виду нафтопродукту?

6. Охарактеризувати призначення олив, пояснити суть процесу їх окислення.

7. Обґрунтувати можливість оцінки технічного стану ДВЗ за зміною параметрів оливи.

8. Навести класифікацію вітчизняних моторних олив і проаналізувати її відмінність від закордонної (API або SAI).

9. Встановити, від чого залежать зносостійкі властивості олив і оцінити вплив присадок різного типу.

Рекомендована література: 1, с. 33–34, 66–67, 269]; [2, с. 39–42, 154–157]; [3, с. 62–69.