Лабораторная работа № 3. Определение плотности нефтепродуктов

Цель работы: научиться определять плотность нефтепродуктов ареометром и анализировать их плотностно-температурные характеристики.

Важной характеристикой жидкости является плотность. Плотность жидкости – это масса единицы объема при заданной температуре. Плотность нефтяных топлив линейно возрастает с уменьшением температуры. Плотность измеряется в соответствие с системой СИ в кг/м³, однако на практике до сих пор используют внесистемные единицы плотности – г/см³, кг/л. Связь между ними: 1^г/см³ = 1^кг/л = 1000 кг/м³.

На практике зачастую используют понятие «относительная плотность», которая представляет отношение массы нефтепродукта при температуре ее определения к массе воды при температуре + 4ºС, взятой в том же объеме, т.к. масса 1л. воды при t = + 4ºС составляет 1 кг. Например, 1л бензина при + 20ºС имеет массу 730г., а 1 литр воды при t = + 4ºС – 1000г. Тогда относительная плотность указанного бензина .

Относительную плотность принято выражать величиной, относящейся к нормальной температуре (+ 20ºС), при этой температуре значение величины плотности регламентируется стандартом (для различных марок бензина ). Если известна плотность при другой температуре t, то по ее значению величины можно найти регламентированную плотность:

, где

- относительная плотность жидкости при 20ºС и заданных условиях соответственно;

у – средняя температурная поправка плотности, которая берется по таблице 3.1 в графе соответствующей плотности;

t – температура испытания.

Средние температурные поправки к плотности нефтепродуктов

Таблица 3.1

Плотность, г/см^3	Температурная поправка на 1˚С	Плотность, г/см^3	Температурная поправка на 1˚С
0,6900 – 0,6999	0,000910	0,8200 – 0,8299	0,000738
0,7000 – 0,7099	0,000897	0,8300 – 0,8399	0,000725
0,7100 – 0,7199	0,000884	0,8400 – 0,8499	0,000712
0,7200 – 0,7299	0,000870	0,8500 – 0,8599	0,000699
0,7300 – 0,7399	0,000857	0,8600 – 0,8699	0,000686
0,7400 – 0,7499	0,000844	0,8700 – 0,8799	0,000673
0,7500 – 0,7599	0,000831	0,8800 – 0,8899	0,000660
0,7600 – 0,7699	0,000818	0,8900 – 0,8999	0,000647
0,7700 – 0,7799	0,000805	0,9000 – 0,9099	0,000633
0,7800 – 0,7899	0,000792	0,9100 – 0,9199	0,000620
0,7900 – 0,7999	0,000778	0,9200 – 0,9299	0,000607
0,8000 – 0,8099	0,000765	0,9300 – 0,9399	0,000594
0,8100 – 0,8199	0,000752	0,9400 – 0,9499	0,000581

Температурная зависимость плотности нефтепродуктов ярче проявляется у легких топлив. Увеличение плотности топлива при уменьшении температуры вызывает увеличение массового расхода топлива при объемном дозировании. Так, например, топливный насос дизеля дозирует количество впрыскиваемого топлива по объему, т.е. при снижении температуры масса топлива, впрыскиваемого форсункой, возрастает пропорционально увеличению плотности топлива. В ДВС с принудительным воспламенением топливодозирующие устройства карбюратора – жиклеры – дозируют также объемный расход топлива. Таким образом, и в этом случае увеличивается массовый расход топлива. Для измерения плотности жидкости используют ареометры (нефтеденсиметры), применение которых основано на законе Архимеда, согласно которому на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх и равная весу вытесненной жидкости в объеме погруженной части тела.

Ареометр представляет собой стеклянный цилиндрический корпус, который в верхней части заканчивается запаянным стержнем с помещенной внутри градуировочной шкалой плотности, а в нижней части камерой, заполненной балластом из свинцовой дроби (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Прибор для определения плотности бензина

1- нефтеденсиметр (ареометр); 2- мерный цилиндр; 3- топливо

Как правило, в ареометр встраивают термометр, что позволяет одновременно с измерением плотности определить и температуру нефтепродукта, при этом ртутный шарик термометра одновременно является балластом. За счет балласта и симметричной формы ареометр всегда находится в жидкости в вертикальном положении. Современные ареометры выпускаются по ГОСТ 18481 – 81, который регламентирует их форму, типы, размеры, погрешности. Основные характеристики ареометров приведены в таблице 3.2.

Техническая характеристика ареометров.

Таблица 3.2

Тип ареометра	Число приборов в наборе, шт.	Диапазон показаний прибора, кг/м^3	Диапазон измерения плотности, кг/м^3	Границы допустимой погрешности кг/м^3	Диапазон измерения температуры, ºС	Границы допустимой погрешности ºС
АНТ-1	7	60	650…1070	± 0,5	– 20…+ 45	± 0,5
АНТ-2	5	80	670…1070	± 0,5	– 20…+ 35	± 0,5
АН	14	30	650…1070	± 0,5	-	-