Chimia petrolului. Conversia vâscozității cinematice în viscozitate dinamică versus presiune

Vâscozitatea determină rezistența internă a unui fluid la forța utilizată pentru a face curgerea fluidului respectiv. Există două tipuri de vâscozitate - absolută și cinematică. Primul este utilizat în mod obișnuit în cosmetică, medicină și gătit, în timp ce cel din urmă este mai frecvent utilizat în industria auto.

Vâscozitate absolută și vâscozitate cinematică

Vâscozitate absolută fluidul, numit și fluid dinamic, măsoară rezistența la forța care îl determină să curgă. Se măsoară independent de proprietățile substanței. Vâscozitatea cinematicădimpotrivă, depinde de densitatea substanței. Pentru a determina vâscozitatea cinematică, vâscozitatea absolută este împărțită la densitatea acestui fluid.

Vâscozitatea cinematică depinde de temperatura lichidului, prin urmare, pe lângă vâscozitatea însăși, este necesar să se indice la ce temperatură lichidul capătă o astfel de vâscozitate. Vâscozitatea unui lubrifiant este de obicei măsurată la temperaturi de 40 ° C (104 ° F) și 100 ° C (212 ° F). În timpul schimbărilor de ulei din automobile, mecanicii auto folosesc deseori proprietatea uleiurilor pentru a deveni mai puțin vâscoase pe măsură ce temperatura crește. De exemplu, pentru a elimina cantitatea maximă de ulei din motor, acesta este preîncălzit, ca urmare, uleiul curge mai ușor și mai repede.

Fluide newtoniene și non-newtoniene

Vâscozitatea se schimbă în moduri diferite, în funcție de tipul de lichid. Există două tipuri - fluide newtoniene și non-newtoniene. Fluidele sunt numite newtoniene dacă vâscozitatea lor se modifică indiferent de forța care îl deformează. Toate celelalte fluide sunt non-newtoniene. Sunt interesante prin faptul că sunt deformate la viteze diferite în funcție de tensiunea de forfecare, adică deformarea are loc la o viteză mai mare sau, dimpotrivă, mai mică, în funcție de substanță și de forța care presează lichidul. De această deformare depinde și vâscozitatea.

Ketchupul este un exemplu clasic de lichid non-newtonian. În timp ce se află în sticlă, este aproape imposibil să o faci să iasă cu puțină forță. Dacă, dimpotrivă, aplicăm o forță mare, de exemplu, începem să scuturăm puternic sticla, atunci ketchupul va curge ușor din ea. Astfel, un stres mare face ca ketchup-ul să curgă, iar unul mic nu are aproape niciun efect asupra fluidității sale. Această proprietate este inerentă numai fluidelor non-newtoniene.

Alte fluide non-newtoniene, pe de altă parte, devin mai vâscoase odată cu creșterea stresului. Un exemplu de astfel de lichid este un amestec de amidon și apă. O persoană poate alerga în siguranță printr-o piscină plină cu ea, dar va începe să se scufunde dacă se oprește. Acest lucru se datorează faptului că, în primul caz, forța care acționează asupra lichidului este mult mai mare decât în \u200b\u200bal doilea. Există fluide non-newtoniene cu alte proprietăți - de exemplu, în ele vâscozitatea se schimbă nu numai în funcție de cantitatea totală de stres, ci și de timpul în care forța acționează asupra fluidului. De exemplu, dacă stresul total este cauzat de o forță mai mare și acționează asupra corpului pentru o perioadă scurtă de timp, mai degrabă decât să fie distribuit pe o perioadă mai lungă cu mai puțină forță, atunci un lichid, cum ar fi mierea, devine mai puțin vâscos. Adică, dacă amestecați energic mierea, aceasta va deveni mai puțin vâscoasă în comparație cu amestecarea cu mai puțină forță, dar pentru o perioadă mai lungă de timp.

Vâscozitatea și lubrifierea în inginerie

Vâscozitatea este o proprietate importantă a lichidelor care este utilizată în viața de zi cu zi. Știința care studiază fluiditatea fluidelor se numește reologie și tratează o serie de subiecte legate de acest fenomen, inclusiv vâscozitatea, deoarece vâscozitatea afectează direct fluiditatea diferitelor substanțe. Reologia studiază de obicei atât fluidele newtoniene, cât și cele non-newtoniene.

Indicatori de vâscozitate a uleiului de motor

Producția de ulei pentru mașini are loc în strictă conformitate cu regulile și rețetele, astfel încât vâscozitatea acestui ulei este exact ceea ce este necesar într-o situație dată. Înainte de a vinde, producătorii controlează calitatea uleiului, iar mecanicii din reprezentanțele auto verifică vâscozitatea acestuia înainte de a-l vărsa în motor. În ambele cazuri, măsurătorile sunt luate în moduri diferite. În producția de ulei, viscozitatea sa cinematică este de obicei măsurată, iar mecanica, dimpotrivă, măsoară vâscozitatea absolută și apoi o transformă în cinematică. În acest caz, se utilizează diferite dispozitive de măsurare. Este important să cunoaștem diferența dintre aceste măsurători și să nu confundăm vâscozitatea cinematică cu cea absolută, deoarece acestea nu sunt aceleași.

Pentru a obține măsurători mai precise, producătorii de uleiuri lubrifiante preferă să utilizeze vâscozitatea cinematică. Vâscozitatea cinematică este, de asemenea, mult mai ieftină decât vâscozitatea absolută.

Pentru autoturisme este foarte important ca vâscozitatea uleiului din motor să fie corectă. Pentru ca piesele auto să reziste cât mai mult posibil, frecarea trebuie redusă cât mai mult posibil. Pentru a face acest lucru, acestea sunt acoperite cu un strat gros de ulei de motor. Uleiul trebuie să fie suficient de vâscos pentru a rămâne pe suprafețele de frecare cât mai mult timp posibil. Pe de altă parte, trebuie să fie suficient de lichid pentru a trece prin canalele de ulei fără o scădere notabilă a debitului chiar și pe vreme rece. Adică, chiar și la temperaturi scăzute, uleiul nu ar trebui să rămână foarte vâscos. În plus, dacă uleiul este prea vâscos, fricțiunea dintre piesele în mișcare va fi mare, ceea ce va duce la un consum crescut de combustibil.

Uleiul de motor este un amestec de diferite uleiuri și aditivi, cum ar fi antispumuri și detergenți. Prin urmare, cunoașterea vâscozității uleiului în sine nu este suficientă. De asemenea, este necesar să cunoașteți vâscozitatea finală a produsului și, dacă este necesar, să îl modificați dacă nu îndeplinește standardele acceptate.

Schimbare de ulei

Odată cu utilizarea, procentul de aditivi din uleiul de motor scade și uleiul însuși se murdărește. Când contaminarea este prea mare și aditivii adăugați la aceasta s-au ars, uleiul devine inutilizabil și trebuie schimbat în mod regulat. Dacă acest lucru nu se face, murdăria poate înfunda canalele de ulei. Vâscozitatea uleiului se va modifica și nu va îndeplini standardele, provocând diverse probleme, cum ar fi canalele de ulei înfundate. Unele ateliere de reparații și producătorii de ulei recomandă schimbarea acestuia la fiecare 5 kilometri de kilometri, dar producătorii de mașini și unii mecanici auto susțin că schimbarea uleiului după fiecare 8 kilometri la 24 de kilometri este suficientă dacă vehiculul este în stare bună de funcționare. condiție. Înlocuirea fiecărui 5 kilometri de kilometri este potrivită pentru motoarele mai vechi, iar acum sfatul cu privire la astfel de schimbări frecvente de ulei este o cascadă publicitară care îi obligă pe șoferi să cumpere mai mult ulei și să folosească serviciile centrelor de service mai des decât este de fapt necesar.

Pe măsură ce designul motorului se îmbunătățește, la fel și distanța pe care o poate parcurge un vehicul fără a schimba uleiul. Prin urmare, pentru a decide când să umpleți mașina cu ulei nou, urmați informațiile din instrucțiunile de utilizare sau site-ul web al producătorului mașinii. Unele vehicule au și senzori care monitorizează starea uleiului - sunt, de asemenea, convenabili de utilizat.

Cum se alege uleiul de motor potrivit

Pentru a nu vă înșela cu alegerea vâscozității, atunci când alegeți un ulei, trebuie să luați în considerare ce vreme și în ce condiții este destinat. Unele uleiuri sunt concepute pentru a funcționa în condiții de frig sau căldură, iar altele sunt bune pe orice vreme. Uleiurile sunt, de asemenea, împărțite în uleiuri sintetice, minerale și amestecate. Acestea din urmă sunt compuse dintr-un amestec de componente minerale și sintetice. Cele mai scumpe uleiuri sunt sintetice, iar cele mai ieftine sunt uleiurile minerale, deoarece producția lor este mai ieftină. Uleiurile sintetice devin din ce în ce mai populare datorită faptului că durează mai mult, iar vâscozitatea lor rămâne constantă pe o gamă largă de temperaturi. Atunci când cumpărați ulei de motor sintetic, este important să testați dacă filtrul dvs. va rezista atâta timp cât uleiul.

Schimbarea vâscozității unui ulei de motor datorită modificării temperaturii are loc în diferite uleiuri în moduri diferite, iar această dependență este exprimată de indicele de vâscozitate, care este de obicei indicat pe ambalaj. Index egal cu zero - pentru uleiuri, a căror vâscozitate depinde cel mai mult de temperatură. Cu cât vâscozitatea depinde de temperatură, cu atât mai bine, motiv pentru care șoferii preferă uleiurile cu un indice de vâscozitate ridicat, în special în climă rece, unde diferența de temperatură dintre un motor fierbinte și aerul rece este foarte mare. În acest moment, indicele de vâscozitate al uleiurilor sintetice este mai mare decât cel al uleiurilor minerale. Uleiurile mixte sunt la mijloc.

Pentru a menține vâscozitatea uleiului neschimbată mai mult timp, adică pentru a crește indicele de vâscozitate, diferiți aditivi sunt adăugați în ulei. Adesea, acești aditivi sunt arși înainte de perioada recomandată de schimb de ulei, ceea ce înseamnă că uleiul devine mai puțin utilizabil. Conducătorii auto care folosesc uleiuri cu astfel de aditivi sunt obligați fie să verifice în mod regulat dacă concentrația acestor aditivi în ulei este suficientă, fie schimbă adesea uleiul, fie să se mulțumească cu ulei cu calități reduse. Adică, uleiul cu un indice de vâscozitate ridicat nu este doar scump, ci necesită și o monitorizare constantă.

Ulei pentru alte vehicule și mecanisme

Cerințele de viscozitate pentru uleiurile pentru alte vehicule sunt adesea aceleași cu cele pentru uleiurile auto, dar uneori diferă. De exemplu, cerințele pentru uleiul utilizat pentru lanțul de biciclete sunt diferite. Deținătorii de biciclete trebuie, de obicei, să aleagă între un ulei non-vâscos ușor de aplicat pe lanț, cum ar fi de la un spray cu aerosoli, și un ulei vâscos care se menține bine pentru o lungă perioadă de timp. Uleiul vâscos reduce efectiv fricțiunea și nu este spălat de pe lanț când plouă, dar se murdărește rapid pe măsură ce praful, iarba uscată și alte murdării pătrund în lanțul deschis. Uleiul non-vâscos nu are această problemă, dar deseori trebuie reaplicat, iar cicliștii neatenți sau neexperimentați uneori nu știu acest lucru și deteriorează lanțul și angrenajele.

Măsurarea viscozității

Dispozitivele numite reometre sau viscometre sunt utilizate pentru măsurarea vâscozității. Primele sunt utilizate pentru lichide, a căror vâscozitate se modifică în funcție de condițiile de mediu, iar cele din urmă lucrează cu orice lichid. Unele reometre sunt un cilindru care se rotește în interiorul altui cilindru. Acestea măsoară forța cu care fluidul din cilindrul exterior rotește cilindrul interior. În alte reometre, lichidul este turnat pe o placă, un cilindru este plasat în ea și se măsoară forța cu care acționează lichidul asupra cilindrului. Există și alte tipuri de reometre, dar principiul funcționării lor este similar - măsoară forța cu care acționează un lichid asupra unui element în mișcare al acestui dispozitiv.

Viscometrele măsoară rezistența unui fluid care se mișcă în interiorul unui metru. Pentru a face acest lucru, lichidul este împins printr-un tub subțire (capilar) și se măsoară rezistența lichidului la mișcare prin tub. Această rezistență poate fi determinată prin măsurarea timpului necesar fluidului pentru a se deplasa o anumită distanță în tub. Timpul este convertit în vâscozitate folosind calculele sau tabelele furnizate în documentația pentru fiecare dispozitiv.

Vâscozitatea este cea mai importantă constantă fizică care caracterizează proprietățile de performanță ale cazanelor și motorinelor, uleiurilor petroliere și a altor produse petroliere. Valoarea vâscozității este utilizată pentru a evalua posibilitatea pulverizării și pompării uleiului și a produselor petroliere.

Distingeți vâscozitatea dinamică, cinematică, condițională și eficientă (structurală).

Vâscozitate dinamică (absolută) [μ ], sau fricțiunea internă, sunt proprietățile fluidelor reale de a rezista forțelor de forfecare. Evident, această proprietate se manifestă atunci când fluidul se mișcă. Vâscozitatea dinamică SI este măsurată în [N · s / m 2]. Aceasta este rezistența pe care lichidul o exercită în timpul mișcării relative a celor două straturi ale sale cu o suprafață de 1 m 2, situată la o distanță de 1 m una de cealaltă și care se mișcă sub acțiunea unei forțe externe de 1 N la o viteză de 1 m / s. Având în vedere că 1 N / m2 \u003d 1 Pa, vâscozitatea dinamică este adesea exprimată în [Pa · s] sau [mPa · s]. În sistemul CGS (CGS), dimensiunea vâscozității dinamice este [dyn · s / m 2]. Această unitate se numește echilibru (1 P \u003d 0,1 Pa · s).

Factori de conversie pentru calcularea dinamicii [ μ ] vâscozitate.

Vâscozitatea cinematică [ν ] este o valoare egală cu raportul vâscozității dinamice a lichidului [ μ ] la densitatea sa [ ρ ] la aceeași temperatură: ν \u003d μ / ρ. Unitatea de vâscozitate cinematică este [m 2 / s] - vâscozitatea cinematică a unui astfel de fluid, a cărui vâscozitate dinamică este 1 N · s / m 2 și o densitate de 1 kg / m 3 (H \u003d kg · m / s 2). În sistemul CGS, vâscozitatea cinematică este exprimată în [cm2 / s]. Această unitate se numește Stokes (1 St \u003d 10 -4 m 2 / s; 1 cSt \u003d 1 mm 2 / s).

Factorii de conversie pentru calcularea cinematicii [ ν ] vâscozitate.

Petrolul și produsele petroliere sunt adesea caracterizate prin vâscozitate condiționată, care este luat ca raportul dintre timpul de expirare prin deschiderea calibrată a unui viscosimetru standard 200 ml de ulei la o anumită temperatură [ t] până la expirarea a 200 ml de apă distilată la o temperatură de 20 ° C. Vâscozitatea condiționată la temperatură [ t] este notat cu semnul VU și este exprimat prin numărul de grade condiționale.

Vâscozitatea relativă se măsoară în grade VU (° VU) (dacă testul se efectuează într-un viscozimetru standard conform GOST 6258-85), secunde Saybolt și secunde Redwood (dacă testul se efectuează pe vâscozimetre Saybolt și Redwood).

Puteți transfera vâscozitatea de la un sistem la altul folosind o nomogramă.

În sistemele dispersate cu petrol în anumite condiții, spre deosebire de fluidele newtoniene, vâscozitatea este o valoare variabilă care depinde de gradientul vitezei de forfecare. În aceste cazuri, țițeiul și produsele petroliere se caracterizează prin vâscozitate eficientă sau structurală:

Pentru hidrocarburi, vâscozitatea depinde semnificativ de compoziția lor chimică: crește odată cu creșterea greutății moleculare și a punctului de fierbere. Prezența ramificării laterale în molecule de alcan și naftenă și o creștere a numărului de cicluri cresc, de asemenea, vâscozitatea. Pentru diferite grupuri de hidrocarburi, vâscozitatea crește în seria alcani - arii - ciclani.

Pentru a determina vâscozitatea, se utilizează dispozitive standard speciale - vâscozimetre, care diferă prin principiul lor de funcționare.

Vâscozitatea cinematică este determinată pentru produsele petroliere ușoare cu vâscozitate relativ mică și uleiurile folosind vâscozimetre capilare, acțiunea cărora se bazează pe fluiditatea unui lichid printr-un capilar în conformitate cu GOST 33-2000 și GOST 1929-87 (vâscozimetru tip VPZh, Pinkevich etc.)

Pentru produsele uleioase vâscoase, vâscozitatea relativă este măsurată în vâscozimetre precum VU, Engler și altele. Ieșirea lichidului în aceste vâscozimetre are loc printr-o gaură calibrată în conformitate cu GOST 6258-85.

Există o relație empirică între valorile condiționate ° VU și viscozitatea cinematică:

Vâscozitatea celor mai vâscoase produse petroliere structurate este determinată pe un viscozimetru rotativ în conformitate cu GOST 1929-87. Metoda se bazează pe măsurarea forței necesare rotirii cilindrului interior față de exterior atunci când se umple spațiul dintre ele cu lichidul de testare la o temperatură t.

În plus față de metodele standard pentru determinarea vâscozității, metode nestandardizate sunt uneori folosite în lucrările de cercetare bazate pe măsurarea vâscozității până la momentul căderii mingii de calibrare între mărci sau prin timpul de descompunere a vibrațiilor unui solid din lichidul de testare (vâscozimetre ale lui Hoppler, Gurvich etc.)

În toate metodele standard descrise, vâscozitatea este determinată la o temperatură strict constantă, deoarece vâscozitatea se modifică semnificativ odată cu schimbarea acesteia.

Vâscozitate versus temperatură

Dependența vâscozității produselor petroliere de temperatură este o caracteristică foarte importantă atât în \u200b\u200btehnologia de rafinare a petrolului (pompare, schimb de căldură, nămol etc.), cât și atunci când se utilizează produse petroliere comerciale (drenare, pompare, filtrare, lubrifiere a suprafețelor de frecare etc.).

Vâscozitatea lor crește odată cu scăderea temperaturii. Figura arată curbele de schimbare a vâscozității în funcție de temperatură pentru diferiți uleiuri lubrifiante.

Comună tuturor probelor de ulei este prezența intervalelor de temperatură în care apare o creștere bruscă a vâscozității.

Există multe formule diferite pentru calcularea vâscozității în funcție de temperatură, dar cea mai frecvent utilizată este formula empirică a lui Walter:

Logaritmând această expresie de două ori, obținem:

Conform acestei ecuații, EG Semenido a compilat o nomogramă pe a cărei abscisă, pentru ușurință în utilizare, se trasează temperatura, iar pe ordonată - vâscozitatea.

Din nomogramă, puteți găsi vâscozitatea unui produs petrolier la orice temperatură dată, dacă se cunoaște vâscozitatea sa la alte două temperaturi. În acest caz, valoarea vâscozităților cunoscute este conectată printr-o linie dreaptă și continuă până când intersectează linia de temperatură. Punctul de intersecție cu acesta corespunde vâscozității dorite. Nomograma este potrivită pentru determinarea vâscozității tuturor tipurilor de produse petroliere lichide.

Pentru uleiurile lubrifiante petroliere, este foarte important în timpul funcționării ca vâscozitatea să depindă cât mai puțin posibil de temperatură, deoarece aceasta asigură proprietăți lubrifiante bune ale uleiului într-un interval larg de temperatură, adică, în conformitate cu formula Walter, aceasta înseamnă că pentru uleiurile lubrifiante, cu atât este mai mic coeficientul B, cu atât este mai mare calitatea uleiului. Această proprietate a uleiurilor se numește indicele de vâscozitatecare este o funcție a chimiei petrolului. Vâscozitatea variază în funcție de temperatură pentru diferite hidrocarburi. Cea mai abruptă dependență (valoare B mare) pentru hidrocarburile aromatice și cea mai mică pentru alcani. În acest sens, hidrocarburile naftenice sunt apropiate de alcani.

Există diferite metode pentru determinarea indicelui de vâscozitate (VI).

În Rusia, IV este determinat de două valori ale vâscozității cinematice la 50 și 100 ° C (sau la 40 și 100 ° C - conform unui tabel special al Comitetului de Stat pentru Standarde).

La certificarea uleiurilor, IV se calculează conform GOST 25371-97, care prevede determinarea acestei valori prin vâscozitate la 40 și 100 ° C. Conform acestei metode, conform GOST (pentru uleiurile cu IV sub 100), indicele de vâscozitate este determinat de formula:

Pentru toate uleiurile cu ν 100 ν, ν 1 și ν 3) se determină conform tabelului GOST 25371-97 pe baza ν 40 și ν 100 acest ulei. Dacă uleiul este mai vâscos ( ν 100 \u003e 70 mm 2 / s), apoi valorile incluse în formulă sunt determinate de formule speciale date în standard.

Este mult mai ușor să determinați indicele de vâscozitate din nomograme.

O nomogramă și mai convenabilă pentru găsirea indicelui de vâscozitate a fost dezvoltată de G.V. Vinogradov. Definiția IV este redusă la conexiunea valorilor cunoscute ale vâscozității prin linii drepte la două temperaturi. Punctul de intersecție al acestor linii corespunde indicelui de vâscozitate dorit.

Indicele de vâscozitate este o valoare general acceptată, care este inclusă în standardele pentru uleiuri din toate țările lumii. Dezavantajul indicelui de vâscozitate este că acesta caracterizează comportamentul uleiului numai în intervalul de temperatură de la 37,8 la 98,8 ° C.

Mulți cercetători au observat că densitatea și vâscozitatea uleiurilor lubrifiante reflectă într-o oarecare măsură compoziția lor de hidrocarburi. S-a propus un indicator corespunzător care leagă densitatea și vâscozitatea uleiurilor și numit constanta vâscozității-masă (VMC). Constanta vâscozității-masă poate fi calculată prin formula lui Yu.A. Pinkevich:

În funcție de compoziția chimică a uleiului VMC, acesta poate fi de la 0,75 la 0,90, iar cu cât uleiul VMC este mai mare, cu atât este mai mic indicele său de vâscozitate.

La temperaturi scăzute, uleiurile lubrifiante capătă o structură care se caracterizează prin punctul de randament, plasticitate, tixotropie sau anomalii de vâscozitate inerente sistemelor dispersate. Rezultatele determinării vâscozității acestor uleiuri depind de amestecarea mecanică preliminară a acestora, precum și de debitul sau de ambii factori simultan. Uleiurile structurate, ca și alte sisteme de uleiuri structurate, nu respectă legea debitului fluidelor newtoniene, conform căreia schimbarea vâscozității ar trebui să depindă doar de temperatură.

Un ulei cu o structură intactă are o vâscozitate semnificativ mai mare decât după distrugere. Dacă vâscozitatea unui astfel de ulei este redusă prin distrugerea structurii, atunci într-o stare calmă această structură va fi restabilită și vâscozitatea va reveni la valoarea inițială. Se numește abilitatea unui sistem de a-și restabili spontan structura tixotropie... Cu o creștere a vitezei de curgere, sau mai bine zis a gradientului de viteză (secțiunea curbei 1), structura este distrusă și, prin urmare, vâscozitatea substanței scade și atinge un anumit minim. Această vâscozitate minimă rămâne la același nivel cu o creștere ulterioară a gradientului de viteză (secțiunea 2) până când apare un flux turbulent, după care vâscozitatea crește din nou (secțiunea 3).

Viscozitate versus presiune

Vâscozitatea lichidelor, inclusiv a produselor petroliere, depinde de presiunea externă. Schimbarea vâscozității uleiurilor cu creșterea presiunii este de o mare importanță practică, deoarece în unele unități de frecare pot apărea presiuni ridicate.

Dependența vâscozității de presiune pentru unele uleiuri este ilustrată de curbe, vâscozitatea uleiurilor se schimbă de-a lungul unei parabole cu creșterea presiunii. Sub presiune R poate fi exprimat prin formula:

În uleiurile petroliere, vâscozitatea hidrocarburilor parafinice se modifică cel mai puțin odată cu creșterea presiunii și unele mai naftenice și aromatice. Vâscozitatea produselor petroliere cu vâscozitate ridicată cu presiune crescândă crește mai mult decât vâscozitatea celor cu vâscozitate redusă. Cu cât temperatura este mai ridicată, cu atât viscozitatea se modifică mai puțin odată cu creșterea presiunii.

La presiuni de ordinul 500 - 1000 MPa, vâscozitatea uleiurilor crește atât de mult încât își pierd proprietățile lichide și se transformă într-o masă plastică.

Pentru a determina vâscozitatea produselor petroliere la presiune ridicată, D.E. Mapston a propus formula:

Pe baza acestei ecuații, D.E. Mapston a dezvoltat o nomogramă, folosind valorile cunoscute, de exemplu ν 0 și R, conectați cu o linie dreaptă și citirea se obține pe a treia scară.

Vâscozitatea amestecurilor

Când se amestecă uleiuri, este adesea necesar să se determine vâscozitatea amestecurilor. Experimentele au arătat că aditivitatea proprietăților se manifestă numai în amestecuri de două componente care au o vâscozitate foarte apropiată. Cu o diferență mare în vâscozitățile produselor petroliere amestecate, de regulă, vâscozitatea este mai mică decât cea calculată conform regulii de amestecare. O vâscozitate aproximativă a unui amestec de uleiuri poate fi calculată prin înlocuirea vâscozităților componentelor cu valoarea lor reciprocă - mobilitate (fluiditate) ψ cm:

Diferite nomograme pot fi, de asemenea, utilizate pentru a determina vâscozitatea amestecurilor. Cele mai utilizate sunt nomograma ASTM și viscozigrama Molina-Hurvich. Nomograma ASTM se bazează pe formula Walter. Nomograma Molin-Gurevich a fost compilată pe baza vâscozităților găsite experimental ale unui amestec de uleiuri A și B, din care A are o vâscozitate ° VU 20 \u003d 1,5, iar B are o vâscozitate ° VU 20 \u003d 60. Ambele uleiuri au fost amestecate în rapoarte diferite de la 0 la 100% (vol.), iar vâscozitatea amestecurilor a fost stabilită experimental. Nomograma prezintă valorile vâscozității în uel. unități și în mm 2 / s.

Vâscozitatea gazelor și a vaporilor de ulei

Vâscozitatea gazelor de hidrocarburi și a vaporilor de petrol respectă legi diferite de cele pentru lichide. Pe măsură ce temperatura crește, viscozitatea gazelor crește. Acest model este descris în mod satisfăcător de formula Sutherland:

Vâscozitatea lichidelor

Dinamic viscozitate, sau coeficientul de viscozitate dinamică ƞ (newtonian), este determinat de formula:

η \u003d r / (dv / dr),

unde r este forța rezistenței vâscoase (pe unitate de suprafață) între două straturi adiacente de lichid, direcționate de-a lungul suprafeței lor, iar dv / dr este gradientul vitezei lor relative, luat în direcția perpendiculară pe direcția de mișcare. Dimensiunea vâscozității dinamice ML -1 T -1, unitatea sa în sistemul CGS este echilibrată (pz) \u003d 1g / cm * sec \u003d 1din * sec / cm 2 \u003d 100 centipoise (cps)

Cinematic viscozitate este determinată de raportul dintre vâscozitatea dinamică density și densitatea lichidului p. Dimensiunea vâscozității cinematice L 2 T -1, unitatea sa în sistemul CGS este Stokes (st) \u003d 1 cm 2 / sec \u003d 100 centistokes (cst).

Fluiditatea φ este reciprocă a vâscozității dinamice. Acesta din urmă pentru lichide scade odată cu scăderea temperaturii aproximativ conform legii φ \u003d A + B / T, unde A și B sunt constante caracteristice, iar T denotă temperatura absolută. Valorile A și B pentru un număr mare de lichide au fost date de Barrer.

Masă de vâscozitate a apei

Datele lui Bingham și Jackson, calibrate în raport cu standardul național din SUA și Marea Britanie începând cu 1 iulie 1953, ƞ la 20 ° C \u003d 1,0019 centipoise.

Tabel de viscozitate a diferitelor lichide Ƞ, cps

Vâscozitatea relativă a unor soluții apoase (tabel)

Se presupune că concentrația soluțiilor este normală, care conține un gram echivalent de solut în 1 litru. Viscozități dat în raport cu vâscozitatea apei la aceeași temperatură.

Tabel de viscozitate al soluțiilor apoase de glicerină

Vâscozitatea lichidelor la presiuni ridicate conform lui Bridgman

Tabel cu viscozitatea relativă a apei la presiuni ridicate

Tabel de viscozitate relativă a diferitelor fluide la presiuni ridicate

Ƞ \u003d 1 la 30 ° С și presiunea 1 kgf / cm 2

Vâscozitatea solidelor (PV)

Tabelul de viscozitate al gazelor și vaporilor

Dinamic vâscozitatea gazului exprimat de obicei în micropoise (mkpz). Conform teoriei cinetice, vâscozitatea gazelor nu ar trebui să depindă de presiune și să se schimbe proporțional cu rădăcina pătrată a temperaturii absolute. Prima concluzie se dovedește a fi în general corectă, cu excepția presiunilor foarte mici și foarte mari; a doua concluzie necesită unele modificări. Pentru a schimba ƞ în funcție de temperatura absolută T, formula cea mai des utilizată este:

Tabelul vâscozității unor gaze la presiuni ridicate (μp)

Pentru a determina vâscozitatea cinematică, viscozimetrul este selectat astfel încât timpul de curgere al produsului petrolier să fie de cel puțin 200 s. Apoi se spală bine și se usucă. Un eșantion de produs testat este filtrat printr-un filtru de hârtie. Produsele vâscoase sunt încălzite la 50-100 ° C înainte de filtrare. Dacă apă este prezentă în produs, aceasta este uscată cu sulfat de sodiu sau sare de masă cristalină grosieră, urmată de filtrare. Temperatura necesară este setată în dispozitivul termostatic. Acuratețea menținerii temperaturii selectate este de o mare importanță, prin urmare, termometrul trebuie instalat astfel încât rezervorul său să fie aproximativ la nivelul mijlocului capilarului viscozimetrului în timp ce scufundați întreaga scală. În caz contrar, se introduce o corecție pentru coloana proeminentă de mercur prin formula:

^ T \u003d Bh (T1 - T2)

• B - coeficient de expansiune termică a fluidului de lucru al termometrului:
  • pentru un termometru cu mercur - 0,00016
  • pentru alcool - 0,001
• h este înălțimea coloanei proeminente a fluidului de lucru al termometrului, exprimată în diviziuni ale scalei termometrului
• T1 - temperatura setată în termostat, оС
• T2 - temperatura ambiantă aproape de mijlocul coloanei proeminente, оС.

Determinarea timpului de expirare se repetă de mai multe ori. În conformitate cu GOST 33-82, numărul de măsurători este stabilit în funcție de timpul de expirare: cinci măsurători - cu un timp de expirare de la 200 la 300 s; patru - de la 300 la 600 s și trei - cu un timp de expirare mai mare de 600 s. La efectuarea citirilor, este necesar să se monitorizeze constanța temperaturii și absența bulelor de aer.
Pentru a calcula vâscozitatea, se determină media aritmetică a timpului de curgere. În acest caz, se iau în considerare numai acele citiri care diferă cu cel mult ± 0,3% pentru măsurători precise și ± 0,5% pentru măsurători tehnice față de media aritmetică.

Folosiți un convertor on-line convenabil cinematic la viscozitate dinamică. Deoarece raportul vâscozității cinematice și dinamice depinde de densitate, trebuie indicat și atunci când se calculează în calculatoarele de mai jos.

Densitatea și vâscozitatea trebuie menționate la aceeași temperatură.

Dacă setați densitatea la o temperatură diferită de temperatura vâscozității, va apărea o eroare, al cărei grad va depinde de efectul temperaturii asupra modificării densității pentru o anumită substanță.

Calculator de conversie cinematică la dinamică a viscozității

Convertorul vă permite să convertiți vâscozitatea cu dimensiunea în centistokes [cSt] în centipoise [cP]... Rețineți că valorile numerice ale mărimilor cu dimensiuni [mm2 / s] și [cSt] pentru vâscozitatea cinematică și [cP] și [mPa * s] pentru dinamică - sunt egale între ele și nu necesită traducere suplimentară. Pentru alte dimensiuni - utilizați tabelele de mai jos.