Теоретическая часть. Цель работы – определение кинематической вязкости нефти и расчет динамической вязкости, определение условной вязкости нефти

Лабораторная работа №3

Вязкость нефти

Цель работы – определение кинематической вязкости нефти и расчет динамической вязкости, определение условной вязкости нефти.

Теоретическая часть

Вязкость – одна из важнейших физико-химических характеристик нефти. Вязкость нефти является следствием сопротивления межмолекулярных сил сдвигу одного слоя жидкости относительно другого и, следовательно, является функцией группового химического состава и молекулярной массы нефти.

Сила внутреннего трения жидкости (F) по закону Ньютона выражается зависимостью:

,

где S – площадь соприкосновения слоев жидкости (м²),

Δυ – разность скоростей относительного движения слоев (м/с),

Δx – расстояние между слоями жидкости (м),

η - коэффициент пропорциональности, зависящий от сил молекулярного сцепления данной жидкости, то есть, коэффициент внутреннего трения или динамическая вязкость.

При всех остальных величинах, равных единице – F=η

За единицу измерения динамической вязкости в системе СИ принята паскаль-секунда (Па∙с). В практике используется миллипаскаль-секунда. 1мПа∙с = 10^-3 Па∙с.

Допускается применять размерность динамической вязкости в пуазах и сантипуазах – 1пз = 1·10^-1Па·с; 1спз = 1мПа∙с.

В основе определения динамической вязкости путем измерения времени истечения жидкости через капиллярные трубки лежит формула Пуазейля:

,

где ΔP – разность давлений, на концах капилляра при котором происходит истечение жидкости (Па);

V – объем жидкости, протекающей через капилляр (м³);

τ – время истечения жидкости в объеме (с);

l – длина капилляра (м);

r – радиус капилляра (м).

Формула Пуазейля значительно упрощается с введением постоянных величин.

Кинематическая вязкость ν представляет собой отношение динамической вязкости жидкости к плотности при той же температуре.

Это мера сопротивления жидкости течению под влиянием гравитационных сил. Единица кинематической вязкости в системе СИ – м²/с. В практике используют и меньшую величину – мм²/с, а также применяют сантистокс (1 сст = 1 мм²/с).

Отношение динамической вязкости нефти к динамической вязкости воды – удельная вязкость μ:

Величина, обратная динамической вязкости, называется текучестью:

Условная вязкость применяется для характеристики высоковязких нефтепродуктов.

Условной вязкостью (ВУ) называется отношение времени истечения 200 см³ исследуемой жидкости ко времени истечения такого же количества дистиллированной воды при температуре 20 ⁰С. Единица измерения — условные градусы (°ВУ).

Определение по ГОСТ 6258-85 заключается в установлении времени истечения указанного объема испытываемого нефтепродукта при заданной температуре из вискозиметра типа ВУ, для которого заранее установлено его водное число, т. е. время истечения 200 см³ дистиллированной воды при температуре 20 ⁰С.

Метод определения условной вязкости применяется для нефтепродуктов, дающих непрерывную струю в течение всего испытания и для которых нельзя определить кинематическую вязкость по ГОСТ 33—82.

ГОСТ 33—82 устанавливает метод определения кинематической вязкости стеклянным вискозиметром нефти и нефтепродуктов, жидких при температуре испытания, у которых напряжение сдвига пропорционально скорости деформации (ньютоновских жидкостей) и расчет динамической вязкости.

Сущность метода заключается в измерении времени истечения определенного объема испытуемой жидкости под влиянием силы тяжести.

Для определения вязкости стандартом предложено большое число разнообразных капиллярных стеклянных вискозиметров различных конструкций (см. ГОСТ 33-82)