Определение вязкости

Вязкость является важнейшей физической константой, характеризующей эксплуатационные свойства котельных и дизельных топлив, нефтяных масел ряда других нефтепродуктов. По назначению вязкости судят о возможности распыления и прокачиваемости нефтепродуктов.

В нефтепродукте различают динамическую, кинематическую, условную, эффективную вязкости.

Динамической (абсолютной) вязкостью (µ) или внутренним трением называют свойства реальных жидкостей оказывать сопротивление сдвигающим касательным условиям. Единицей измерения динамической вязкости в системе СИ является ньютон секунда на квадратный метр сопротивления (Н·с/м²), которое оказывает жидкость при относительном перемещении двух ее слоев поверхностью 1 м³, находящихся на расстоянии 1 м один от другого и перемещающихся под действием силы (внешней) в 1 Н со скоростью м/с. Учитывая, что Н/м²=Па, динамическую вязкость часто выражают в паскаль-секундах (Па·с) или Миллипаскаль-секундах (мПа^.с). В системе СГС размерность динамической вязкости дин^.с/см². Эта единица называется «пуаз» (1 пуаз=0,1 Па·с.).

Кинематической вязкостью называется величина, равная отношению динамической вязкости жидкости к ее плотности при этой той же температуре.

Единицей кинематической вязкости является м²/с кинематическая вязкость такой жидкости, динамическая вязкость которой равна 1 Н^.с/м² и плотность 1 кг/м³. в системе СГС кинематическая вязкость выражается в см²/с. Эта единица называется «Стокс» (1 Ст = 10 м²/с).

Нефти и нефтепродукты часто характеризуются условной вязкостью, за которую принимается отношение времени истечения через калиброванное отверстие стандартного вискозиметра 200 см³ нефтепродукта при температуре (Т) ко времени истечения 200 см³ дистиллированной воды при температуре 20°С. Условная вязкость при температуре Т обозначается знаком ВУ_t и выражается числом условных градусов.

У нефтяных дисперсных систем в определенных условиях в отличие от ньютоновских жидкостей вязкость является переменной величиной, зависящей от градиента скорости сдвига. В этих случаях нефти и нефтепродукты характеризуются эффективной или структурной вязкостью:

h_эф = Р /Д_r

где

h_эф – эффективная вязкость, Н^.с/м;

Р – напряжение сдвига испытуемого продукта, Н/мг;

Д_r – градиент скорости сдвига, ^-1.

В нефтяных лабораториях для определения вязкости используют специальные приборы – вискозиметры, различающиеся по принципу действия:

a. капиллярные, основанные на определении текучести жидкости через капилляры (вискозиметры типа ВПЖ и др.)

b. вискозиметры, в которых измерение вязкости жидкости основано на установлении относительного времени истечения определенного объема жидкости (вискозиметры типа ВУ, Энглера и др.)

c. определяющие вязкость по сопротивлению жидкости сдвиговым усилием, скорости падения тела или по затуханию колебаний твердого тела в испытуемой жидкости (реовискозиметры, вискозиметры Гурвича, Гепплера и др.)

Определение кинематической вязкости капиллярными вискозиметрами. Настоящий метод применяется для определения кинематической вязкости жидких нефтепродуктов, которые при температуре испытания представляют собой ньютоновские жидкости. Сущность метода заключается в измерении времени истечения определенного объема испытуемой жидкости под влиянием силы тяжести. Для прозрачных жидкостей предназначены вискозиметры типа ВПЖ, для непрозрачных – ВНЖ.

Определение проводиться в вискозиметрах, общий вид которых представлен на рисунке 4.

		а		б

Рисунок 4. а – вискозиметр типа Пинкевича (ВПЖТ-4, ВПЖ-4), б – вискозиметр типа Пинкевича (ВПЖТ-2, ВПЖ-2

Вискозиметры представляют собой U – образную трубку, в колено которой впаян капилляр. При измерении вязкости жидкость из резервуара течет по капилляру в расширение.

Набор вискозиметров капиллярного типа состоит из вискозиметров с диаметрами капилляров от 0,4 до 4,0 мм. Диаметр капилляра вискозиметра подбирается таким образом, чтобы время истечения жидкости было не менее 200 с (таблица 3).

Таблица 3

Взаимосвязь диаметра вискозиметра, времени истечения жидкости и ее вязкости