Определение вязкости нефтепродуктов

Вязкостью называется внутреннее сопротивление молекул жидкости при ее перемещении. Вязкость является очень важной характери­стикой эксплуатационных свойств нефти и ее фракций. Вязкость обусловлена межмолекулярным взаимодействием (электростатическим, механическим, образованием водородных связей и др.), и величина ее зависит от строения и размеров молекул жидкости, геометрической формы, а также состава.

Известно, что при данной температуре ароматические и нафтеновые углеводороды обладают более высокой вязкостью, чем парафиновые. Вязкость возрастает с увеличением числа циклов в молекуле.

Знание величины вязкости необходимо для очень многих технологических расчетов. Особое значение имеет вязкость для оценки смазочных масел, она является основной физико-химической характери­стикой этих продуктов. Если масло имеет низкую вязкость, то оно быстро выжимается из узла трения, стекает со смазываемой поверхности, что ухудшает работу узла. Чрезмерно высокая вязкость затрудняет доступ масла к трущимся деталям.

Вязкость уменьшается с ростом температуры. Для смазочных масел зависимость величины вязкости от температуры имеет очень большое значение. Желательно плавное изменение вязкости с изменением температуры. В противном случае эксплуатационные качества смазочного масла ухудшаются, так как холодное масло трудно проходит через маслопровод, его тяжело доставлять до трущихся поверхностей, а при попадании на нагретые поверхности оно быстро разогревается, вязкость резко уменьшается, и смазка быстро удаляется из узла трения.

Известно несколько способов выражения величины вязкости нефтепродуктов: динамическая (истинная) вязкость, кинематическая вязкость (отношение динамической вязкости к плотности при той же температуре), условная вязкость.

Зависимость вязкости от температуры оценивается индексом вязкости, температурным коэффициентом вязкости.

На практике чаще используют кинематическую вязкость, размерность которой в системе СИ – м²/с, а единицей является стокс (Ст) или сантистокс (сСт). (1 Ст = 10^-4 м²/с).

Динамическая вязкость выражается в пуазах (г/см·с).

В основе определения вязкости лежит формула Пуазейля для динамической вязкости μ, выведенная при изучении истечения жидкости из капилляров:

где Р - давление, при котором происходит истечение жидкости из капилляра; r - радиус капилляра; V - объем жидкости, протекающей через капилляр; L - длина капилляра; τ - время истечения жидкости.

Давление жидкости Р определяется формулой:

где g - ускорение свободного падения; h - высота столба жидкости; ρ - плотность жидкости.

Величина кинематической вязкости, выраженная через формулу Пуазейля, будет:

При определении кинематической вязкости с помощью капиллярных вискозиметров величины h, r, L и V имеют постоянное значение, следовательно:

Величина с называется постоянной вискозиметра, она не зависит от температуры и характеризует его геометрические размеры. Она обычно указывается в паспорте вискозиметра. Отсюда:

и

Для измерения кинематической вязкости прозрачных жидкостей используются капиллярные вискозиметры Пинкевича с тремя расши­рениями, пригодные для измерения вязкости при любых температурах. Диаметр вискозиметра следует подбирать так, чтобы время истечения было не менее 200 с.