Приложение.

      В настоящем приложении приводятся методики определения основных показателей качества масел, пластичных смазок и твердых углеводородов, основанных на стандартных методах определения физико-химичес-ких свойств нефтепродуктов.

1. Определение кинематической вязкости

     Вязкость - одна из важнейших характеристик  масел. От вязкости масла зависят легкость пуска двигателя в холодную погоду, износ трущихся деталей, расход масла, а также мощность двигателя (потери на трение).

      Особо важное значение при эксплуатации механизмов в широком интервале температур приобретает зависимость вязкости от температуры. При пуске холодного двигателя температура масла, как правило, равна температуре окружающей среды. При работе двигателя температура масла растет и может превышать 100⁰С. Для облегчения пуска двигателя вязкость масла должна быть как можно меньше, а при работе прогретого двигателя желательно, чтобы вязкость была достаточно высокой для обеспечения жидкостного трения между его деталями. Вязкостно-температурные свойства масел оцениваются  индексом вязкости (ИВ).Чем меньше меняется вязкость смазочного масла с изменением температуры, тем выше его индекс вязкости.                                

      Индекс вязкости зависит от группового углеводородного состава и структуры углеводородов. Наибольшим индексом вязкости обладают парафиновые углеводороды, наименьшим – полициклические ароматические с короткими боковыми цепями.

                            Подготовка к испытанию

     Для испытания применяют вискозиметры ВПЖ-2 (рис 1.) со следующими номинальными диаметрами (внутренние) капилляров: 0,99,   1,31, 1,77.  Диаметры вискозиметра следует выбирать с таким расчетом, чтобы время истечения исследуемого нефтепродукта (масел) было в пределах 300±180 с. (ГОСТ  33-2000). 

      Выбранный для анализа вискозиметр наполняют испытуемым топливом или маслом. Для этого надевают на отводную трубку 5 резиновую трубку. Зажав пальцем колено 2 и перевернув вискозиметр, опускают колено 1 в сосуд с нефтепродуктом, который засасывают (при помощи резиновой груши) до метки "б" (рис 2), следя за тем, чтобы в капилляре и в расширениях 3 и 4 не образовалось пузырьков воздуха и разрывов. Когда уровень жидкости достигнет метки "б", вискозиметр вынимают из сосуда и быстро переворачивают его в нормальное положение. Снимают с внешней стороны колена 1 избыток нефтепродукта и резиновую трубку с отводной трубки 5.

                           Проведение испытания

     Для определения вязкости вискозиметр устанавливают вертикально в термостате, где поддерживается заданная температура, и выдерживают 15 минут (рис 3).

     При определении кинематической вязкости испытуемый нефтепродукт при помощи каучуковой трубки, надетой на колено 1, засасывают в расширение 3 (рис 1) немного выше метки "а", следя за тем, чтобы в капилляре и  расширении не образовалось пузырьков воздуха и разрывов.

      Наблюдая  за опусканием жидкости в колене 1, пускают секундомер в тот момент, когда уровень жидкости достигнет метки "а", и останавливают секундомер в тот момент, когда уровень жидкости достигнет метки "б".

     Время, отмеченное на секундомере, записывается; определение повторяют с точностью до 0,1 с не менее 4 раз. Во внимание применяются только те отсчеты, которые отличаются от среднего арифметического не более, чем на ± 0,5%.

Порядок расчета

     Кинематическую  вязкость испытуемого нефтепродукта  при температуре t в мм²/с (ν_t) вычисляют по формуле:

ν_t = с _* τ

где  с – постоянная вискозиметра, мм²/с²

       τ – среднее арифметическое  учитываемых отсчетов времени  истечения испытуемого нефтепродукта.

   Пример:

Постоянная  вискозиметра равна 0,478 мм²/с².

      Отсчеты времени истечения испытуемого  нефтепродукта при 50⁰С (с):

218,0    222,4    222,6    221,0

Среднее арифметическое отсчетов времени:

τ₅₀ = (218,0 + 222,4 + 222,6 + 221,0) / 4 = 221,5.

      Допустимое отклонение от среднего  арифметического отсчетов времени равно:

(221,5 _* 0,5) / 100 = 1,1 с.

      Следовательно, отсчет времени  218,0с нужно отбросить, как отклоняющийся более 1,1 с (0,5%) от среднего арифметического, а для расчета принять отсчеты 222,4    222,6   и  221,0 с, как отклоняющиеся от среднего арифметического не более 1,1 с (0,5%).

      Среднее арифметическое учитываемых  отсчетов времени:

τ₅₀ = (222,4 + 222,6 + 221,0) / 3 = 222,0 с.

      Кинематическая вязкость испытуемого нефтепродукта равна:

ν₅₀ = с _* τ₅₀ = 0,478 _* 222,0 = 106,1 мм²/с.

2. Определение температуры  застывания масел

     Температура, при которой масло теряет подвижность  в заданных условиях, называется температурой застывания.

     Этот  показатель имеет большое значение при транспортировании и применении нефтепродуктов в зимних условиях. Для определения температуры застывания используется пробирка стандартных размеров, на наружной поверхности которой на расстоянии 30 мм от дна имеется кольцевая метка (ГОСТ 20287-91). Пробирка вставляется в пробирку-муфту больших размеров (рис 4).

                                                     Подготовка к испытанию

      Обезвоженный  продукт осторожно наливают в пробирку до метки так, чтобы он не растекался по стенкам пробирки. При помощи корковой пробки вставляют  термометр и помещают в водяную баню, нагретую до 50±1⁰С. Пробирки выдерживают до тех пор, пока продукт не примет температуру бани.

          Проведение испытания

     Пробирку  с нефтепродуктом 2 и термометром 1 вынимают из водяной бани, вытирают ее снаружи и укрепляют при помощи корковой пробки в пробирке-муфте 3. Прибор закрепляют в держателе штатива в вертикальном положении и оставляют при комнатной температуре до тех пор, пока продукт не охладится до температуры 35±5⁰С. Затем прибор помещают в сосуд с охладительной смесью, температура которой  на 5⁰С ниже предполагаемой температуры застывания. Температура охладительной смеси поддерживается с точностью до ± 1⁰С.

     Когда продукт в порбирке примет предполагаемую температуру застывания, пробирку наклоняют под углом 45⁰ и, не вынимая из охладительной смеси, держат в таком положении в течение одной минуты. После этого пробирку с муфтой осторожно вынимают из охладительной смеси, быстро вытирают  муфту и наблюдают, не сместился ли мениск испытуемого нефтепродукта.

     В случае смещения мениска пробирку вынимают из муфты, снова подогревают до температуры 50±1⁰С и производят новое определение при температуре на 4⁰С ниже предыдущей. И так до тех пор, пока мениск не перестанет смещаться. Если мениск не сместился, пробирку вынимают из муфты, снова подогревают до температуры 50±1⁰С и определение повторяют при температуре на 4⁰С выше предыдущей.

     После нахождения границы застывания определение  повторяют, понижая и повышая температуру на 2⁰ С до тех пор, пока не будет установлена такая температура, при которой мениск продукта  остается неподвижным. За температуру застывания принимается та температура, при которой мениск будет неподвижным.

     За  температуру застывания принимается  среднее арифметическое значение при двух параллельных испытаниях. Расхождения должны быть не более 2⁰ С.