Viskozitāte ir šķidruma plūsmas pretestības mērs. Tā ir viena no svarīgākajām šķidrumu īpašībām, un tai ir svarīga loma naftas rūpniecībā.
Jēlnaftas viskozitāte ietekmē mūsu spēju to izsūknēt no zemes; degvielas viskozitāte un nepastāvība ietekmē to, cik viegli tā izsmidzinās degvielas sprauslās; un smērvielas viskozitāte ietekmē tās spēju aizsargāt dzinēju.
Tas ir svarīgs mērīšanas raksturlielums pārtikas, krāsu, polimēru pārklājumu un citās nozarēs, kur konvekcijas plūsma ir būtisks produkta vai lietošanas raksturlielums.
Nelielas viskozitātes izmaiņas var būtiski ietekmēt naftas šķidrumu īpašības. Kinemātiskās viskozitātes mērīšanas nozīme lika naftas nozarei izstrādāt precīzu metodi, kas pirmo reizi tika publicēta 1937. gadā, ASTM D445, Testa metode caurspīdīgu un necaurspīdīgu šķidrumu kinemātiskās viskozitātes noteikšanai.
Termins "kinemātika" vienkārši nozīmē, ka mērījumi tiek veikti, šķidrumam plūstot gravitācijas ietekmē. To nosaka, mērot laiku, kas nepieciešams, lai šķidruma tilpums gravitācijas ietekmē izplūstu caur kalibrētu stikla kapilāro viskozimetru.
Lai gan tas izklausās vienkārši, nozares pieprasītās augstas precizitātes un precizitātes sasniegšana ir ārkārtīgi grūts uzdevums. Šīs pārbaudes metodes precizitāti ietekmē daudzi faktori.
No ekonomiskā viedokļa viena procenta kļūda produkta viskozitātē, kuras rezultātā tiek pielāgots maisījums, var viegli pievienot centu par galonu produkta izmaksām. Lielam smērvielu ražotājam tas var radīt ieņēmumu zaudējumus USD 1 miljona apmērā vai vairāk gadā.
temperatūra
Kā saka: "Vissvarīgākais faktors, kas ietekmē mājas vērtību, ir atrašanās vieta, atrašanās vieta, atrašanās vieta." Runājot par viskozitātes mērījumiem, "vissvarīgākais faktors, kas ietekmē viskozitātes mērījumu kvalitāti, ir temperatūra, temperatūra, temperatūra".
Temperatūras kontrole ir vissvarīgākais parametrs, lai iegūtu precīzus un precīzus kinemātiskās viskozitātes mērījumus. Tas jo īpaši attiecas uz naftas produktiem, jo to viskozitātes izmaiņu ātrums uz temperatūras vienību ir ievērojami lielāks nekā citiem produktiem.
Tāpēc nelielas temperatūras izmaiņas var būtiski ietekmēt šķidruma viskozitāti. Visbiežāk izmērītās vannas temperatūras 40 grādi un 100 grādi jākontrolē +/- 0,02 grādu robežās. Šis ir ļoti ciešs logs, un ir jābūt ļoti uzmanīgiem, lai sasniegtu šo kontroli.
Ir daudzi faktori, kas ietekmē temperatūru:
termometrs. Mērot viskozitāti, jāizmanto noteikts termometrs vai cita temperatūras sensora ierīce ar noteiktu precizitāti un atbilst testa metodes prasībām.
Precīzi nolasīt termometru līdz 0,01 grādam var būt grūti, tāpēc ieteicams izmantot palielināmo stiklu. Termometram jābūt iegremdētam vannā pareizajā dziļumā. Jākalibrē līdz +/- 0.02 grādiem vismaz reizi gadā. Turklāt ik pēc sešiem mēnešiem jānosaka termometra sasalšanas punkts un jāpiemēro korekcijas koeficients.
Termometra kalibrēšanas procedūra ir sarežģīta, un tā ir aprakstīta ASTM E77, Testa metodes termometru pārbaudei un verifikācijai. Tā kā temperatūras kontrole ir tik svarīgs parametrs, ir ieteicams izmantot divus termometrus katrā vannā.
Vannas temperatūra ir vienmērīga un stabila. Vannas temperatūras vienmērīgums un stabilitāte ir citi svarīgi parametri. Visā viskozimetra garumā ir jāuztur pareizā temperatūra. Izmantotā cirkulācijas sūkņa veids, vannas šķidruma vecums un vannas šķidruma viskozitāte ietekmē temperatūras vienmērīgumu.
Cirkulācijas sūkņa un vannas šķidruma viskozitātei jābūt līdzsvarotai, lai nodrošinātu vienmērīgu temperatūru visā vannā. Vannas šķidrumi ir pilnībā jānomaina, pirms tie sāk mainīt krāsu, jo krāsas maiņa parasti norāda, ka šķidrums ir oksidējies un viskozitāte, iespējams, ir palielinājusies.
Vannu nedrīkst novietot tuvu ventilācijas atverēm, piemēram, velkmes pārsegā, jo tas bieži vien izraisa pārmērīgu temperatūras gradientu vannā. Ja testa vannai pievieno otru viskozimetru, kamēr mērījumiem tiek izmantots cits blakus esošais viskozimetrs, temperatūras stabilitāte tiks negatīvi ietekmēta.
apgaismojums. Atrodoties vannā, paraugam mēģenē ir jābūt atbilstošam apgaismojumam, lai nodrošinātu konsekventu meniska vizuālu pārbaudi visā laika skalā. Ir svarīgi atzīmēt, ka šis apgaismojums neietekmē vannas temperatūras kontroli un stabilitāti.
Šīs temperatūras prasības nevajadzētu uztvert viegli, jo nelielas temperatūras izmaiņas var izraisīt lielas izmaiņas dažu veidu naftas produktu viskozitātē.
Viskozimetrs
Visiem viskozimetriem būvniecībai nepieciešams pilnībā atlaidināts zemas izplešanās borsilikāta stikls. Izvēloties parauga analīzei nepieciešamo viskozimetra izmēru, jāņem vērā daudzi faktori. Pirmkārt, viskozimetrs ir jākalibrē, lai aprēķinātu viskozitāti.
Šī procedūra ir aprakstīta ASTM D446, Stikla kapilārā kinemātiskā viskozimetra specifikācijas un lietošanas instrukcijas. Viskozitātes standartus izmanto, lai noteiktu viskozimetra konstantes. Lai gan konstantes iegūšanai pietiek ar vienu standartu, izmantojot divus standartus, kas aptver kapilāro diapazonu, tiks iegūta ticamāka kalibrēšanas konstante.
Viskozitātes standartiem ir derīguma termiņš, un tos nedrīkst lietot pēc šī datuma. Ir iespēja iegādāties kalibrētu viskozimetru, kuram atbilstošā temperatūrā ir konstante. Tā kā dažu veidu viskozimetriem viskozimetra konstante mainās atkarībā no temperatūras, ir svarīgi aprēķināt viskozimetra konstanti analizējamā parauga temperatūrai. Viskozimetra konstantes jāpārbauda vismaz reizi gadā.
Viskozimetram jābūt tādam izmēram, lai plūsmas laiks manuālai noteikšanai būtu vismaz 200 sekundes; pretējā gadījumā acu un roku koordinācija būs nozīmīgs faktors. Operators gaida, līdz šķidruma menisks šķērso laika līniju, un mēra plūsmas laiku, izmantojot pulksteni vai hronometru. Plūsmas laiks ir lielāks par 200 sekundēm, lai novērstu iespējamās operatora izmaiņas.
Acīmredzot analīzei ir jāizmanto tīra viskozimetra caurule, bet ko īsti nozīmē “tīrs”? Caurulei jābūt brīvai no putekļiem vai citām daļiņām, un šķidrumam skaidri jāsamitrina stikla virsma.
Parasti pietiek vairākas reizes noskalot ar parauga šķīdinātāju, piemēram, ligroīnu, pēc tam ar sausu šķīdinātāju, piemēram, acetonu, un pēc tam izskalot ar sausu, putekļu nesaturošu gāzi, piemēram, gaisu vai slāpekli. Šķīdinātājam arī jāizžūst, neatstājot nekādus atlikumus. Tas ir īpaši svarīgi, ja tiek izmantoti komerciāli vai lietderīgi šķīdinātāji.
Iepriekšējo paraugu atlikumus, kas pārklāti viskozimetra iekšpusē, var noņemt ar Chromic Acid 1 tīrīšanas šķīdumu vai spēcīgu oksidējošu tīrīšanas šķīdumu, kas nesatur hromu. 2
Nekad neizmantojiet sārmainus šķidros tīrīšanas līdzekļus vai tīrīšanas šķīdumus, kuru pH ir lielāks par 8.{1}}, jo tie faktiski mainīs kapilāra izmēru, izšķīdinot stikla sienas, tādējādi mainot kalibrēšanas konstantes.
Šāda veida šķidrumi parasti ir sastopami analītiskajās laboratorijās, un tos var izmantot citiem lietojumiem, taču, ja tos izmanto mēģeņu tīrīšanai, tiem būs nepieciešama mēģeņu atkārtota kalibrēšana. Vēl viens veids, kā būtiski mainīt minimālā izmēra viskozimetra kalibrēšanas konstanti, ir iemērc mēģeni verdošā ūdenī uz nakti. Caurule var būt tīra, taču pirms lietošanas tā būs atkārtoti jākalibrē.
Pirms lietošanas caurulei arī jābūt sausai. Ieteicams izmantot sausu, bez putekļiem gaisu vai slāpekli.
Uzkarinot vannā ar nemainīgu temperatūru, caurulei jāatrodas norādītajā vertikālā stāvoklī, bez vibrācijas un norādītajā iegremdēšanas dziļumā. Ievērojiet ražotāja norādījumus un pārbaudes metodes norādījumus.
laika mērīšanas ierīce
Laika iestatīšanas ierīcei jābūt precīzai +/- 0.07% no nolasījuma, un tai jāspēj nolasīt izšķirtspējas diapazonā 2, 000 sekundes vai 0,1 sekunde vienai daļai plūsmas laikam 200 sekundes. Jāievēro piesardzība, izmantojot elektroniskās laika noteikšanas ierīces, jo maiņstrāva var nenodrošināt vajadzīgo precizitāti.
Paraugu apstrāde
Ja ir redzamas daļiņas, jāņem filtrēts paraugs. Tas ir īpaši svarīgi, analizējot izlietoto eļļu. Tā kā paraugam nevajadzētu būt gaisam, tam jāļauj sacietēt, lai izkliedētu līdzņemto gaisu, ja tāds ir. Tāpat kā kodīgi tīrīšanas šķidrumi mainīs kalibrēšanas konstantes, tā mainīsies kodīgie (augsta pH) paraugi.
Palielinoties parauga pH, konstantes izmaiņas palielinās ātrāk. Jo mazāks ir kapilārs, jo ātrāk notiek nemainīgas izmaiņas. Pēc kodīga parauga analīzes var būt nepieciešams atkārtoti kalibrēt mēģeni, lai gan ļoti kodīgi paraugi parasti netiek atrasti naftas rūpniecībā.
Paraugi ir jālīdzsvaro vajadzīgajā testēšanas temperatūrā. Tas var aizņemt līdz 30 minūtēm, dažiem materiāliem var būt nepieciešams ilgāks laiks.
Katram paraugam jāiegūst divi plūsmas laika mērījumi. Ja divas kinemātiskās viskozitātes noteikšanas, kas aprēķinātas no plūsmas laika mērījumiem, atbilst noteiktajām mērīšanas robežām pārbaudāmā parauga veidam, jānorāda abu noteikšanu vidējais rādītājs.
Ja norādītajā nosakāmības diapazonā neatbilstības tiek noteiktas divas reizes, pēc iespējamo cēloņu izpētes un novēršanas mērījums jāatkārto. Var būt vainojams netīrs viskozimetrs, nepareiza vannas temperatūra vai līdzsvara laiks.
Automātiskais viskozimetrs
Automatizētie viskozimetri ir izmantoti naftas rūpniecībā vairāk nekā 30 gadus, lai noteiktu kinemātisko viskozitāti D445. Tie simulē manuālo iekārtu fiziskos apstākļus, darbības vai procesus, un tiem jāatbilst metodes norādītajai precizitātei.
Visas prasības, izņemot vienu no iepriekš minētajām prasībām, vienlīdz attiecas uz automatizētiem instrumentiem. Automatizētajiem instrumentiem prasības plūsmas laikam, kas pārsniedz 200 sekundes, reiz tika atvieglotas. ASTM apakškomiteja D02.07 Plūsmas raksturlielumi, kas ir atbildīga par šo testa metodi, pašlaik nosaka minimālo pieļaujamo plūsmas laiku šiem automatizētajiem instrumentiem.
Ja plūsmas laika prasība patiešām ir atvieglota, tiks piemērotas divas papildu prasības. Pirmkārt, kinemātiskās viskozitātes aprēķināšanai no caurules konstantēm un plūsmas laikiem var būt nepieciešams papildu termins, kinemātiskās enerģijas korekcijas koeficients. Šis faktors ņem vērā enerģiju, kas tiek izmantota, lai paātrinātu šķidrumu, plūstot no rezervuāra uz kapilāro cauruli.
Ilgākiem plūsmas laikiem šī korekcija ir niecīga. Otrkārt, laika noteikšanas ierīcei ir jāsaglabā izšķirtspēja un noteikšanas jutība 1 daļas apmērā 2000. gadā.
QC
Kvalitātes kontroles paraugi periodiski jāizmanto, lai uzraudzītu mērīšanas sistēmu un pārbaudītu, vai rezultāti atbilst testa metodes precizitātei.
Jāizmanto jebkurš paraugs, kura sastāvs ir līdzīgs parasti analizētajiem. ASTM D6299, standarta prakse statistisko kvalitātes nodrošināšanas metožu pielietošanai analītisko mērījumu sistēmas veiktspējas novērtēšanai, sniedz detalizētu informāciju par kvalitātes kontroles sistēmām.
vispārināt
Caurspīdīgu un necaurspīdīgu šķidrumu kinemātiskās viskozitātes pārbaudes metode ir viena no vissvarīgākajām pārbaudēm naftas rūpniecībā. To lieto kopš 1937. gada, taču metode tiek pastāvīgi pilnveidota. Paņēmiens šķiet vienkāršs, taču daudzi faktori ietekmē mērījumu precizitāti. Atbilstība visām prasībām testēšanas metodes veikšanai ļaus laboratorijai sasniegt vai pārsniegt noteikto precizitāti.
Autora piezīmes
Hromskābe ir bīstama veselībai, un ar to jārīkojas piesardzīgi. Tas ir toksisks, atzīts kancerogēns, ļoti kodīgs un potenciāli bīstams saskarē ar organiskiem materiāliem.
Spēcīgi oksidējoši tīrīšanas šķīdumi, kas nesatur hromu, arī ir ļoti kodīgi un potenciāli bīstami, nonākot saskarē ar organiskiem materiāliem.
