Визначення кінематичної в’язкості

Назва роботи: Визначення кінематичної в'язкості

Предметна область: Фізика

Опис: Найчастіше для визначення кінематичної в'язкості використовують скляні віскозиметри в яких випробувана рідина протікає через капілярні трубки певного діаметра. В основі цього методу лежить відома формула Пуазейля для динамічної в'язкості.

Розмір файлу: 336 KB

Роботу скачали: 8 чол.

Прилади для визначення в'язкості називаються вискозиметрами. Найчастіше для визначення кінематичної в'язкості використовують скляні віскозиметри, в яких випробувана рідина протікає через капілярні трубки певного діаметра. Відзначаючи час протікання рідини через капіляр, можна обчислити її в'язкість. В основі цього методу лежить відома формула Пуазейля для динамічної в'язкості ή. яку він вивів, вивчаючи витікання рідин з капілярів:

де р # 151; тиск, при якому відбувається витікання рідини з капіляра; r # 151; ра? Діус капіляра; L # 151; довжина капіляра; V # 151; обсяг рідини, що протікає через ка? пілляр; τ # 151; час витікання рідини в обсязі V.

При визначенні кінематичної в'язкості рідина протікає че? Рез капіляр під тиском власної ваги, яке можна подсчі? Тать, знаючи висоту стовпа рідини h і її щільність ρ.

де g # 151; прискорення сили тяжіння.

Підставивши в формулу Пуазейля значення р і розділивши обидві частини e рівняння на ρ. отримуємо вираз для кінематичної в'язкості v.

З огляду на, що величини h. r. L і V мають постійні значення для даного віскозиметра, можна позначити

Величина С називається постійної віскозиметра. Вона не залежить від температури, а залежить тільки від геометричних розмірів виско? Зіметра. Для визначення постійної віскозиметра користуються ця? Лоннимі рідинами з відомою кінематичною в'язкістю v е. Заме? Ряя на даному вискозиметре час закінчення еталонної рідини τ е. визначають постійну віскозиметра С (в мм 2 / с 2).

Кожен вискозиметр забезпечується паспортом, в якому вказана його постійна.

Залежно від прозорості нафтопродукту і рівня його в'яз? Кістки по ГОСТ 33 # 151; 82 слід застосовувати віскозиметри зазначених нижче конструкцій:

для вимірювання в'язкості прозорих рідин при температурах вище нуля # 151; вискозиметр ВПЖ-1 (рис. 1а);

для вимірювання в'язкості прозорих рідин при будь-яких темпі? ратуре # 151; віскозиметри ВПЖ-2 ​​(рис. 1б) і Пінкевич (рис. 1в);

для вимірювання в'язкості непрозорих рідин # 151; віскозиметри ВНЖ (рис. 1г);

для вимірювання в'язкості малих кількостей (не більше 1 мл) прозорих рідин при будь-яких темпі? ратуре # 151; мікро вискозиметр ВПЖМ (ріс.1д).

Рис.1 Прилади для визначення в'язкості нафтопродуктів:

а # 150; вискозиметр ВПЖ-1; б - віскозиметр ВПЖ-2; вискозиметр Пінкевич; г # 150; вискозиметр ВНЖ; д # 150; вискозиметр ВПЖМ.

а) Рафінат другого погона # 150; зразок 1;

б) дизельне паливо # 150; зразки 2, 3, 4;

в) Депарафінірованние масло # 150; зразок 5;

г) брайт-стік + рафінат другого погона # 150; зразок 6;

в) Залишковий первинне депмасло;

г) Екстракт фенольной очищення.

Обраний вискозиметр ретельно промивають послідовно бензином, етиловим спиртом і сушать продуванием чистим нагрітим повітрям або в сушильній шафі. Якщо вискозиметр був сильно забруднений, то його попередньо відмивають хромової сумішшю і водою і сушать промиванням спиртом або ацетоном і продувкою теплого повітря.

Випробуваний нафтопродукт в разі необхідності фільтрують від води і механічних домішок. Пробу нафтопродукту в віскозиметри різної конструкції набирають по-різному.

Для навчальних цілей найчастіше застосовують віскозиметри ВПЖ-2 ​​або Пінкевич. Вискозиметр з пробою нафтопродукту за допомогою шта? Тива і власників встановлюють в строго вертикальному положенні в підготовлений заздалегідь термостатирует посудину. При цьому виско? Зіметр потрібно закріплювати так, щоб верхнє розширення 4 виявилося в рідини термостата. В термостаті встановлюють необхідну тим? Температур з точністю ± 0,1 ° С і витримують вискозиметр до проведен? Ня відліків при обраній температурі 15 хв.

Засмоктують грушею рідина в коліно 1 приблизно до однієї третини висоти розширення 4. Під тиском власної ваги рідина поч? Немає протікати з коліна 1 через капіляр в коліно 2. Точно в той мо? Мент, коли рівень рідини досягне позначки М 1. включають секундо? заходів і зупиняють його точно в той момент, коли рівень рідини досягне позначки М 2. Час, зазначений за секундоміром, записують. Визначення часу витікання рідини через капіляр повторюють кілька разів. Число паралельних вимірів, згідно ГОСТ 33 # 151; 82, встановлюється в залежності від часу закінчення: п'ять вимірів при часу закінчення від 200 до 300 з; чотири # 151; при часу закінчитися? ня від 300 до 600 з; три # 151; при часу закінчення вище 600 с. При проведенні відліків необхідно стежити за постійністю температури і за тим, щоб в розширеннях віскозиметрів не утворювалося пу? Зирьков повітря.

Для розрахунку кінематичної в'язкості визначають середнє ари? Метичних час закінчення з проведених відліків. При цьому треба мати на увазі, що враховувати можна тільки ті відліки, які отли? Чаются не більше ніж на ± 1,2 # 151; 2,5% від середнього арифметичного в залежності від температури визначення. Кінематичну в'язкість ис? Питуемого нафтопродукту при температурі t v t (в мм 2 / c) обчислюють за формулою:

де С - постійна віскозиметра, мм 2 / с 2; - середнє арифметичне враховуються відліків часу витікання рідини, с; g # 151; прискорення сили тяжіння в місці вимірювання в'язкості, см / с 2; 980,7 # 151; нормальне прискорення сили тяжіння, см / с 2; До # 151; коеф? фициент, що враховує зміну гідростатичного напору рідини в результаті розширення її при нагріванні; для віскозиметрів ВПЖ-2 ​​і Пінкевич:

К = 1 + 0,000040 Δt

Частина 2: ВИЗНАЧЕННЯ УМОВНОМУ В'ЯЗКОСТІ

Пристрій віскозиметра: Вискозиметр (див. Рис.) Складається з латунного резервуара 1 з труб? Кою 8 в його дні. У цю латунну трубку 8 вставлена ​​відполірована платинова трубка.

Резервуар 1 поміщають у зовнішній циліндричний посудину 2, який є рідинної лазнею. Резервуар 1 закривається дахів? Кою з двома отворами. В один отвір вставляється термометр 4, а в інше # 151; стрижень 6, за допомогою якого замикається і відкривається вихідний отвір 3 в відполірованому дні резервуара 1.

Усередині резервуара на рівній відстані від дна прикріплені три загострених і вигнутих під прямим кутом штифта 5. Ці штифти служать покажчиками рівня нафтопродукту, що заливається в вискозиметр. За ним же судять про встановлення приладу в горизонтальному по? Положенні. У зовнішньому посудині 2 укріплена ме? Шалкия 7. Весь прилад встановлюється на тринозі 10, на двох ніжках якого є регулюючі гвинти 9. Прилад снаб? Дружин електрообігрівом. Для вимірювання обсягу випливає з віскозиметра рідини до приладу докладає? Ся вимірювальна колба об'ємом 200 мл, спе? Альний термометр, градуйований в ра? Бочем положенні, з поправкою на виступаю? Щий стовпчик ртуті.

Вискозиметр для визначення умовної в'язкості:

1 латунний резервуар; 2-зовнішній посудину; 3 - вихідний отвер? Сть; 4-термометр; 5 штифти; 6 - стрижень; 7-мішалка; 8-трубка; 9 - регулюючі гвинти; 10-треножник

а) Рафінат другого погона # 150; ;

б) Депарафінірованние масло 4-ої фракції;

в) Залишковий первинне депмасло;

Методика визначення водного числа віскозиметра:

Постійної або водним числом віскозиметра називається час витікання з нього 200 мл дистильованої води при температурі 20 ° С.

Перед визначенням водного числа внутрішній резервуар віскоза? Метра промивають послідовно петролейним або діетиловим ефіром, спиртом і дистильованою водою і висушують повітрям. Уста? Новлюють прилад в триніжку. Вихідний отвір 3 закривають стрижнем. Потім заливають в резервуар 1 дистильовану воду, що має температуру 20 ° С, до рівня, при якому вістря трьох штифтів тільки-но видаються над дзеркальною поверхнею води. Водою з тією ж температурою заповнюють зовнішній резервуар до розширеної верх? Ній частині внутрішнього резервуара. Установочними гвинтами 9 доби? Вають горизонтальної установки приладу, контроль за вістрям штифтів.

Вимірювальну колбу підставляють під трубку 8 і, піднявши стрижень, спускають всю воду в колбу. Це необхідно для заповнення стічної трубки, на нижньому кінці якої при цьому повисає велика крапля. Знову закривають отвір стрижнем і виливають воду з кол? Б в резервуар віскозиметра. Після цього підставляють колбу знову під зливний отвір. Встановлюють температуру води в обох резер? Вуару 20 ° С. Протягом 5 хв температура води не повинна змінюватися більш ніж на ± 0,2 ° С.

Після всіх цих приготувань можна визначати час витікання 200 мл води з резервуара віскозиметра. Для цього піднімають стрижень і одночасно включають секундомір. Коли нижній край меніска води досягне кільцевої мітки на колбі, секундомір останав? Ливают і закривають отвір 3 стрижнем.

Вимірювання водного числа повторюють послідовно 4 рази. Якщо результати визначення відрізняються від середнього арифметичного не більше ніж на 0,5 с, то їх можна прийняти для обчислення середнього зна? Чення. Якщо водне число віскозиметра виходить за межі 51 ± 1 с, то віскозиметр для роботи не готовий.

Методика визначення умовної в'язкості:

Перед визначенням внутрішній резервуар віскозиметра і стічну трубку промивають легким бензином і висушують повітрям. Закритому? Ють вихідний отвір стрижнем. Зневоднений, профільтрована через сітку (з числом отворів на 1 см 2 не менше 576) і нагріте нє? Скільки вище заданої температури (≈70 0 С) випробуваний нафтопродукт нали? Ють у внутрішній резервуар віскозиметра в такій кількості, щоб рівень його був дещо вищим Остріїв штифтів. В баню віскоза? Метра заливають воду або гліцерин (в разі визначення в'язкості при температурі 80 # 151; 100 ° С), також нагріті до температури трохи вище заданої. Вичікують, щоб температура нафтопродукту порівняти? Лась із заданою (± 0,2 ° С). Температуру рідини в лазні підтримай? Ють на 0,2 # 151; 0,5 ° С вище заданої, регулюючи її перемішуванням ме? Шалкия і, при необхідності, легким підігрівом. Витримують при? Бор при цих температурах 5 хв.

Потім підняттям стрижня спускають надлишок олії в стакан до тих пір, поки вістря всіх трьох штифтів стануть ледь помітно видаватися над рівнем нафтопродукту. Закривають вискозиметр кришкою, а під стічну трубку підставляють чисту суху вимірювальну колбу. Нафтопродукт починають перемішувати термометром, вставленим в кришку. Для цього кришку обережно обертають навколо стержня. Після того як знаходиться в нафтопродукт термометр покаже точно задану тим? Температур, вичікують ще 5 хв. Потім швидко виймають дерев'яний стрижень з приладу і одночасно включають секундомір. Коли неф? Тепродукт в вимірювальної колбі дійде точно до мітки, відповідаю? Щей 200мл (піна в розрахунок не береться), секундомір зупиняють і відраховують час витікання 200 мл нафтопродукту з точністю до 0,2 с. Допустимі розбіжності між двома паралельними визна? Лениями не повинні перевищувати при часу закінчення до 250 с - 1с, до 500 с - 3 с, до 1000 с - 5 с.

Умовна в'язкість випробуваного нафтопродукту при температурі t ВУ t (в умовних градусах) обчислюється за формулою:

де τ t - час витікання з віскозиметра 200 мл випробуваного нафтопродукту при тем? пературі випробування t. с; - водне число віскозиметра, с.