GOST 25371-97

(ISO 2909-81)

DEVLETLER ARASI STANDART

PETROL ÜRÜNLERİ

KİNEMATİK VİSKOZİTE İLE VİSKOZİTE ENDEKSİ HESAPLAMASI

DEVLETLERARASI KONSEY
STANDARDİZASYON, METROLOJİ VE SERTİFİKA İÇİN

Minsk

Önsöz

1. TC 31 "Petrol Yakıtları ve Yağlayıcıları" (VNIINP) Teknik Komitesi tarafından GELİŞTİRİLMİŞTİR. Eyaletler Arası Standardizasyon, Metroloji ve Sertifikasyon Konseyi Teknik Sekreterliği tarafından TANITILMIŞTIR. Eyaletler Arası Standardizasyon, Metroloji ve Sertifikasyon Konseyi tarafından KABUL EDİLDİ (21 Kasım 1997 tarih ve 12-97 Protokolü) Kabul edilmek üzere oylandı:

GOST 25371-97

(ISO 2909-81)

DEVLETLER ARASI STANDART

PETROL ÜRÜNLERİ

Kinematik viskozite ile viskozite indeksinin hesaplanması

Petrol ürünleri.
Kinematik viskoziteden viskozite indeksinin hesaplanması

Tanıtım tarihi 1999-07-01

1. AMAÇ VE KAPSAM

2. MEVZUAT REFERANSLARI

3. TANIM

4. YÖNTEM A (0'DAN 100'E DAHİL VİSKOZİTE ENDEKSİ OLAN PETROL ÜRÜNLERİ İÇİN)

4.1. Ödeme

L = 0,8353 Y 2 + 14,67 Y - 216; (1)

D = 0,6669 Y 2 + 2,82 Y - 119, (2)

nerede L - 100 ° C'de test edilen petrol ürünü ile aynı kinematik viskoziteye sahip, viskozite indeksi 0 olan bir petrol ürününün 40 ° C'de kinematik viskozitesi, mm 2 / s; Y viskozite indeksinin belirlenmesi gereken yağ ürününün 100 °C'deki kinematik viskozitesidir ( D = L - H), mm2 / s; n - 100 °C'de test edilen petrol ürünü ile aynı kinematik viskoziteye sahip, viskozite indeksi 100 olan bir petrol ürününün 40 °C'deki kinematik viskozitesi, mm 2 / s 4.1.3. Akışkanlık indeksi VI yağ ürünü aşağıdaki formüllerle hesaplanır:

(4)

nerede sen viskozite indeksinin belirlenmesi gereken yağ ürününün 40 °C'deki kinematik viskozitesidir ( D = L - H), mm 2 / s 4.1.4. Hesaplama örneği VI 40 ° С'deki petrol ürünlerinin kinematik viskozitesi, 100 ° С - 8,86 mm 2 / s'de 73.30 mm 2 / s'ye eşittir Tablo 3'e göre (enterpolasyon ile) L = 119,94; D= 50.476 Elde edilen veriler formül (4)'e ikame edilir ve en yakın tam sayıya yuvarlanır

NOT Sonuç, beş ondalık basamaklı bir tam sayı olarak ifade edilirse, en yakın çift sayıya yuvarlanacaktır. Örneğin, 89.5, 90.4.1.5'e yuvarlanmalıdır. Kinematik viskozitesi 100 °C'de 2 mm 2 / s'den (cSt) az olan test ürünleri için L, D ve H değerleri aşağıdaki formüllerle hesaplanır:

4.2. Sonuçların ifadesi

4.3. Kesinlik

tablo 1

5. YÖNTEM B (VİSKOZİTE ENDEKSİ 100 VE ÜZERİNDE OLAN PETROL ÜRÜNLERİ İÇİN)

5.1. Ödeme

nerede sen ve Y- test edilen yağ ürünleri için sırasıyla 40 ve 100 ° C'de kinematik viskoziteler; n - Test edilen petrol ürünü ile 100 °C'de aynı kinematik viskoziteye sahip, viskozite indeksi 100 olan bir petrol ürününün 40 °C'deki kinematik viskozitesi. Anlam H tablo 3'e göre belirlenir. Yağ ürününün 100 C'deki kinematik viskozitesi 70 mm 2 / s'den yüksekse, n formülle hesaplanır

5.1.2. Hesaplama örnekleri VI 1) 40 ° С'de yağ ürününün kinematik viskozitesi, 100 ° С - 5.05 mm 2 / s'de 22.83 mm 2 / s'ye eşittir. Tablo 3'e göre (enterpolasyon ile) n= 28.97, elde edilen veriler formül (6)'da ikame edilir.

Elde edilen değer formül (5) ile değiştirilir ve en yakın tam sayıya yuvarlanır.

2) 40 ° C'de yağ ürününün kinematik viskozitesi 53,47 mm 2 / s, 100 ° C - 7,80 mm 2 / s'dir.Tablo 3'e göre: n= 57.31 Elde edilen veriler formül (6)'da ikame edilir.

Elde edilen değerler formül (5) ile değiştirilir ve en yakın tam sayıya yuvarlanır.

NOT Sonuç, beş ondalık basamaklı bir tam sayı olarak ifade edilirse, en yakın çift sayıya yuvarlanacaktır. Örneğin, 115.5, 116'ya yuvarlanmalıdır.

5.2. Sonuçların ifadesi

Tablo 2

Tablo 3

Ölçülmüş değerler L , D , H kinematik viskozite için

Tablo 3'ün devamı

Tablo 3'ün devamı

3. tablonun sonu

5.4. Test raporu

Kinematik viskoziteyi belirlemek için, viskozimetre, yağ ürününün akış süresi en az 200 s olacak şekilde seçilir. Daha sonra iyice yıkanır ve kurutulur. Test ürününün bir numunesi bir filtre kağıdından süzülür. Viskoz ürünler filtrasyondan önce 50–100°С'ye ısıtılır. Üründe su varsa, sodyum sülfat veya iri kristalli sofra tuzu ile kurutulur, ardından süzülür. Gerekli sıcaklık termostat cihazında ayarlanır. Seçilen sıcaklığı korumanın doğruluğu, büyük önem bu nedenle, termostat termometresi, rezervuarı tüm ölçeği daldırırken yaklaşık olarak viskozimetre kılcalının orta seviyesinde olacak şekilde kurulmalıdır. Aksi takdirde, aşağıdaki formülle çıkıntılı cıva sütunu için bir düzeltme yapılır:

^ T = Bh (T1 - T2)

• B - termometrenin çalışma sıvısının termal genleşme katsayısı:
  • cıva termometresi için - 0.00016
  • alkol için - 0.001
• h, termometre ölçeğinin bölümleriyle ifade edilen, termometrenin çalışma sıvısının çıkıntılı sütununun yüksekliğidir.
• T1 - termostatta ayarlanan sıcaklık, оС
• T2 - çıkıntılı kolonun ortasına yakın ortam sıcaklığı, оС.

Son kullanma süresinin belirlenmesi birkaç kez tekrarlanır. GOST 33-82'ye göre, son kullanma süresine bağlı olarak ölçüm sayısı belirlenir: beş ölçüm - 200 ila 300 s'lik bir son kullanma süresi ile; dört - 300 ila 600 s ve üç - 600 s'den fazla bir son kullanma süresi ile. Okuma yaparken, sıcaklığın sabitliğini ve hava kabarcıklarının olmadığını izlemek gerekir.
Viskoziteyi hesaplamak için, son kullanma süresinin aritmetik ortalaması belirlenir. Bu durumda, aritmetik ortalamadan yalnızca doğruluk için ± %0,3'ten ve teknik ölçümler için ± %0,5'ten daha fazla farklılık göstermeyen okumalar dikkate alınır.

Viskozite, kazan ve dizel yakıtların, petrol yağlarının ve bir dizi başka petrol ürününün performans özelliklerini karakterize eden en önemli fiziksel sabittir. Viskozite değeri, petrol ve petrol ürünlerinin püskürtülme olasılığını ve pompalanabilirliğini değerlendirmek için kullanılır.

Dinamik, kinematik, koşullu ve etkili (yapısal) viskoziteyi ayırt eder.

Dinamik (mutlak) viskozite [μ ] veya iç sürtünme, gerçek akışkanların kesme kesme kuvvetlerine direnme özelliklerini ifade eder. Açıkçası, bu özellik sıvı hareket ettiğinde kendini gösterir. SI dinamik viskozite [N · s / m 2] cinsinden ölçülür. Bu, sıvının, birbirinden 1 m mesafede bulunan ve 1 N'lik bir dış kuvvetin etkisi altında hareket eden 1 m2'lik bir yüzeye sahip iki tabakasının nispi hareketi sırasında uyguladığı dirençtir. 1 m / s. 1 N / m2 = 1 Pa olduğu göz önüne alındığında, dinamik viskozite genellikle [Pa · s] veya [mPa · s] olarak ifade edilir. CGS sisteminde (CGS), dinamik viskozitenin boyutu [dyn · s / m 2]'dir. Bu birime denge (1 P = 0.1 Pa · s) denir.

Dinamik hesaplamak için dönüştürme faktörleri [ μ ] viskozite.

Kinematik viskozite [ν ] sıvının dinamik viskozitesinin oranına eşit değerdir [ μ ] yoğunluğuna [ ρ ] aynı sıcaklıkta: ν = μ / ρ. Kinematik viskozite birimi [m 2 / s] - dinamik viskozitesi 1 N · s / m2'ye eşit ve yoğunluğu 1 kg / m3 olan böyle bir sıvının kinematik viskozitesi (H = kg · m / s 2). CGS sisteminde kinematik viskozite [cm2/s] cinsinden ifade edilir. Bu birime Stokes denir (1 St = 10 -4 m 2/s; 1 cSt = 1 mm 2/s).

Kinematik hesaplamak için dönüştürme faktörleri [ ν ] viskozite.

Petrol ve petrol ürünleri genellikle şu şekilde karakterize edilir: koşullu viskozite belirli bir sıcaklıkta standart bir viskozimetre 200 ml yağın kalibre edilmiş ağzından geçen son kullanma süresinin oranı olarak alınır [ T] 20 ° C sıcaklıkta 200 ml damıtılmış suyun sona ermesiyle. Sıcaklıkta koşullu viskozite [ T] gösterilir WU işareti, ve koşullu derece sayısı ile ifade edilir.

Göreceli viskozite, derece VU (° VU) (test GOST 6258-85'e göre standart bir viskozimetrede gerçekleştirilirse), Saybolt saniyesi ve Redwood saniyesi (test Saybolt ve Redwood viskozimetrelerinde yapılırsa) cinsinden ölçülür.

Bir nomogram kullanarak viskoziteyi bir sistemden diğerine aktarabilirsiniz.

yağda dağınık sistemler belirli koşullar altında, Newton akışkanlarının aksine, viskozite, kayma hızı gradyanına bağlı olan değişken bir değerdir. Bu durumlarda, petrol ve petrol ürünleri, etkili veya yapısal viskozite ile karakterize edilir:

Hidrokarbonlar için viskozite, kimyasal bileşimlerine önemli ölçüde bağlıdır: moleküler ağırlık ve kaynama noktasındaki artışla artar. Alkan ve naften moleküllerinde yan dalların bulunması ve döngü sayısının artması da viskoziteyi arttırır. Çeşitli hidrokarbon grupları için, alkanlar - arenes - siklanlar serisinde viskozite artar.

Viskoziteyi belirlemek için özel standart cihazlar kullanılır - çalışma prensiplerinde farklılık gösteren viskozimetreler.

Kinematik viskozite, etkisi GOST 33-2000 ve GOST 1929-87'ye (viskozimetre tipi VPZh) göre bir kılcal damar yoluyla bir sıvının akışkanlığına dayanan kılcal viskozimetreler kullanılarak nispeten düşük viskoziteli hafif petrol ürünleri ve yağlar için belirlenir. , Pinkevich, vb.).

Viskoz yağ ürünleri için nispi viskozite, VU, Engler, vb. Gibi viskozimetrelerde ölçülür. Bu viskozimetrelerdeki sıvı çıkışı, GOST 6258-85'e göre kalibre edilmiş bir delikten gerçekleşir.

Koşullu ° VU değerleri ile kinematik viskozite arasında ampirik bir ilişki vardır:

En viskoz, yapılandırılmış petrol ürünlerinin viskozitesi, GOST 1929-87'ye göre döner bir viskozimetrede belirlenir. Yöntem, aralarındaki boşluğu bir sıcaklıkta test sıvısı ile doldururken iç silindiri dışa göre döndürmek için gereken kuvvetin ölçülmesine dayanır. T.

Viskoziteyi belirlemek için standart yöntemlere ek olarak, bazen araştırma çalışmaları Kalibrasyon bilyesinin işaretler arasına düştüğü veya titreşimlerin sönümlendiği zamana göre viskozitenin ölçülmesine dayanan standart olmayan yöntemler kullanılır. sağlam test sıvısında (Heppler, Gurvich, vb. viskozimetreler).

Tarif edilen tüm standart yöntemlerde, viskozite, değişiklikle birlikte önemli ölçüde değiştiğinden, viskozite kesinlikle sabit bir sıcaklıkta belirlenir.

Viskozitenin sıcaklığa bağlılığı

Petrol ürünlerinin viskozitesinin sıcaklığa bağımlılığı, hem petrol arıtma teknolojisinde (pompalama, ısı değişimi, çamur vb.) hem de ticari petrol ürünleri kullanırken (boşaltma, pompalama, filtrasyon, sürtünme yüzeylerinin yağlanması vb.) çok önemli bir özelliktir. .).

Sıcaklıktaki bir düşüşle viskoziteleri artar. Şekil, çeşitli yağlama yağları için sıcaklığın bir fonksiyonu olarak viskozitedeki değişimin eğrilerini göstermektedir.

Tüm yağ numunelerinde ortak olan, viskozitede keskin bir artışın meydana geldiği sıcaklık aralıklarının varlığıdır.

Sıcaklığın bir fonksiyonu olarak viskoziteyi hesaplamak için birçok farklı formül vardır, ancak en yaygın olarak kullanılanı Walter'ın ampirik formülüdür:

Logaritma bu ifadeyi iki kez elde ederiz:

İle bu denklem EG Semenido, kullanım kolaylığı için sıcaklığın çizildiği apsis ekseninde ve ordinat viskozitesinde bir nomogram derledi.

Nomograma göre, bir petrol ürününün diğer iki sıcaklıktaki viskozitesi biliniyorsa, herhangi bir sıcaklıktaki viskozitesi bulunabilir. Bu durumda bilinen viskozitelerin değeri düz bir çizgi ile birbirine bağlanır ve sıcaklık çizgisi ile kesişene kadar devam eder. Onunla kesişme noktası, istenen viskoziteye karşılık gelir. Nomogram, her tür sıvı petrol ürününün viskozitesini belirlemek için uygundur.

Petrol yağlama yağları için, çalışma sırasında viskozitenin sıcaklığa mümkün olduğunca az bağlı olması çok önemlidir, çünkü bu, yağın geniş bir sıcaklık aralığında, yani Walter'ın formülüne göre iyi yağlama özelliklerini sağlar, bu, yağlama için şu anlama gelir: yağlar, B katsayısı ne kadar düşükse, yağın kalitesi o kadar yüksek olur. Yağların bu özelliğine akışkanlık indeksi bu da yağ kimyasının bir fonksiyonudur. Farklı hidrokarbonlar için viskozite sıcaklıkla farklı değişir. Aromatik hidrokarbonlar için en dik bağımlılık (büyük B değeri) ve alkanlar için en küçük bağımlılık. Bu bakımdan naftenik hidrokarbonlar alkanlara yakındır.

Viskozite indeksini (VI) belirlemek için çeşitli yöntemler vardır.

Rusya'da IV, 50 ve 100 ° C'de (veya 40 ve 100 ° C'de - Devlet Standartlar Komitesi'nin özel bir tablosuna göre) iki kinematik viskozite değeri ile belirlenir.

Yağları onaylarken IV, bu değerin 40 ve 100 ° C'de viskozite ile belirlenmesini sağlayan GOST 25371-97'ye göre hesaplanır. Bu yönteme göre, GOST'a göre (IV'ü 100'den az olan yağlar için), viskozite indeksi aşağıdaki formülle belirlenir:

Tüm yağlar için 100 ν, 1 ve v 3) GOST 25371-97 tablosuna göre belirlenir. v 40 ve 100 bu yağın. Yağ daha viskoz ise ( 100> 70 mm 2/s), daha sonra formülde yer alan değerler standartta verilen özel formüllerle belirlenir.

Nomogramlardan viskozite indeksini belirlemek çok daha kolaydır.

Viskozite indeksini bulmak için daha da uygun bir nomogram G.V. Vinogradov tarafından geliştirilmiştir. IV'ün tanımı, iki sıcaklıkta bilinen viskozite değerlerinin düz çizgileriyle bağlantıya indirgenir. Bu çizgilerin kesişme noktası istenen viskozite indeksine karşılık gelir.

Viskozite indeksi, dünyanın tüm ülkelerindeki yağlar için standartlarda yer alan genel kabul görmüş bir değerdir. Viskozite indeksinin dezavantajı, yağın davranışını yalnızca 37.8 ila 98.8 ° C sıcaklık aralığında karakterize etmesidir.

Yağlama yağlarının yoğunluğunun ve viskozitesinin bir dereceye kadar hidrokarbon bileşimlerini yansıttığı birçok araştırmacı tarafından gözlemlenmiştir. Yağların yoğunluğunu ve viskozitesini ilişkilendiren ve viskozite-kütle sabiti (VMC) olarak adlandırılan ilgili bir gösterge önerildi. Viskozite-kütle sabiti Yu.A. Pinkevich formülü ile hesaplanabilir:

VMC yağının kimyasal bileşimine bağlı olarak 0,75 ila 0,90 arasında olabilir ve VMC yağı ne kadar yüksek olursa viskozite indeksi o kadar düşük olur.

Düşük sıcaklıklarda, yağlama yağları, dağılmış sistemlerde bulunan akma noktası, plastisite, tiksotropi veya viskozite anomalisi ile karakterize edilen bir yapı kazanır. Bu tür yağların viskozitesini belirlemenin sonuçları, ön mekanik karışımlarının yanı sıra akış hızına veya aynı anda her iki faktöre bağlıdır. Yapılandırılmış yağlar, diğer yapılandırılmış yağ sistemleri gibi, viskozitedeki değişikliğin yalnızca sıcaklığa bağlı olması gerektiğine göre Newton sıvılarının akış yasasına uymaz.

Sağlam bir yapıya sahip bir yağ, yıkımından sonra önemli ölçüde daha yüksek bir viskoziteye sahiptir. Böyle bir yağın viskozitesi, yapıyı tahrip ederek azalırsa, sakin bir durumda bu yapı restore edilecek ve viskozite orijinal değerine geri dönecektir. Bir sistemin yapısını kendiliğinden eski haline getirme yeteneğine denir. tiksotropi... Akış hızındaki bir artışla, daha doğrusu hız gradyanı (eğri 1'in bölümü), maddenin viskozitesinin azaldığı ve belirli bir minimuma ulaştığı bağlantılı olarak yapı çöker. Bu minimum viskozite, türbülanslı bir akış görünene kadar hız gradyanında (bölüm 2) bir artışla aynı seviyede kalır, ardından viskozite tekrar artar (bölüm 3).

Basınca karşı viskozite

Petrol ürünleri de dahil olmak üzere sıvıların viskozitesi dış basınca bağlıdır. Artan basınçla yağların viskozitesindeki değişimin büyük bir etkisi vardır. pratik önem, çünkü bazı sürtünme birimlerinde yüksek basınçlar oluşabilir.

Bazı yağlar için viskozitenin basınca bağımlılığı, bir parabol boyunca artan basınç değişiklikleriyle yağların viskozitesi olan eğrilerle gösterilir. Baskı altında rşu formülle ifade edilebilir:

Petrol yağlarında, parafinik hidrokarbonların viskozitesi artan basınçla ve biraz daha fazla naftenik ve aromatik hidrokarbonlarla en az değişir. Yüksek viskoziteli petrol ürünlerinin artan basınçla viskozitesi, düşük viskoziteli olanlardan daha fazla artar. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa, artan basınçla viskozite o kadar az değişir.

500 - 1000 MPa mertebesindeki basınçlarda, yağların viskozitesi o kadar artar ki sıvı özelliklerini kaybederek plastik bir kütleye dönüşürler.

Petrol ürünlerinin yüksek basınçta viskozitesini belirlemek için D.E. Mapston aşağıdaki formülü önerdi:

Bu denkleme dayanarak, D.E. Mapston, örneğin bilinen miktarların kullanıldığı bir nomogram geliştirdi. ν 0 ve r, düz bir çizgi ile bağlayın ve okuma üçüncü ölçekte elde edilir.

Karışımların viskozitesi

Yağları birleştirirken, genellikle karışımların viskozitesini belirlemek gerekir. Deneyler, özelliklerin toplanabilirliğinin yalnızca viskoziteye çok yakın iki bileşenin karışımlarında ortaya çıktığını göstermiştir. Karışık petrol ürünlerinin viskozitelerindeki büyük bir farkla, kural olarak viskozite, karıştırma kuralına göre hesaplanandan daha azdır. Bir yağ karışımının yaklaşık viskozitesi, bileşenlerin viskozitelerinin karşılıklı değerleriyle değiştirilmesiyle hesaplanabilir - hareketlilik (akışkanlık) ψ cm:

Karışımların viskozitesini belirlemek için çeşitli nomogramlar da kullanılabilir. En yaygın olarak kullanılanlar ASTM nomogramı ve Molina-Hurvich viskozigramıdır. ASTM nomogramı Walter formülüne dayanmaktadır. Molin-Gurevich nomogramı, A'nın viskozitesi ° VU 20 = 1.5 ve B - viskozitesi ° VU 20 = 60 olan bir A ve B yağları karışımının deneysel olarak bulunan viskoziteleri temelinde derlenmiştir. %0 ila %100 (hacim) arasında farklı oranlarda karıştırılmış ve karışımların viskozitesi deneysel olarak belirlenmiştir. Nomogram, birim başına viskozite değerlerini gösterir. birimler ve mm 2 / s cinsinden.

Gazların ve yağ buharlarının viskozitesi

Hidrokarbon gazlarının ve petrol buharlarının viskozitesi, sıvılardan farklı yasalara uyar. Sıcaklık arttıkça gazların viskozitesi artar. Bu model, Sutherland formülü ile tatmin edici bir şekilde tanımlanmıştır: