Оценка уровня качества дизельного топлива

4. Воспламеняемость или цетановое число

Цетановое число - условная единица измерения самовоспламеняемости топлив в дизельных двигателях, численно равная процентному (по объему) содержанию цетана (н-гексадекана) в смеси его с альфа-метилнафталином, эквивалентной по самовоспламеняемости испытуемому топливу, в условиях испытания. Воспламеняемость дизтоплива влияет на наличие вредных компонентов в отработанных газах, таких как CO и СН. Чем меньше период воспламеняемости, тем быстрее происходит сгорание топлива. Это ускоряет работу двигателя и увеличивает его мощность. Так же, содержание вредных компонентов в газах становится меньше. Воспламеняемость измеряют при определенной степени сжатия и полученные результаты сравнивают с данными эталонного дизельного топлива, которое состоит из цетана и альфаметилнафталина или применяемого в некоторых странах гептаметилноанола. [16] Цетановое число - это количество цетана в смеси, при котором период воспламеняемости идентичен периоду воспламеняемости эталонного топлива. Оптимальную работу стандартных двигателей обеспечивают дизельные топлива с цетановым числом 40-55. При цетановом числе меньше 40 резко возрастает задержка воспламенения (время между началом впрыска и воспламенением топлива) и скорость нарастания давления в камере сгорания, увеличивается износ двигателя. Стандартное топливо характеризуется цетановым числом 40-45, а топливо высшего качества (премиальное) имеет цетановое число 45-50 (табл.2). Различные модели дизельных двигателей имеют свои требования к цетановому числу. Так, например, быстроходные двигатели требуют дизельное топливо <#"528853.files/image016.gif"> - 0,554t + 97,803,

где ρ - плотность при 15°С, определенная по ГОСТ 3900-85, г/; - температура кипения 50 %-ной (по объему) фракции с учетом поправки на нормальное барометрическое давление 101,3 кПа, определяется по ГОСТ 2177-82, °С;- логарифм с основанием 10.

Цетановый индекс - информационное значение цетанового числа, рассчитанное по плотности и средней температуре выкипания 50%-ной фракции.

Рисунок 4 - Зависимость удельного расхода дизельного топлива от величины цетанового числа

Проведенными работами на автотракторных дизелях установлено, что применение топлива с большим цетановым числом значительно уменьшает его удельный расход (рис. 4) и сокращает время на запуск дизеля. Так, например, при использовании топлива с цетановым числом 53 дизель можно запустить через 3 сек, а топлива с цетановым числом 38 - через 45-50 сек. Цетановое число зависит также от химического состава топлива, т. е. от соотношения в топливе основных групп углеводородов.

Фракционный состав определяет полноту сгорания, дымность и токсичность отработавших газов двигателя.

Фракционный состав косвенно характеризует испаряемость дизельного топлива. Топливо с облегченным фракционным составом легче испаряется. Но применять дизельное топливо со слишком облегченным фракционным составом нельзя, так как такое топливо состояло бы из углеводородов, плохо самовоспламеняющихся, и его вязкость могла бы оказаться недостаточной. Применение дизельного топлива с утяжеленным фракционным составом, вследствие плохой его испаряемости, приводит к несвоевременному воспламенению и плохому сгоранию, дымному выхлопу и ухудшению топливной экономичности. Такое топливо затрудняет пуск холодного двигателя, особенно при низких температурах.

5. Вязкость и плотность

Такие показатели, как вязкость и плотность, определяют уровень испарения и смесеобразования дизельного топлива. Более плотное и вязкое топливо хуже воспламеняется и сгорает, что приводит к большему расходу дизельного топлива и дымности выхлопных газов. Маловязкое топливо в процессе эксплуатации увеличивает износ деталей топливного насоса. Для уменьшения износа часто в дизельное топливо добавляют противоизносные присадки, что частично компенсирует этот недостаток маловязкого дизельного топлива.

Рисунок 5 - Зависимость вязкости дизельного топлива от температуры: 1 - летнее; 2 - зимнее; 3 - арктическое

Низкотемпературные свойства дизтоплива - характеризуются температурой помутнения, застывания и предельной фильтруемости. Они определяют способность топлива проходить через фильтры и обеспечивать прокачку по трубопроводам в условиях низких температур.

Температура помутнения - температура дизтоплива, при которой начинается кристаллизация парафина (табл.2).

Температура застывания дизтоплива - температура, при которой происходит полная потеря текучести.

Температура предельной фильтруемости дизтоплива - температура, при которой топливо еще способно проходить через фильтр.

6. Степень чистоты дизтоплива

Чем чище дизельное топливо, тем качественнее и эффективнее работает двигатель. Эта характеристика дизельного топлива является очень важной. Для определения характеристики чистоты топлива используют коэффициент фильтруемости. Фильтруемость определяют соотношением времени, за которое топливо проходит через фильтр при определенном атмосферном давлении. В основном, фильтруемость дизтоплива зависит от содержания в нем воды, механических примесей, смол и нафтеновых кислот. Согласно ГОСТ 6370-83, если в дизельном топливе количество механических примесей не превышает 0.002-0.004%, считается, что примесей в топливе нет.

7. Температура вспышки

дизельный топливо качество вязкость

Этот показатель определяет пожарную опасность топлива. В двигателях, которые эксплуатируются в закрытых помещениях, а также в пожароопасных местах, применяется топливо с повышенной температурой вспышки. По ГОСТ 305-82 дизельное топливо является топливом общего назначения и применения, и имеет температуру вспышки не менее 40°С. Для топлива, применяемого в судовых и тепловозных двигателях, горных машинах, температура вспышки не менее 60°С. Такое топливо имеет ограничение по использованию.

Сернистые соединения, непредельные углеводороды и металлы (ванадий, натрий) влияют на процессы нагарообразования в дизелях, являются причиной повышенных износов и коррозии. Их содержание в топливе регламентировано.

Дизельное топливо содержит некоторое количество сернистых соединений, это в первую очередь зависит от марки исходной нефти и степени ее очистки, влияющих на общие показатели кислотности топлива, работу выхлопной системы и ее коррозионную стойкость. Использование топлива с большим содержанием серы приводит к необходимости повышения смазывающих характеристик для компенсации процессов кислотной коррозии. Использование такого топлива существенно снижает срок службы катализаторов и узлов выхлопной системы. Категорически не рекомендуется использовать марки топлива, содержание сернистых соединений в которых превышает рекомендованные величины 0,2-0,5%. Следует иметь в виду, что в некачественном дизельном топливе помимо стабильных соединений могут присутствовать активные соединения серы, значительно усиливающие процессы коррозии. [17]

8. Выбор базового образца или базовых показателей дизельного топлива

Базовым образцом называется реально достижимая совокупность качеств продукции, принятая для сравнения. За базовый образец принимается общественно необходимый уровень, который в определенный отрезок времени является компромиссным с точки зрения требований потребителя и возможностей производства. В качестве базовых образцов выделяются лучшие из группы аналогов на основе метода попарного сравнения последовательно всех аналогов по значениям оценочных показателей с учетом точности их измерения. Выделение базовых образцов, на основе метода попарного сопоставления аналогов осуществляется следующим образом: аналог не может быть признан базовым образцом и исключается из последующих сопоставлений, если он уступает другому аналогу по совокупности оценочных показателей, т.е. уступает другому аналогу хотя бы по одному показателю, не превосходя его ни по каким из остальных; оба аналога остаются для дальнейшего сопоставления с другими, если по одним показателям оказывается лучше первый аналог, а по другим - второй. При этом значение некоторых показателей у аналогов могут не совпадать. В результате попарного сопоставления аналогов остаются аналоги, каждый из которых не уступает ни одному из остальных по совокупности оценочных показателей. Оставшиеся аналоги и являются базовыми образцами.

В качестве базового образца в данной курсовой работе выбрано зимнее дизельное топливо, соответствующее показателям ГОСТ305-82 по следующим характеристикам:

цетановое число, не менее 45;

фракционный состав, 90 % перегоняется при температуре (конец перегонки), не выше 340°С;

вязкость и плотность: показатель вязкости при 20°С 1,8-5,0 /с, плотность при 20°С, не более 840 кг/;

низкотемпературные свойства, включающие температуру застывания, не выше -45°С, температуру помутнения, не выше -35°С, температуру предельной фильтруемости, не выше -35°С;

степень чистоты, для определения характеристики которой используется коэффициент фильтруемости, не более 3;

температура вспышки, не ниже 60°С;

наличие сернистых соединений не более 0,20% и непредельных углеводородов. [4]

Качество дизельного топлива <#"528853.files/image020.gif"> (1)

где  - объемная доля цетана в смеси цетана и альфа-метилнафталина, самовоспламеняющейся в ВМТ при большей степени сжатия, чем испытуемое топливо (смесь с меньшим цетановым числом), %;

 - объемная доля цетана в смеси того же состава, самовоспламеняющейся в

ВМТ при меньшей степени сжатия, чем испытуемое топливо (смесь с большим цетановым числом) %;

 - средние арифметические значения показаний микрометра, определяющего степень сжатия при самовоспламенении в ВМТ, соответственно испытуемого топлива, смеси первичных эталонных топлив соответствующей и смеси первичных эталонных топлив, соответствующей , %.

Объемную долю в процентах высокоцетанового вторичного эталонного топлива в смеси с низкоцетановым эталонным топливом, эквивалентной по самовоспламеняемости испытуемому топливу, вычисляют по формуле

 (2)

где - объемная доля высокоцетанового вторичного эталонного топлива в смеси вторичных эталонных топлив, самовоспламеняющейся в ВМТ при большей степени сжатия, чем испытуемое топливо (смесь с меньшим цетановым числом) %;

- объемная доля высокоцетанового вторичного эталонного топлива в смеси вторичных эталонных топлив, самовоспламеняющейся в ВМТ при меньшей степени сжатия, чем испытуемое топливо (смесь с большим цетановым числом) %;

- средние арифметические значения показаний микрометра, определяющего степень сжатия при самовоспламенении в ВМТ соответственно испытуемого топлива, смеси вторичных эталонных топлив, соответствующей смеси вторичных эталонных топлив, соответствующей , %.

По найденному эквиваленту на данной установке с помощью переходной шкалы от первичных эталонных топлив ко вторичным эталонным топливам (см.рис.6) находят цетановое число испытуемого топлива.

Рисунок 6 - Переходная шкала

Результаты определения цетанового числа дизельного топлива округляют с точностью до целого числа, при значении до 0,5 включительно округляют до ближайшей целой единицы в меньшую сторону, выше 0,5 - до ближайшей целой единицы в большую сторону. [6]

11. Фракционный состав

Фракционный состав дизельного топлива определяется по ГОСТ Р ЕН ИСО 3405-2007 «Нефтепродукты. Метод определения фракционного состава при атмосферном давлении», идентичный EN ISO 3405:2000.

Сущность метода состоит в том, что образец относят к одной из пяти групп на основе его состава и ожидаемых характеристик испаряемости с определением для каждой группы оборудования, температуры холодильника и параметров процесса. 100 испытуемого образца перегоняют в определенных условиях, присущих группе, к которой относится данный образец, и проводят систематические наблюдения за показаниями термометра и объемом конденсата. Измеряют объем остатка в колбе и регистрируют потерю при разгонке. Показания термометра корректируют на барометрическое давление и данные используют в расчетах в соответствии с природой образца и требованиями спецификации.

Рисунок 7 - Аппарат в сборе с газовой горелкой

На рисунках 7 и 8 показаны типовые аппараты, предназначенные для ручной разгонки.

- охлаждающая баня; 2 - вентиляционные отверстия; 3 - газовая горелка; 4 - кожух; 5 - термостойкие прокладки; 6 - колба для перегонки; 7 - термометр; 8 - крышка бани; 9 - фильтровальная бумага; 10 - подставка; 11 - мерный цилиндр; 12 - газопровод.

Рисунок 8 - Аппарат в сборе с электрическим нагревателем: 1 - мерный цилиндр; 2 - фильтровальная бумага; 3 - термометр; 4 - колба для перегонки; 5 - термостойкая прокладка для установки колбы; 6 - электрический нагревательный элемент; 7 - подставка для установки колбы; 8 - круглая ручка для установки колбы; 9 - шкала регулирования нагрева; 10 - выключатель; 11 - открытый нижний кожух; 12 - охлаждающая баня; 13 - трубка холодильника; 14 - кожух

Колбы для разгонки должны быть вместимостью 100 или 125  и должны быть изготовлены из термостойкого стекла.

Холодильник должен быть изготовлен из бесшовной трубки некорродирующего металла длиной (560 ± 5) мм, наружным диаметром 14 мм и толщиной стенки от 0,8 до 0,9 мм.

Примечание - Пригодными материалами являются латунь или нержавеющая сталь.

Холодильник следует устанавливать таким образом, чтобы часть трубки длиной (393 ± 3) мм контактировала с охлаждающей средой, причем снаружи бани на расстоянии (50 ± 3) мм должен находиться верхний конец, а нижний конец должен выступать на (114 ± 3) мм. Часть трубки, выступающая сверху, должна устанавливаться под углом 75° к вертикали. Часть трубки внутри бани должна быть прямой или изогнутой по любой подходящей непрерывной плавной кривой. Относительно горизонтали средний градиент наклона трубки должен составлять 15° ± 1°, и ни один из отрезков длиной 100 мм не должен выходить за пределы градиента 15° ± 3°. Выступающая нижняя часть трубки холодильника должна быть изогнута книзу на расстоянии 76 мм, а нижний конец срезан под острым углом. Следует предусмотреть возможность стекания дистиллята по внутренней стенке мерного приемного цилиндра.

Объем и конструкция охлаждающей бани зависят от используемой охлаждающей среды. Охлаждающая способность бани должна быть достаточной, чтобы поддерживать заданную температуру для требуемого режима работы холодильника. Одну охлаждающую баню можно использовать для нескольких трубок холодильника.

Экраны должны обеспечивать защиту оператора во время проведения испытания, а кожух колбы для разгонки - от сквозняков. Они позволяют легко осуществлять наблюдение за процессами разгонки и должны быть обеспечены, как минимум, одним смотровым окошком для наблюдения за температурой выпаривания в конце разгонки.

Источником нагрева является газовая горелка, обеспечивающая получение первой капли от холодного пуска в течение установленного времени и в течение всей разгонки с определенной скоростью. Необходимо предусмотреть чувствительный регулировочный кран и регулятор давления газа для обеспечения полного контроля за нагреванием.

Барометр должен обеспечивать измерения атмосферного давления с точностью не менее 0,1 кПа, на том же самом уровне относительно уровня моря, как и аппаратура в лаборатории. Не следует снимать показания с барометров-анероидов, которые предварительно откорректированы по данным давления на уровне моря.

Отбор проб, если нет иных указаний, следует проводить в соответствии с ИСО 3170 и ИСО 3171 с учетом специальных условий. Перед испытаниями пробы выдерживают при конкретных значениях температуры, вдали от источников прямого тепла или солнечного света.

Проведение испытания

Нагревают колбу для разгонки с испытуемым образцом, при этом конец трубки холодильника не должен касаться стенки мерного цилиндра. Отмечают и записывают температуру начала кипения с точностью 0,5°С или 0,1°С применительно к конкретно используемому аппарату. Если дефлектор приемника не применяют, то устанавливают мерный цилиндр так, чтобы конец трубки холодильника касался его внутренней стенки. Регулируют нагрев так, чтобы время от достижения температуры начала кипения до получения 5 % (об.) или 10 % (об.) отгона соответствовало указанному в таблице 3. Продолжают регулировать нагрев, чтобы средняя скорость конденсации от 5 % (об.) отгона до 5  остатка в колбе была равномерной и составляла от 4 до 5 /мин. В интервале между температурой начала кипения и концом разгонки отмечают и записывают данные, необходимые для расчета и представления результатов испытания, как предписывается техническими условиями или как ранее было установлено для испытуемого образца.

Если требуется записывать показание термометра при заданном проценте выпаривания или отгона для образца, который имеет быстро меняющийся наклон кривой разгонки в области показания заданного процента выпаривания или отгона, то регистрируют температурные показания при каждом 1 % (об.) отгона. Наклон считают быстро меняющимся, если изменение в наклоне С по точкам в этой конкретной зоне более 0,6, и рассчитывают по формуле:

 (3)

где  - показание термометра, соответствующее обсуждаемому % (об.) отгона, °С;

 - показание термометра, соответствующее % (об.) отгона, предшествующему обсуждаемому % (об.) отгона, °С;

- значение обсуждаемого отгона, % (об.);

 - значение отгона, предшествующего обсуждаемому отгону, % (об.);

 - показание термометра, соответствующее последующему за обсуждаемым % (об.) отгона, °С;

 - значение отгона, последующего за обсуждаемым отгоном, % (об.).

Когда количество остающейся в колбе жидкости составляет приблизительно 5 , проводят окончательную регулировку нагрева. Чтобы определить, когда в колбе для разгонки останется приблизительно 5  остатка жидкости, измеряют количество отгона в приемнике, которое на это время за вычетом потерь должно составлять 93,5 . Если это условие не соблюдено, то испытание повторяют, изменяя соответствующим образом окончательную регулировку нагрева.

Испытание повторяют, если действительные потери отличаются от подсчитанного значения более чем на 2 .

Обработка результатов

Процент полного отгона - это сумма процента отгона и процента остатка. Вычитают процент полного отгона из 100 и получают процент потерь. Показания термометра корректируют к давлению 101,3 кПа.

Получают поправку Тс, которую следует применять к каждому показанию термометра с помощью таблицы или уравнения Сиднея Янга

Тс = 0,0009 (101,3 - pk) (273 + t),(4)

где рk - барометрическое давление, преобладающее во время и в месте испытания, кПа;- отмечаемое показание термометра, °С.

Рассчитывают соответствующий скорректированный процент отгона Rc, % (об.), по формуле:

(5)

где R - наблюдаемый процент отгона, % (об.);- наблюдаемые потери, % (об.);

 - скорректированные потери, % (об.).

Для записи процентов выпаривания  при установленных показаниях термометра процент потерь прибавляют к наблюдаемому проценту отогнанного продукта  при установленных показаниях температуры и интерпретируют эти результаты как соответствующий процент выпаривания, т.е.

(6)

где  - выпаривание, % (об.);

 - отогнанный продукт, % (об.);- наблюдаемые потери, % (об.).

Вычитывают отмечаемые потери при разгонке из каждого установленного процента выпаривания с целью получения соответствующего процента отгона. Рассчитывают необходимое показание термометра Т,°С, по формуле:

 (7)

Где  - показание термометра, записанное при ,°С;

 - показание термометра, записанное при ,°С;- процент отгона по объему, соответствующий установленному проценту;

 - отгон ближайший и ниже R,% (об.);

 - отгон ближайший и выше R,% (об.).

Оформление результатов

Записывают применяемый метод отбора проб.

Записывают все проценты по объему с точностью до 0,5 % (об.) или 0,1 % (об.) и все показания термометра с точностью до 0,5°С или 0,1°С соответственно применяемому аппарату. Точность 0,5% (об.) и 0,5°С применяют к ручному способу, а точность 0,1 % (об.) и 0,1°С - к автоматическому.

Указывают используемый метод испытания: ручной или автоматический.

Если нет специального требования, то перед записью показания термометра следует откорректировать по барометрическому давлению 101,3 кПа. После проведения таких специальных мер записывают наблюдаемые значения в соответствии с правилами округления. Кроме того, в этих случаях остаток и потери представляют как «наблюдаемые».

Для групп 0 и 1 или любого другого продукта с потерей более 2,0 % (об.) записывают соотношение между показанием термометра и процентом выпаривания по объему. Для групп 2, 3 и 4 обычно записывают соотношение между показанием термометра и процентом отгона по объему. Четко указывают, какое соотношение применяется. [7]

12. Вязкость

Вязкость дизельного топлива определяется по ГОСТ 33-2000 «Нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости». Стандарт устанавливает метод определения кинематической вязкости n жидких нефтепродуктов, прозрачных и непрозрачных жидкостей измерением времени истечения определенного объема жидкости под действием силы тяжести через калиброванный стеклянный капиллярный вискозиметр.

Динамическую вязкость h вычисляют как произведение кинематической вязкости жидкости на ее плотность r.

Кинематическая вязкость n - это сопротивление жидкости течению под действием гравитации.

Динамическая вязкость h - это отношение применяемого напряжения сдвига к скорости сдвига жидкости. Иногда его называют коэффициентом динамической вязкости или просто вязкостью. Таким образом, динамическая вязкость является мерой сопротивления истечению или деформации жидкости.

Сущность метода заключается в измерении калиброванным стеклянным вискозиметром времени истечения, в секундах, определенного объема испытуемой жидкости под влиянием силы тяжести при постоянной температуре. Кинематическая вязкость является произведением измеренного времени истечения на постоянную вискозиметра.

Необходимые материалы:

смесь хромовая для мойки стекла: калий двухромовокислый по ГОСТ 4220, кислота серная по ГОСТ 4204 или сильноокисляющая кислота, не содержащая хрома;

растворитель, полностью смешивающийся с образцом, например петролейный эфир, следует профильтровать перед использованием;

осушающий растворитель, легкоиспаряемый и смешивающийся как с растворителем для образца, так и с водой. Перед применением следует отфильтровать.

вода деионизированная и дистиллированная, соответствующая сорту 3, перед применением следует отфильтровать;

сертифицированные стандартные образцы вязкости, используемые для контроля при проведении лабораторных испытаний;

соль поваренная крупнокристаллическая или сульфат натрия безводный, или кальций хлористый прокаленный, или любой другой осушитель;

спирт этиловый технический по ГОСТ 17299, спирт этиловый синтетический, спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300;

кислота соляная по ГОСТ 3118.

13. Аппаратура

Вискозиметры стеклянные капиллярные, калиброванные, обеспечивающие измерение кинематической вязкости.

При измерении кинематической вязкости менее 10 /с и времени истечения менее 200 с вводят поправку на кинематическую энергию.

Держатель, обеспечивающий строго вертикальное крепление вискозиметра, у которого верхняя метка расположена непосредственно над нижней, с погрешностью не более 1°С по всем направлениям.

Если верхняя метка вискозиметра отклонена относительно нижней, погрешность отклонения от вертикали не должна превышать 0,3° по всем направлениям. Вертикальность вискозиметра оценивается по верхней половине широкого колена.

Баня с регулируемой температурой достаточной глубины, чтобы в момент измерения расстояния от образца в вискозиметре до верхнего уровня жидкости в бане и от образца до дна бани были не менее 20 мм. Для наполнения бани используют прозрачную жидкость, которая остается в жидком состоянии при температуре испытания.

Температуру бани регулируют таким образом, чтобы (для каждой серии определений времени истечения) в интервале от 15 до 100°С температура в бане не менялась более чем на ±0,02 °С по всей высоте вискозиметров или в пространстве между вискозиметрами и местом расположения термометра.

Для температур, находящихся вне указанного интервала, изменения температуры не должны превышать ±0,05 °С.

Для диапазона измерения от 0 до 100°С применяют калиброванные жидкостные стеклянные термометры (приложение В) с точностью после корректировки не менее ±0,02 °С или выше или другие термометрические устройства равноценной или более высокой точности. Если в одной и той же бане используются два термометра, показания их при этом не должны отличаться более чем на 0,04 °С.

Для измерения температур вне диапазона от 0°С до 100°С следует использовать калиброванные жидкостные стеклянные термометры с точностью после корректировки ±0,05 °С и выше, а при применении двух термометров в одной и той же бане их показания не должны отличаться более чем на ±0,1 °С.

Вискозиметр заполняют испытуемым нефтепродуктом в соответствии с формой аппарата аналогично тому, как это осуществлялось при калибровке вискозиметра, и помещают в баню. Если в образце содержатся твердые частицы, то при загрузке его фильтруют через сито с размером отверстий 75 мкм, стеклянный или бумажный фильтр. При наличии в нефтепродукте воды его сушат безводным сульфатом натрия или прокаленной крупнокристаллической поваренной солью, или прокаленным хлористым кальцием и фильтруют через бумажный фильтр. Вязкие продукты допускается перед фильтрованием подогревать от 50 до 100 °С.

Наполненный вискозиметр выдерживают в бане до тех пор, пока он не прогреется до температуры испытания. Если одна баня используется для нескольких вискозиметров, нельзя погружать или вынимать вискозиметры из бани, пока хотя бы один вискозиметр находится в рабочем состоянии. Так как время нахождения в бане будет меняться в зависимости от оборудования, температуры и кинематических вязкостей, время температурного равновесия достигается экспериментально.

После того, как образец достиг температурного равновесия, доводят объем образца до требуемого уровня, если этого требует конструкция вискозиметра.

Используя подсос (если образец не содержит летучих веществ) или давление, устанавливают высоту столбика образца в капилляре вискозиметра до уровня, находящегося приблизительно на 7 мм выше первой временной метки, если в инструкции по эксплуатации вискозиметра не установлено другое значение.

При свободном истечении образца определяют с точностью до 0,1 с время, необходимое для перемещения мениска от первой до второй метки. Если время истечения меньше установленного минимального, подбирают вискозиметр с меньшим диаметром капилляра и повторяют определение.

Кинематическую вязкость n, /с, рассчитывают по формуле

= Ct (8)

где С - калибровочная постоянная вискозиметра, /;- среднее арифметическое значение времени истечения, с.

Динамическую вязкость h, МПа·с, рассчитывают на основании кинематической вязкости по формуле:= nr· (9)

где r - плотность при той же температуре, при которой определялась кинематическая вязкость, кг/;- кинематическая вязкость, /с. [8]

14. Плотность

Плотность дизтоплива определяется по ГОСТ Р 51069-97 «Нефть и нефтепродукты. Метод определения плотности, относительной плотности и плотности в градусах API ареометром». Стандарт распространяется на сырую нефть, нефтепродукты, смеси нефтей и жидкие нефтяные продукты с давлением насыщенных паров по Рейду (ГОСТ 1756) 179 кПа или менее и устанавливает метод определения плотности, относительной плотности (удельного веса) или плотности в градусах API с помощью стеклянного ареометра.

Пробу доводят до заданной температуры и переносят в цилиндр. В пробу погружают соответствующий ареометр. После достижения температурного равновесия отмечают показания ареометра и температуру испытуемой пробы. При необходимости цилиндр с испытуемым продуктом помещают в баню с заданной постоянной температурой во избежание значительной погрешности во время испытания.

Отмечают показания ареометра при температуре испытания. Затем плотность приводят к температуре 15°С, а относительную плотность (удельный вес) и плотность в градусах API приводят к температуре 60°F с помощью международных стандартных таблиц. С помощью этих таблиц значения, определенные в одной из трех систем измерения, можно перевести в эквивалентные значения другой. Это позволяет проводить измерения в принятых национальных единицах.

Плотность - масса (вес в вакууме) жидкости в единице объема при 15 °С. При записи результатов указывают плотность в единицах массы (килограммы) и объем () при стандартной температуре, например: кг/ при 15 °С.

Относительная плотность (удельный вес) - отношение массы данного объема жидкости при температуре 15 °С (60 °F) к массе равного объема чистой воды при той же температуре. При записи результатов указывают стандартную температуру, например: относительная плотность (удельный вес) (60/60) °F.

Плотность в градусах API - специальная функция относительной плотности (удельного веса) (60/60) °F, которую вычисляют по формуле:

 (10)

Применяемая аппаратура:

ареометры стеклянные, градуированные в единицах плотности, относительной плотности (удельный вес) или плотности в градусах API, в соответствии со спецификациями ASTM или Британского института стандартов;

термометры с диапазонами измерений, которые соответствуют спецификациям Американского общества по испытанию материалов или Нефтяного института;

цилиндр для ареометра из прозрачного стекла, пластмассы или металла. Для облегчения переливания цилиндр может иметь на ободке носик. Высота цилиндра должна быть такой, чтобы расстояние от дна цилиндра до ареометра было не менее 25 мм;

пластмассы, применяемые для изготовления цилиндров для ареометров, должны быть стойкими к обесцвечиванию и воздействию образцов нефтепродуктов и не должны мутнеть после продолжительного воздействия солнечного света или воздействия образцов нефтепродуктов;

баня, в которой поддерживается постоянная температура.

Определение плотности, относительной плотности (удельного веса) или плотности в градусах API ареометром при стандартной температуре 15 °С или 60 °F, или близкой к ней, является наиболее точным. Температуры от минус 18 до плюс 90 °С (0-195 °F) следует использовать в зависимости от типа образца и других параметров.

Если показание ареометра используют для корректировки объемов при стандартных температурах, то показание ареометра следует снимать при температуре, отличающейся от температуры, при которой был измерен объем продукта, в пределах ±3 °С (±5 °F).

Проведение испытания

Проверяют температуру испытуемого образца в соответствии с требованиями безопасности. Доводят цилиндр ареометра и термометр приблизительно до температуры испытуемого образца.

Образец переносят в чистый цилиндр ареометра, не проливая, чтобы избежать образования воздушных пузырьков и сократить до минимума испарение компонентов с более низкой температурой кипения. Высоколетучие образцы переносят в цилиндр с помощью вытеснения или сифонирования. Прежде, чем погружают ареометр, удаляют образовавшиеся пузырьки воздуха, если они собрались на поверхности образца, касаясь их чистой фильтровальной бумагой.

Помещают цилиндр с образцом в вертикальном положении в место, защищенное от ветра. Следят за тем, чтобы температуpa образца значительно не менялась во время испытания; в этот период температура окружающей среды не должна изменяться более чем на 2°С (5°F). Если испытание проводят при температуре выше или ниже комнатной температуры, используют баню с постоянной температурой.

Аккуратно погружают ареометр в испытуемый образец. Не допускается намокание стержня выше уровня погружения ареометра в жидкость, так как жидкость на стержне влияет на показания. Образец непрерывно перемешивают термометром таким образом, чтобы ртутный столбик был полностью погружен, а стержень ареометра не намокал выше уровня погружения. Как только получена стабильная температура, ее записывают с точностью до 0,25°С (0,5°F) и затем удаляют термометр.

Ареометр погружают приблизительно на два деления в жидкость, а затем отпускают. При испытании маловязких образцов легким вращательным движением добиваются, чтобы ареометр не приближался к стенкам цилиндра. Выжидают, чтобы ареометр остановился, и все пузырьки воздуха поднялись на поверхность. В частности, это необходимо при испытании более вязких образцов.

Когда ареометр в состоянии покоя плавает далеко oт стенок цилиндра, считывают показания шкалы ареометра с точностью до 0,0001 при измерении относительной плотности (удельного веса) или плотности, или до 0,05 ° API для плотности в градусах API. Верным показанием ареометра является точка на шкале ареометра, где поверхность жидкости разделяет эту шкалу. Эту точку определяют, глядя слегка ниже уровня жидкости и медленно поднимая взгляд до тех пор, пока поверхность жидкости будет представлять эллипс неправильной формы, а затем прямую линию, разделяющую шкалу ареометра (рис. 9).

Рисунок 9 - Показание шкалы ареометра для прозрачных жидкостей: 1 - жидкость; 2 - точка съема показаний; 3 - горизонтальная поверхность жидкости; 4 - основание мениска

Обработка результатов

Вводят соответствующие поправки к показаниям термометра (для шкалы или шарика) и ареометра (шкала). При испытании непрозрачных образцов вводят соответствующую поправку к показанию ареометра. Записывают скорректированное показание шкалы ареометра с точностью 0,0001 плотности или относительной плотности (удельного веса) или 0,1 С° АРI. После применения соответствующих поправок записывают с точностью 0,5 °С или 1 °F средние температуры, наблюдаемые непосредственно до и после окончательного снятия показания ареометра.

Примечание - Показания ареометра при температурах, отличающихся от стандартной температуры калибровки (15 °С или 60 °F), следует рассматривать только как показания шкалы, так как они меняются в зависимости от температуры.

Для получения скорректированных значений стандартной температуры следует применять таблицы измерения параметров нефти и нефтепродуктов.

Результат испытания записывают как плотность в килограммах на литр при 15 °С или относительную плотность (удельный вес) при 60/60 °F, или плотность в градусах API. [9]

Если известна плотность при какой то температуре, то плотность любого нефтепродукта принято измерять из формулы:

 (11)

где - плотность дизтоплива при 20°С по ГОСТ 305-82;

 - искомая плотность;- средняя температурная поправка, берется по таблицам по плотности, для плотности 860 G=0,000686;- температура.

Низкотемпературные свойства

Низкотемпературные свойства дизельного топлива определяются по ГОСТ 5066-91 «Методы определения температуры помутнения, начала кристаллизации и кристаллизации». Стандарт распространяется на авиационные бензины, реактивные и дизельные топлива и устанавливает два метода:

А - определение температуры начала кристаллизации (точка кристаллизации) и кристаллизации (точка замерзания);

Б - определение температуры помутнения и начала кристаллизации.

Сущность методов состоит в охлаждении пробы топлива и определении температуры помутнения, появления первых кристаллов, исчезновения кристаллов углеводородов.

Аппаратура и реактивы

термометр ТИН-8 по ГОСТ 400 или аналогичный с ценой деления не более 0,5 °С.

жидкости охлаждающие: спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300 или ацетон технический по ГОСТ 2603 с твердой углекислотой, или жидкий азот по ГОСТ 9293, или жидкий воздух.