Мұнай және майлау өнімдерінің тұтқырлығы: физика-химиялық механизмдер, өлшеу әдістері және температуралық тәуелділік

Пән: Өнеркәсіп, Өндіріс
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 4 бет
Таңдаулыға:

Тұтқырлық аномалиясының релаксациялық механизмі

Сыртқы күштердің әсерінен бөлшектерінің орын ауыстыруына қарсы құратын сұйықтардың қасиеті - тұтқырлық немесе іштей үйкелу деп аталады.

Мұнай өнімдерінің тұтқырлығы двигательдерді, машиналар мен механизмдерді пайдалану кезінде сұйықтықтар мен газдардың қозғалуын анықтайды, оны тасымалдауда энергия шығынына зор әсер етеді.

Басқа да сипаттамалары тәрізді тұтқырлық химиялық құрамына байланысты және жоғарлаған сайын тұтқырлығы артатын молекула аралық әсерлесу күштерімен анықталады. Жағар майлардың двигательдердің істен шығуын болдырмау қабілеті тұтқырлыққа байланысты. Тұтқырлықты динамикалық (n), кинематикалық (ν) және шартты (шт) деп бөледі. Көбінесе мұнай жайлайтын майларының негізгі физика-механикалық сипаттамасы болып табылатын кинематикалық тұтқырлық қолданылады.

Кинематикалық тұтқырлық - бір-бірінен 1см қашыұта орналасқан көлемі 1см ² сұйықтықтың екі қабатының күші және сұйықтық тығыздығының бірлігіне қатысты 1дин күштің әсерінен бір-біріне 1см/с жылдамдықпен ауысатын кедергі күші. Басқаша айтқанда, кинематикалық тұтқырлық - мұнай өнімінің динамикалық тұтқырлығының оның тығыздығына қатынасы:

ν=μ/ρ

мұндағы, μ-динамикалық тұтқырлық, кг/(м, сек) .

Кинематикалық тұтқырлықтың өлшем бірлігі стокс (Ст) =1 см ² /сек немесе сантистокс (сСт) =1 мм ² /сек, 10 ^-2 ст сәйкес келеді. Тез жүретін дизель двигательдерінің отынының МЕСТ-да кинематикалық тұтқырлық 20 ⁰ С - да мөлшерленеді және қысқы сұрыптары үшін 2-3 сСт, ал жазғы сұрыптары үшін 3-6 сСт құрайды. Майлайтын материалдар үшін тұтқырлық майдың двигательде қолданылуына болатындығын сипаттайтын маңызды көрсеткіштердің бірі. Бұл өз кезегінде әртүрлі температурада, жылдамдықта, жүктемеде сұйықтықтың үйкелуін қамтамасыз етумен байланысты.

Температураға байланысты тұтқырлықтың өзгеруін сипаттайтын көрсеткіш 50 ⁰ С температурадағы кинематикалық тұтқырлықтың 100 ⁰ С-дағы кинематикалық тұтқырлығына қатынасы болып табылады. Кинематикалық тұтқырлық шамасы көптеген майлардың индексіне кіреді.

Әртүрлі кен орындарындағы мұнай тұтқырлығы 20 ⁰ С-да 2-ден 300сСт аралығында өзгеріп отырады. Бірақ көптеген мұнайдың тұтқырлығы орташа есеппен 40-60 сСт-дан сирек асады. Температураны жоғарлатқанда фракция тұтқырлығы төмендейді, бірақ бұл өзгеру бір жақты болмайды да, өзіне тән сипатқа ие.

Динамикалық және кинематикалық тұтқырлықты анықтаудың калибрлі капиллярлармен жабдықталған арнайы конструкциялы шыны вискозиметрлерде жүргізіледі. Көптеген мұнай өнімдері үшін металдан жасалған вискозиметрлерде анықталатын шартты тұтқырлық белгіленеді. Мұнай өнімдерін практика жүзінде сипаттау үшін шартты тұтқырлық мәнін қолданады. Шартты тұтқырлық - сынау температурасында вискозиметрден 200мл зерттелетін мұнай өнімінің ағуының 20 ⁰ С-да 200мл дистелденген су ағу уақытына қатынасы. Шартты тұтқырлық - салыстырмалы шама және шартты градуспен өлшенеді. Шартты градуста тұтқырлықты анықтау дәлдігі әдетте жеткіліксіз.

Технологиялық есептеулер үшін әртүрлі эмпирикалық формулалар қолданады, олардың бірі Вальтер формуласы:

lglg(ν _t +0. 6) =A - B lgT

Мұндағы, А және В - константалар.

Мұнай фракциялары үшін олардың молекулалық массалары мен қайнау температураларының жоғарлауына байланысты тұтқырлық та біршама жоғарлайды. Егер 20 ⁰ С- да бензиннің тұтқырлығы 0, 6сСт болса, ауыр қалдық газдар 300-400 сСт сипатталады. Мұнайдың жеке компоненттерінің ішінен тұтқырлығы жоғарысы жалтырлы заттар; көмірсутектердің ішінен алкандардың (балқытылған парафиндердің де) тұтқырлығы ең төмені, ең жоғарғысы цикландарда болады. Ароматты көмірсутектер аралық орын алады.

Майлайтын майларды дайындауда әртүрлі фракциялар қоспасының тұтқырлығын білу керек. Тұтқырлықтың аддитивтік қасиеті болмайтындықтан, қоспалар үшін оны орташа өлшенген шама ретінде есептеуге болмайды. Қоспалардың тұтқырлығын анықтау үшін эксперимент мәліметтері бойынша тұрғызылған арнайы номограммаларды қолданады. Олар бойынша берілгені тұтқырлық бойынша май алу үшін компоненттерді қандай қатынаста араластыру керек екендігін анықтауға болады.

Тұтқырлықтың шамасына температураның тигізетін әсері зор. Төменгі температурада, әсіресе қатаю температурасына жақын температурада көптеген мұнай өнімдерінің тұтқырлығы дереу жоғарылайды. Жоғары температурада мұнай өнімдері сұйылады. Көптеген майлар мен басқа мұнай өнімдері температураның кең диапазонында қолданылатын болғандықтан тұтқырлықтың температураның қисығының сипаты олардың маңызды сапалық сипаттамасы болып табылады.

Майлардың температураға тәуелділігін анықтайтын сипаттамалардың бірі тұтқырлық индексі (ТИ) болып табылады. Тұтқырлық индексі - зерттелетін майдың тұтқырлығын эталон ретінде алынған майдың тұтқырлығымен салыстыра отырып формула бойынша анықтайтын шартты шама:

ТИ= $\frac{L - U}{L - H}$ * 100,

L- ТИ 0-ге тең деп қабылданған асфальтты шайырлы мұнайдан алынған сапасы төмен майдың тұтқырлығы;

U- зерттелетін майдың тұтқырлығы;

H- ТИ 100-ге тең деп алынған парафинді мұнайдан алынған жоғары сапалы майдың тұтқырлығы.

Қазіргі кезде тұтқырлық индексі 50 және 100 ⁰ С-да кинематикалық тұтқырлық мәні негізінде кесте бойынша есептеледі. Бұл көрсеткіштің қолданылу шегі болады себебі, оның 40 ⁰ С-дан төмен температурада майдардың әсерін көрсетпейтінін есте сақтаған жөн. Температура өзгерген сайын майдың тұтқырлығы неғұрлым аз өзгерсе, соғұрлым оның ТИ жоғары.

Парафинді көмірсутектірдің ТИ мәні жоғары, бүйір тізбекті күрделі полициклді көмірсутектірдікі төмен болады.

Тұтқырлық қозғалтқыштар, машиналар мен механизмдерді пайдаланған жағдайда мұнай өнімдерінің қозғалғыштығын анықтайды, тасымалдағанда, сүзгілегенде, араластырғанда энергия шығынына елеулі әсер етеді. Динамикалық (μ), кинематикалық (ν) және шартты (ВУ) тұтқырлыққа бөлінеді.

Шартты тұтқырлық дегеніміз вискозиметрден сынақ температурасында 200 мл сыналатын мұнай өнімінің ағып өту уақытының 20°С-да 200 мл дистилденген судың ағып шығу уақытына қатынасын айтады. Шартты тұтқырлық - бұл салыстырмалы, өлшемсіз шама және шартты градуспен өрнектеледі.

Динамикалық тұтқырлық сұйықтықтың физикалық қасиеттеріне тәуелді. Мұнай өңдеуде сан түрінде мұнай өнімінің динамикалық тұтқырлығының оның тығыздығына қатынасына тең ν=μ/ρ кинематикалық тұтқырлық кеңінен қолданылады. Динамикалық тұтқырлықтың өлшем бірлігі - Пуаз (П) немесе СИ - Па⋅с, мұндағы с - секунд түріндегі уақыт, Па - Паскаль (Па = н/м ² , мұндағы н - Ньютон, м ² - прибор капиллярының қимасы) . Олардың арасындағы қатынас: 1 П = 10 ^-1 Па⋅с. Кинематикалық тұтқырлықтың өлшем бірлігі - стокс (Ст) немесе СИ жүйесінде - м ² /с. Олардың арасындағы қатынас: 1 Ст = 10 ^-4 м ² /с.

Шартты (ВУ) және кинематикалық тұтқырлық (ν) шамалары арасында келесі эмпирикалық тәуелділік бар:

Кинематикалық тұтқырлық 1 ден 120 сСт болатындар үшін:

ν ₁ =7, 24ВУ ₁ -

\[\frac{6.25}{\mathrm{A}\vartheta_{1}}\]

ал кинематикалық тұтқырлық 120 сСт дан жоғары болатындар үшін:

ν ₁ =7, 24ВУ немесе ВУ ₁ =0, 135ν ₁

мұндағы t - мұнай өнімдерін сынау температурасы, ⁰ С; ν ₁ - мұнай өнімдерін сынау температурасындағы кинематикалық тұтқырлық, сСт (1 сСт = 10 ^-2 Ст) .

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.