Лабораторная работа №3

Метод определения кинематической вязкости

Цель работы:

Освоить метод определения кинематической вязкости нефтепродуктов (на примере раствора глицерина), используя вискозиметр Оствальда.

 

В результате выполнения лабораторной работы у студентов формируются профессиональные компетенции (ФГОС по специальности 240308), соответствующие формированию основных видов профессиональной деятельности:

ПК 1.Обслуживание и эксплуатирование оборудования химико-аналитических лабораторий.

ПК 2. Подготовка реагентов и материалов, необходимых для проведения анализа.

ПК 3. Обслуживание и эксплуатация коммуникаций химико-аналитических лабораторий.

ПК 4. Проведение качественного и количественного анализа неорганических и органических веществ химическими методами.

ПК 5. Проведение обработки результатов анализов в т.ч. с использованием аппаратно-программных комплексов.

ПК 6. Работа с химическими веществами и оборудованием с соблюдением техники безопасности и экологической безопасности.

Требования безопасности при работе с нефтью и нефтепродуктами

 

1. Следует помнить, что нефтепродукты относятся к легко воспламеняющимся жидкостям.

2. Нефтепродукты следует хранить вдали от источников тепла, искр и открытого пламени.

3. При проведении работ вентиляция должна быть достаточной.

4. Следует избегать длительного вдыхания паров нефтепродуктов и длительного или повторного контакта с кожей.

5. Рабочее место необходимо содержать в чистоте и порядке

6. При выполнении аналитических работ необходимо рационально использовать свое рабочее время.

 

Определение кинематической вязкости определяется капиллярным вискозиметром Оствальда. Характеристикой вязкости служит время истечения определенного объема анализируемой жидкости через калиброванный капилляр вискозиметра под действием силы тяжести.

Приборы, оборудование и вспомогательные материалы:

1. Вискозиметр Оствальда.

2. Пипетка.

3. Термостат.

4. Термометр.

5. Фильтровальная бумага.

рис.1. Вискозиметр Оствальда 1,2 – колена; 3,5 – контрольные метки; 4,7 - шарики трубок; 6 - капилляр

Выполнение анализа. Вискозиметр Отвальда, (рис.1.) представляет собой стеклянную U - образную трубку. В колено 1 впаян капилляр 6, который соединен с шарообразным резервуаром 4. Контрольные метки 5 и 3 служат для наблюдения за временем истечения определенного объема нефтепродукта. Колено 2 и резервуар 7 служат для заполнения вискозиметра испытуемой жидкостью. При определении вязкости вискозиметры следует выбирать с капиллярами такого диаметра, чтобы время истечения нефтепродукта при данной температуре было в пределах 180 - 300 с. Для нефтепродуктов допускается время истечения 60секунд при 200С.

Для поддержания постоянной температуры используют термостат. Для измерения температуры воды в термостате применяют термометр с ценой деления 0,1⁰С. Для калибрования вискозиметра Отвальда, т.е. для определения его постоянной (константы капилляра), применяют эталонные жидкости, кинематическая вязкость которых при различных температурах известна.

Определение постоянной вискозиметра. В колено 2 вискозиметра, тщательно промытого эфиром, этиловым спиртом и дистиллированной водой и высушенного чистым воздухом, вводят пипеткой 4мл эталонной жидкости, с известной вязкостью при данной температуре. Затем с помощью резиновой трубки с грушей, надетой на колено 1, засасывают эталонную жидкость выше верхней метки 3. При этом следят за тем, чтобы в капилляре и шариках не образовывалось пузырьков воздуха, разрывов и пленок. После наполнения вискозиметра в бане устанавливают температуру, при которой известна вязкость эталонной жидкости, с точностью ±10С и выдерживают вискозиметр 30мин. Открывают кран, вставленный в конце резиновой трубки. Когда уровень жидкости в колене 1 пройдет мимо верхней метки 3 включают секундомер и засекают время истечения жидкости от верхней метки 3до нижней 5. Проводят пять измерений,(величину К - определяют, как среднее арифметическое значение из пяти измерений), после чего вычисляют постоянную вискозиметра (в сантистоксах, сСт; 1Ст = 100сСт) по формуле:

К= , (1)

 

где - время истечения эталонной жидкости при температуре опыта, с (секунды); - вязкость эталонной жидкости при температуре опыта, сСт.

Определение вязкости нефтепродукта. В чистый и высушенный вискозиметр вводят пипеткой определенное количество обезвоженного и профильтрованного нефтепродукта. При анализе вязкого нефтепродукта вискозиметр заполняют засасыванием этого продукта через колено 1. Для этого вискозиметр переворачивают, и колено 1 погружают в сосуд с анализируемым нефтепродуктом. При помощи резиновой трубки с краном, надетой на колено 2 и резиновой груши заполняют вискозиметр испытуемым нефтепродуктом. Если вискозиметр заполняется медленно, нефтепродукт подогревают. Определение проводят так же как, и при определении постоянной вискозиметра. Измерение проводят не менее 3 раз и при расчетах берут среднее арифметическое значение времени истечения нефтепродукта. При работе с вискозиметром необходимо следить за тем, чтобы в шариках и капиллярах прибора не образовывалось пленок, и пузырьков, нарушающих время истечения. Кинематическую вязкость вычисляют по формуле:

= К· , (2)

 

где К - постоянная вискозиметра; - среднее арифметическое значение времени истечения испытуемого нефтепродукта, с(секунда).

 

 

Примечание: Вязкость малотекучих нефтепродуктов определяют с помощью современного прибора – плотномера (рис.2), т.к. определять вязкость таких нефтепродуктов на вискозиметре Оствальда осложнено из-за того, что после определения может забиться капилляр и вискозиметр нельзя будет использовать для последующих определений.

Рис 2. Плотномер