determinarea viscozităţii produselor petroliere lichid e

8/10/2019 Determinarea Viscozitii Produselor Petroliere Lichid e

1/8

DETERMINAREA VISCOZITII PRODUSELOR PETROLIERE LICHIDE

Consideraii teoretice

Viscozitatea d indicaii asupra forelor interne ce se dezvolt ntr-un lichid n

micare, fore care se opun curgerii. Cunoaterea valorilor viscozitii ntr-un domeniu larg

de temperatur i presiune este fundamental la proiectarea instalaiilor de prelucrare a

petrolului. Viscozitatea i n special, variaia ei cu temperatura sunt necesare de asemenea

pentru a caracteriza unele produse petroliere folosite ca lubrifiani.

Viscozitatea se poate exprima n uniti absolute i n uniticonvenionale.

Viscozitatea exprimat n uniti absolute caracterizeaz fluidul respectiv

independent de alte substane de referin sau substane etalon.

Viscozitatea dinamic se msoar n kg/ms, Ns/m2.n sistemul CGS se exprimn Poise:1 P=1g/cms

Mult mai util este exprimarea viscozitii dinamice n centiPoise, deoarece multe

dintre lichidele uzuale au viscozitatea de ordinul unitilor cnd este exprimat n cP.

1cP=10-3

kg/ms

Viscozitatea cinematiceste raportul dintre viscozitatea dinamic i densitate.

n SI viscozitatea cinematic se msoar n m2/s.

n CGS se exprim n Stokes 1St=1 cm2/s. Cel mai utilizat este submultiplul

centistokes pentru c Stokes este o unitate de un ordin prea mare pentru fluidele uzuale.

1cSt=10-3

m2/s

Determinarea viscozitii dinamice dar i a celei se face cu aceleai viscozimetre:

Hopler, Ubbelohde, Vogel-Ossag, sau alte viscozimetre cu capilar.

Viscozitatea convenionalprincipiul metodelor convenionale const n msurarea

timpului de scurgere al lichidului printr-un orificiu calibrat. Avantajul unitilor

convenionale este c modul de lucru i calculul sunt foarte simple.

a) viscozitatea n 0E

Este modul convenional de exprimare a viscozitii utilizat n Europa. Reprezint raport ul

dintre timpul de scurgere a 200 cm3de produs la temperatura de lucru (200C, 500C sau

1000C) i timpul de scurgere al aceluiai volum de ap la 200C. Temperatura produsului se

alege n funcie de vscozitatea sa presupus; de exemplu: un petrol se poate msura la

200C specificndu-se la rezultatul analizei c are un anumit numr de grade Engler la


2/8

200C, pe cnd o pcur nu va curge prin orificiu dect la 1000C, iar un ulei la 50 sau 600C.

Se specific ntotdeauna temperatura la care s-a efectuat determinarea.

b) Viscozitatea n secunde Saybolt

Reprezint timpul de curgere la temperatura de lucru, a 60 cm3de produs. Aparatul folosit

este viscozimetrul Universal, sau un alt aparat numit Furol, care difer de primul prin

mrimea orificiului de scurgere.

c) Viscozitatea n secunde Redwood I i II

Volumul de produs ce se scurge este de 50cm3; exist de asemenea dou tipuri de aparate

(I i II) care difer prin mrimea orificiului. La rezultatul analizei, trebuie s se

specificentotdeauna care model de aparat s-a folosit.

1. Determinarea viscozitii cinematice cu viscozimetru capilar Ubbelohde cu

nivel suspendat (dup SR ISO 3104/2002)

Domeniu de aplicare

Cu viscozimetrul cu nivel suspendat se determin viscoziti cinematice cuprinse

ntre 110000cSt, pentru substanele lichide chimice pure sau pentru soluii sau produse

petroliere.

Aparatura

- viscozimetru capilarconfecionat din sticl de Jena special pentru instrumente

de precizie. Se compune din urmtoarele pri: tuburile A, B, C, rezervorul de ulei D cu

dou repere de nivel E1i E2, bula calibrat E cu dou repere F1i F2; aceste dou repere

determin cantitatea de lichid care urmeaz a fi scurs,precum i nivelul hidrostatic

mijlociu (h), bula G, capilara H, legat cu captul inferior de partea superioar a bulei I n

form de calot. Pe aceast calot se scurge lichidul din capilar sub forma unei pelicule

subiri. Capilara trebuie s aib diametrul interior egal pe toat lungimea ei cu o toleran

de 0,05 mm i fr asperiti interioare.Pentru acoperirea ntregului domeniu de viscoziti ntlnite sunt necesare n general

patru capilare de diferite dimensiuni.

- stativ pentru fixarea capilarelor.

- baie termostatatde capacitate suficient, prevzut cu dispozitive de nclzire

i amestecare , care s permit aducerea capilarei la o temperatur de determinare a

vscozitii i meninerea la aceste temperaturi n limitele de 0,1 grd.


3/8

Baia va fi prevzut cu un dispozitiv pentru fixarea termometrului. Mediul de nclzire va

fi o solutie de glicerin-ap 1:1 vol pentru temperaturi de 01000C, uleiurile albe pentru

temperaturi mai mari de 1000C; pentru rcire la temperaturi de sub 00C se va folosi petrol.

- termometreetalonate la imersiune total cu diviziuni de 0,1 grd. permind determinarea

temperaturii cu precizia de 0,05 grd. la orice temperatur cuprins intre -20 i +1050C

- cronometru cu diviziuni de 0,2 s, controlat periodic cu indicaiile unui ceasornic de

precizie, de care nu trebuie s difere cu mai mult de 5 s ntr-o or.

Pregtirea determinrii

Produsul de cercetat se filtreaz printr-o sit cu ochiuri de 0,3 mm. ntreaga aparatur

va fi bine curat cu solveni, iar acetia ndeprtai prin suflare cu aer liber de praf;cea

mai mare grij trebuie pus la evitarea oricrei urme de praf care ar putea intra n capilare.

Se aduce baia la temperatura la care trebuie fcut determinarea. Se alege capilara

pentru executarea determinrii dup viscozitatea ateptat, astfel ca scurgerea s nu dureze

mai mult de1000s.

Efectuarea determinrii

a) Determinarea conform standardului

Produsul se introduce n bula D pn la un nivel cuprins ntre reperele (E 1,E2). Se

introduce viscozimetrul n poziie perfect vertical, iar n tubul C se introduce un

termometru. De ndat ce acesta arat aceeai temperatur ca i termometrul din baie, ceea

ce se ntmpl n general dup 1520 min. i aceast temperatur se menine constant

timp de 5 min., se ncepe determinarea. Folosind un tub de cauciuc montat la captul

tubului B i astupnd cu degetul tubul A, se umple prin aspiraie tubul B cu ulei pn ce

nivelul lichidului a ajuns la reperul superior al bulei F. se desface legtura tubului de

cauciuc cu viscozimetrul i dup aceasta se destup tubul A. n bula I ptrunde aer; se rupecoloana de lichid la captul inferior al capilarei, formndu-se nivelul suspendat totdeauna

n acelai loc, oricare ar fi lichidul introdus, cu condiia ca lichidul s ude sticla iar lichidul

s curg. Se msoar timpul, in secunde, n care meniscul lichidului coboar de la reperul

F1la reperul F2.

b) Mod de lucru n laboratorul disciplinei Fizico-chimia petrolului

Se introduce produsul n bula D ca la punctul a). se pornete nclzirea i agitareaateptndu-se ca temperatura bii s ating 38oC.


4/8

n momentul n care baia atinge 38oC se ncepe determinarea, aspirnd prin tubul de

cauciuc cu o par de cauciuc uleiul pentru aintra n bula F, deasupra reperului superior. Se

desface legtura tubului cu viscozimetrul (se anuleaz apsarea, fcndu-se legtura direct

dintre ulei i aerul atmosferic). n continuare se cronometreaz timpul de scurgere al

uleiului de la reperul superior pn la reperul inferior al bulei F.

Calcul

Vscozitatea cinematic se determin cu formula:

=kt

Pentru cazul n care timpul de scurgere a fost mai mic de 300 sec., se repet

determinarea,utilizendu-se o capilar mai fin.

Valoarea constantei k trebuie verificat periodic, prin msurarea timpului de curgere

a apei distilate, a creiviscozitate (la temperatura respectiv) se poate citi din tabelele de

constante fizice.

Precizia determinrii

Rezultatele a dou determinri din aceeai prob nu trebuie s difere cu mai mult de

0,8% din valoarea medie.

2.Determinarea indicelui de viscozitate DEAN- DAVIS

Indicele de viscozitate Dean- Davis este un numr calculat pe baza unor premise

convenionale i care indic calitatea unui ulei din punctul de vedere al variaiei

vscozitii cu temperatura.

Un indice de viscozitate mic indic o variaie mare a vscozitii cu temperatura i

indic un ulei de proast calitate din punctul de vedere al lubrifierii.Se pot compara dup indicii de viscozitate, numai uleiuri cu vscoziti apropiate.

Principiul metodei

Se compar uleiul de cercetat, cruia i s-au determinat vscozitile cinematice la

98,90C i 37,80C, cu dou uleiuri de referin care la 98,90C au aceeai viscozitate cu uleiul

de cercetat, dar viscoziti diferite la 37,8 oC.

Uleiurile de referin fac parte din dou serii de uleiuri ipotetice alese ca etalon.


5/8

Uleiurile de referin din prima serie (L) sunt uleiuri (tip Pensylvania) a cror variaie

a vscozitii cu temperatura este mic; acestora li s-a atribuit convenional indicele de

viscozitate 100.

Uleiurile de referin din a doua serie H, sunt uleiuri (tip Gulf - Coast) a cror variaie

a vscozitii cu temperatura este mare; acestora li s-a atribuit convenional indicele de

viscozitate 0.

Vscozitile cinematice la temperatura de 37,80C ale uleiurilor de referin care la

98,90C au aceeai viscozitate cinematic ca i uleiul de cercetat, determinat tot la 98,90C

au fost calculate pe baza relaiilor:

2265,1655,1 L

H=1,485 +0,913752

i au fost tabelate, n scopul determinrii I.V.(vezi tabelul nr.2.1).

n formlele de mai sus, este vicozitatea la 98,9 oC (cSt).

Valorile L i L-H sunt tabelate ( tabelul 2.1).

Calculul indicelui de viscozitate

Indicele de viscozitate se determin cu formula:

100..HL

ULVI

n care U reprezint vscozitatea cinematic la 37,80C, n cSt a uleiului de cercetat.

n acest scop se determin vscozitatea uleiului de cercetat la temperatura de 98,90C

i la temperatura de 37,80C, cu ajutorul viscozimetrului capilar Ubbelohde cu nivel

suspendat, conform referatului de mai sus.

Se caut n tabelul 2.1 valorileL i L-H corespunztoare vscozitii cinematice la

98,90C a uleiului de cercetat i se introduc n formula I.V. Valorile L i L-H

corespunztoare vscozitilor care nu figureaz n anex se vor determina cu relaiile 2.4

i 2.5.Rezultatele obinute prin calcul se rotunjesc la numrul ntreg cel mai apropiat;

fraciunile pn la 0,5 inclusiv se rotunjesc la numrul imediat urmtor.


6/8

Tabel nr. 1 Valorile L i L-H corespunztoare viscozitii cinematice la 98,90,

, 98,90CcSt

L L-H ,98,90C

cSt

L L-H , 98,90CcSt

L L-H

2,00 8,376 1,745 7,40 94,37 37,80 12,80 250,46 122,07

2,10 9,061 1,905 7,50 96,80 39,03 12,90 253,89 124,012,20 9,771 2,073 7,60 99,23 40,26 13,00 257,32 125,962,30 10,507 2,249 7,70 101,69 41,51 13,10 260,81 127,952,40 11,267 2,429 7,80 104,21 42,80 13,20 264,36 129,972,50 12,063 2,617 7,90 106,67 44,05 13,30 267,94 132,012,60 12,865 2,814 8,00 109,16 45,32 13,40 271,47 134,022,70 13,702 3,017 8,10 111,75 46,66 13,50 275,04 136,082,80 14,563 3,226 8,20 114,38 48,01 13,60 278,61 138,132,90 15,451 3,412 8,30 116,98 49,36 13,70 282,21 140,203,00 16,364 3,667 8,40 119,63 50,75 13,80 285,85 142,293,10 17,302 3,893 8,50 122,24 52,08 13,90 289,45 144,363,20 18,265 4,135 8,60 124,85 53,44 14,00 293,07 146,453,30 19,254 4,379 8,70 127,43 54,32 14,10 296,75 148,58

3,40 20,268 4,630 8,80 130,14 56,22 14,20 300,45 150,733,50 21,307 4,889 8,90 132,85 57,64 14,30 304,11 152,853,60 22,373 5,156 9,00 135,51 59,04 14,40 307,78 154,983,70 23,462 5,423 9,10 138,18 60,44 14,50 311,51 157,153,80 24,578 5,708 9,20 140,88 61,87 14,60 315,26 159,133,90 25,718 5,994 9,30 143,63 63,33 14,70 318,97 161,494,00 26,89 6,30 9,40 146,33 64,76 14,80 322,75 163,704,10 28,14 6,69 9,50 149,04 66,20 14,90 326,54 165,924,20 29,45 7,12 9,60 151,76 67,65 15,00 330,34 168,144,30 30,83 7,60 9,70 154,53 69,13 15,10 334,26 170,444,40 32,29 8,14 9,80 157,34 70,64 15,20 338,19 172,754,50 33,85 8,75 9,90 160,09 72,10 15,30 342,09 175,05

4,60 35,49 9,43 10,00 162,89 73,59 15,40 345,89 177,244,70 37,21 10,17 10,10 165,78 75,17 15,50 349,87 179,594,80 39,00 10,95 10,20 168,71 76,76 15,60 353,97 182,064,90 40,85 11,78 10,30 171,50 78,32 15,70 357,92 184,395,00 42,74 12,63 10,40 174,51 79,90 15,80 361,94 186,775,10 44,68 13,52 10,50 177,48 81,52 15,90 365,97 189,165,20 46,64 14,42 10,60 180,39 83,10 16,00 370,02 191,565,30 48,62 15,34 10,70 183,33 84,70 16,10 374,19 194,045,40 50,61 16,27 10,80 186,30 86,32 16,20 378,37 196,535,50 52,61 17,21 10,90 189,30 87,95 16,30 382,52 198,995,60 54,61 18,15 11,00 192,30 89,61 16,40 386,68 201,475,70 56,61 19,09 11,10 196,36 91,29 16,50 390,91 204,025,80 58,61 20,03 11,20 198,47 93,00 16,60 395,15 206,565,90 60,61 20,97 11,30 201,62 94,74 16,70 399,35 209,076,00 62,61 21,91 11,40 204,71 96,45 16,80 403,63 211,646,10 64,61 22,85 11,50 207,82 98,17 16,90 407,92 214,226,20 66,61 23,79 11,60 210,95 99,90 17,00 412,22 216,816,30 68,61 24,72 11,70 214,12 101,67 17,10 416,60 219,456,40 70,62 25,66 11,80 217,32 103,44 17,20 421,04 222,126,50 72,66 26,61 11,90 220,48 105,21 17,30 425,50 224,826,60 74,77 27,60 12,00 223,68 106,99 17,40 429,92 227,496,70 76,99 28,67 12,10 226,99 108,84 17,50 434,36 230,186,80 79,31 29,82 12,20 230,33 110,71 17,60 438,81 232,886,90 81,73 31,02 12,30 233,63 112,57 17,70 443,33 235,617,00 84,22 32,31 12,40 236,95 114,44 17,80 447,87 238,38

7,10 86,77 33,69 12,50 240,31 116m,33 17,90 452,37 241,117,20 89,36 35,12 12,60 243,70 118,24 18,00 456,9 243,9


7/8

7,30 91,93 36,55 12,70 247,06 120,14 18,10 461,5 246,7

Tabel nr.1 Continuare

, 98,90CcSt

L L-H , 98,90CcSt

L L-H , 98,90CcSt

L L-H

18,20 466,1 249,5 27,20 968,3 570,3 50,00 2999,3 1987,118,30 470,6 252,2 27,40 981,6 579,1 50,50 3055,9 2027,918,40 475,2 255 27,60 994,9 588 51,00 3113,3 2069,318,50 479,9 257,9 27,80 1008,4 596,9 51,50 3172,2 2111,818,60 484,5 260,7 28,00 1021,9 605,8 52,00 3230,9 2154,318,70 489,2 263,6 28,20 1035,5 614,8 52,50 3299,5 2196,718,80 493,9 266,5 28,40 1047,8 623 53,00 3348,9 2239,718,90 498,6 269,4 28,60 1061,6 632,2 53,50 3400,8 2293,819,00 503,3 272,3 28,80 1075,4 641,4 54,00 3470,6 232819,10 508,2 275,3 29,00 1089,3 650,6 54,50 3531,2 237219,20 513,1 278,4 29,20 1103,3 660,1 55,00 3592,1 2416,319,30 517,9 281,3 29,40 1117,2 669,3 55,50 3653,7 2161,1

19,40 522,8 284,4 29,60 1131,4 678,8 56,00 3715,7 2506,319,50 527,7 287,4 29,80 1144,2 687,5 56,50 3778,3 2551,919,60 532,6 290,4 30,00 1159,2 697,5 57,00 3841,8 2598,319,70 537,5 293,4 30,50 1195,2 721,7 57,50 3906,8 2645,819,80 542,5 296,5 31,00 1230,2 745,3 58,00 3971,6 2693,119,90 547,5 299,7 31,50 1267,1 770,2 58,50 4036,2 2740,420,00 552,4 302,7 32,00 1304,6 795,6 59,00 4101,2 278820,20 562,5 309 32,50 1342,5 821,3 59,50 4166,8 2836,120,40 572,7 315,4 33,00 1381 847,5 60,00 4233,2 2884,820,60 582,4 321,5 33,50 1419,8 874 60,50 4301,3 2934,820,80 593,3 328,3 34,00 1459,2 901 61,00 4369,1 2984,521,00 603 334,4 34,50 1499 923,2 61,50 4436,7 3034,3

21,20 614 341,3 35,00 1539,3 955,9 62,00 4504,7 3081,421,40 424,7 348 35,50 1582 985,3 62,50 4573,3 3131,921,60 635,1 354,6 36,00 1623,3 1013,8 63,00 4642,8 309621,80 646,3 361,7 36,50 1665 1042,6 63,50 4713,9 3238,522,00 657,3 368,7 37,00 1707,3 1071,9 64,00 4784,8 3290,822,20 667,8 375,4 37,50 1719,9 1101,5 64,50 4856,4 3342,922,40 679,2 382,6 38,00 1793,1 1131,5 65,00 4926,3 3395,322,60 690,4 389,7 38,50 1833,7 1163,2 65,50 4997,9 3448,322,80 701,1 396,6 39,00 1882,9 1194 66,00 5070,6 3502,923,00 712,8 404,1 39,50 1927,5 1225,2 66,50 5144,7 3556,923,20 724,2 411,4 40,00 1972,7 1256,9 67,00 5218,6 3611,723,40 735,1 418,4 40,50 2018,4 1288,9 67,50 5292,2 3666,323,60 747 426 41,00 2064,6 1321,4 68,00 5366,1 3721,123,80 758,6 433,5 41,50 2112,3 1354,9 68,50 5440,7 3776,524,00 769,7 440,7 42,00 2159,9 1388,4 69,00 5516,4 3832,824,20 781,5 443,3 42,50 2207,5 1422 69,50 5593,6 3890,224,40 793,7 456,2 43,00 2255,7 1456,1 70,00 5670,5 3947,424,60 804,9 463,4 43,50 2305,4 1491,3 70,50 5747,1 4004,424,80 817,2 471,4 44,00 2355,6 1526,8 71,00 5824,8 4062,225,00 829,3 479,2 44,50 2407,4 1563,6 71,50 5904,1 4121,325,20 841,8 487,4 45,00 2459,1 1600,3 72,00 5983 4180,125,40 853,3 494,9 45,50 2510,7 1637,1 72,50 6061,6 4238,725,60 865,9 503,1 46,00 2562,7 1674,2 73,00 6141,4 4298,325,80 878,7 511,5 46,50 2615,3 1711,7 73,50 6222,6 4358,926,00 891,5 519,8 47,00 2668,6 1749,8 74,00 6303,5 4419,3

26,20 904,1 528,1 47,50 2723,4 1789 74,50 6384,1 4479,526,40 917,1 536,6 48,00 2778,2 1828,3 75,00 6464,7 4539,7


8/8

26,60 930,1 545,2 48,50 2832,8 1867,426,80 943,1 553,7 49,00 2887,7 1906,827,00 955 561,5 49,50 2943,3 1946,8

Condiii de precizie la determinarea indicelui de viscozitate

Pentru calcularea indicelui de viscozitate se vor lua ca baz vscozitile rezultate la

trei determinri consecutive, care nu difer de media lor cu mai mult de 0,3% din valoarea

medie.

n acest caz indicii de viscozitate nu difer ntre ei cu mai mult dect urmtoarele

valori, cuprinse n tabelul 2.2:

Tabelul 2.2. Diferene admisibile ntre dou determinri de I.V.

Vscozitatea cinematicLa 98,90C

Diferena dintre dou determinriI.V.=0 I.V=100

468

1220

64432

43211

Pentru valori intermediare celor specificate n tabelul 2.2, abaterile maxime se vor obineprin interpolare.

determinarea viscozităţii produselor petroliere lichid e

Documents