-
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
-
8/10/2019 Determinarea Viscozitii Produselor Petroliere Lichid e
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.
-
8/10/2019 Determinarea Viscozitii Produselor Petroliere Lichid e
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.
-
8/10/2019 Determinarea Viscozitii Produselor Petroliere Lichid e
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.
-
8/10/2019 Determinarea Viscozitii Produselor Petroliere Lichid e
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.
-
8/10/2019 Determinarea Viscozitii Produselor Petroliere Lichid e
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
-
8/10/2019 Determinarea Viscozitii Produselor Petroliere Lichid e
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
-
8/10/2019 Determinarea Viscozitii Produselor Petroliere Lichid e
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.