Вискозитет је мера отпора течности протоку. То је једно од најважнијих својстава течности и игра важну улогу у нафтној индустрији.
Вискозност сирове нафте утиче на нашу способност да је испумпавамо из земље; вискозност и испарљивост горива утичу на то колико се лако распршује у млазницама горива; а вискозност мазива утиче на његову способност да заштити мотор.
То је важна мерна карактеристика у прехрамбеној индустрији, бојама, премазима од полимера и другим индустријама где је конвекцијски проток критична карактеристика производа или употребе.
Мале промене у вискозности могу имати огроман утицај на својства нафтних течности. Важност мерења кинематичког вискозитета навела је нафтну индустрију да развије тачну методу, први пут објављену 1937. године, АСТМ Д445, Метода испитивања кинематичке вискозности провидних и непрозирних течности.
Термин "кинематика" једноставно значи да се мерења врше док течност тече под утицајем гравитације. Одређује се мерењем времена потребног да запремина течности тече гравитацијом кроз калибрисани стаклени капиларни вискозиметар.
Иако звучи једноставно, постизање високе прецизности и прецизности коју захтева индустрија је изузетно тежак задатак. Постоји много фактора који утичу на тачност ове методе испитивања.
Са економског становишта, грешка од једног процента у вискозности производа која резултира прилагођавањем мешавине може лако додати цент по галону на цену производа. За великог произвођача мазива, ово би могло довести до губитка прихода од милион долара или више годишње.
температура
Као што изрека каже, "Најважнији фактор који утиче на вредност куће је локација, локација, локација." Када је реч о мерењу вискозитета, „најважнији фактор који утиче на квалитет мерења вискозитета је температура, температура, температура“.
Контрола температуре је најважнији параметар за добијање тачних и прецизних мерења кинематичке вискозности. Ово посебно важи за нафтне деривате јер је њихова брзина промене вискозитета по јединичној температури знатно већа него за друге производе.
Према томе, мале промене температуре могу имати велики утицај на вискозитет течности. Најчешће мерене температуре купатила од 40 степени и 100 степени морају се контролисати унутар +/- 0.02 степена. Ово је веома тесан прозор и мора се посветити велика пажња да би се постигла ова контрола.
Постоји много фактора који утичу на температуру:
термометар. Приликом мерења вискозитета, мора се користити одређени термометар или други уређај за сензор температуре са одређеном тачношћу и који испуњава захтеве методе испитивања.
Очитавање термометра тачно до 0.01 степен може да буде тешко, па се препоручује коришћење лупе. Термометар мора бити уроњен у каду на одговарајућу дубину. Мора се калибрисати на +/- 0.02 степена најмање једном годишње. Поред тога, тачку смрзавања термометра треба одредити сваких шест месеци и применити фактор корекције.
Процедура за калибрацију термометра је сложена и описана је у АСТМ Е77, Методе испитивања за инспекцију и верификацију термометара. Пошто је контрола температуре тако важан параметар, препоручује се коришћење два термометра по купатилу.
Температура купатила је уједначена и стабилна. Уједначеност и стабилност температуре купатила су други важни параметри. Цела дужина вискозиметра мора се одржавати на одговарајућој температури. Тип коришћеног циркулатора, старост течности за купање и вискозност течности за купање утичу на уједначеност температуре.
Вискозитет циркулатора и течности за купање треба да се избалансира како би се обезбедила уједначена температура у целој купки. Течности за купање морају се потпуно променити пре него што почну да мењају боју, јер промена боје обично указује да је течност оксидирала и да је вискозитет можда повећан.
Купатило не би требало да се налази близу вентилационих отвора, као што је напа, јер то често доводи до прекомерних температурних градијента у кади. Ако се други вискозиметар дода у испитно купатило док се други суседни вискозиметар користи за мерења, стабилност температуре ће бити негативно погођена.
осветљење. Док је у кади, узорак у епрувети треба да има адекватно осветљење како би се обезбедила доследна визуелна инспекција менискуса преко временске линије. Важно је напоменути да ово осветљење не утиче на контролу температуре и стабилност купатила.
Ове температурне захтеве не треба схватати олако, јер мале промене температуре могу изазвати велике промене у вискозности неких врста нафтних деривата.
Вискозиметар
Сви вискозиметри захтевају потпуно жарено боросиликатно стакло ниске експанзије за конструкцију. Постоји много фактора које треба узети у обзир при одабиру величине вискозиметра потребне за анализу узорка. Прво, вискозиметар мора бити калибрисан да би се израчунао вискозитет.
Ова процедура је описана у АСТМ Д446, Спецификације и упутства за рад за стаклени капиларни кинематички вискозиметар. Стандарди вискозитета се користе за одређивање константи вискозиметра. Иако је један стандард довољан за добијање константе, коришћење два стандарда који покривају капиларни опсег ће произвести поузданију константу калибрације.
Стандарди вискозитета имају датум истека и не би требало да се користе након тог датума. Могуће је купити калибрисани вискозиметар који има константу на одговарајућој температури. Пошто се код неких типова вискозиметара константа вискозиметра мења са температуром, важно је израчунати константу вискозиметра за температуру анализираног узорка. Константе вискозиметра треба верификовати најмање једном годишње.
Вискозиметар мора бити димензионисан тако да време протока за ручно одређивање буде најмање 200 секунди; иначе ће координација око-рука бити значајан фактор. Оператер чека да менискус течности прође линију за мерење времена и мери време протока помоћу сата или штоперице. Потребно је време протока веће од 200 секунди да би се елиминисале могуће варијације оператера.
Очигледно, чиста епрувета вискозиметра се мора користити за анализу, али шта тачно значи „чисто“? У цевчици не сме бити прашине или других честица, а течност треба јасно да навлажи стаклену површину.
Обично је довољно испрати неколико пута са узорком растварача као што је нафта, затим сувим растварачем као што је ацетон, а затим испрати сувим гасом без прашине као што је ваздух или азот. Растварач такође мора да се осуши без остатка. Ово је посебно забрињавајуће ако се користе комерцијални или комунални растварачи.
Остаци претходних узорака премазаних са унутрашње стране вискозиметра могу се уклонити раствором за чишћење хромне киселине 1 или јаким оксидујућим раствором за чишћење који не садржи хром. 2
Никада не користите алкална течна средства за чишћење или било које растворе за чишћење са пХ већим од 8.0 јер ће они заправо променити величину капиларе растварањем стаклених зидова, мењајући тако константе калибрације.
Ове врсте течности се обично налазе у аналитичким лабораторијама и могу се користити за друге примене, али ако се користе за чишћење епрувета, захтеваће поновну калибрацију епрувета. Други начин да се значајно промени константа калибрације вискозиметра минималне величине је да се епрувета потопи у кипућу воду преко ноћи. Цев може бити чиста, али мораће да се поново калибрише пре употребе.
Туба такође мора бити сува пре употребе. Препоручује се употреба сувог ваздуха без прашине или азота.
Када се суспендује у купатилу са константном температуром, цев треба да буде у наведеном вертикалном положају, без вибрација и на одређеној дубини урањања. Пратите упутства произвођача и упутства у методи испитивања.
уређај за мерење времена
Уређај за мерење времена мора да буде прецизан до +/- 0.07% очитавања и мора да може да чита у опсегу резолуције од 2,000 секунде или 0,1 секунде за један део за време протока од 200 секунди. Морате бити опрезни када користите електронске уређаје за мерење времена јер наизменична струја можда неће обезбедити потребну тачност.
Обрада узорка
Ако су честице видљиве, треба узети филтрирани узорак. Ово је посебно важно када се анализира коришћено уље. Пошто узорак не би требало да садржи ваздух, требало би му дозволити да се очврсне како би се распршио увучени ваздух, ако га има. Као што ће корозивне течности за чишћење променити константе калибрације, тако ће и корозивни (високи пХ) узорци променити.
Како се пХ узорка повећава, промена константе расте брже. Што је капилара мања, то се константа брже мења. Након анализе каустичног узорка, можда ће бити потребно поново калибрисати епрувету, иако се веома каустични узорци обично не налазе у нафтној индустрији.
Узорци морају бити уравнотежени на захтеваној температури испитивања. Може потрајати до 30 минута, а неким материјалима може потрајати дуже.
За сваки узорак треба добити два мерења времена протока. Ако су два одређивања кинематичке вискозности израчуната из мерења времена протока у складу са наведеним границама мерљивости за тип узорка који се испитује, треба извести просек два одређивања.
Ако су недоследности утврђене два пута унутар наведеног опсега одредивости, мерење се мора поновити након што су могући узроци истражени и исправљени. За то може бити крив прљав вискозиметар, нетачна температура купатила или време равнотеже.
Аутоматски вискозиметар
Аутоматски вискозиметри се користе у нафтној индустрији више од 30 година за одређивање кинематичког вискозитета Д445. Они симулирају физичке услове, операције или процесе ручне опреме и морају задовољити тачност специфицирану методом.
Сви захтеви осим једног од горе наведених захтева подједнако се примењују на аутоматизоване инструменте. За аутоматизоване инструменте, захтеви за време протока који прелазе 200 секунди су једном опуштени. АСТМ подкомитет Д02.07 Карактеристике протока, који је одговоран за ову методу испитивања, тренутно одређује минимално дозвољено време протока за ове аутоматизоване инструменте.
Ако је захтев за време протока заиста опуштен, два додатна захтева ће доћи у игру. Прво, израчунавање кинематичке вискозности из константи цеви и времена протока може захтевати додатни термин, фактор корекције кинематичке енергије. Овај фактор узима у обзир енергију уложену да се течност убрза док тече од резервоара до капиларне цеви.
За дуже време протока, ова корекција је занемарљива. Друго, уређај за мерење времена треба да одржава резолуцију и осетљивост детекције од 1 дела у 2000.
КЦ
Узорке контроле квалитета треба периодично користити за праћење мерног система и верификацију да су резултати у оквиру тачности методе испитивања.
Треба користити сваки узорак који је по саставу сличан онима који се обично анализирају. АСТМ Д6299, Стандардна пракса за примену техника статистичког осигурања квалитета за процену перформанси аналитичког мерног система, пружа детаљне информације о системима контроле квалитета.
генерализовати
Метода испитивања кинематичке вискозности провидних и непрозирних течности је један од најкритичнијих тестова у нафтној индустрији. Користи се од 1937. године, али се метода стално усавршава. Техника изгледа једноставно, али многи фактори утичу на тачност мерења. Испуњавање свих захтева за извођење методе испитивања омогућиће лабораторији да испуни или премаши наведену тачност.
Напомене аутора
Хромна киселина је опасна по здравље и са њом се мора поступати опрезно. Токсичан је, признати канцероген, веома корозиван и потенцијално опасан када је у контакту са органским материјалима.
Снажно оксидирајући раствори за чишћење који не садрже хром су такође веома корозивни и потенцијално опасни када су у контакту са органским материјалима.
