Viskoznost je mjera otpora tekućine na protok. To je jedno od najvažnijih svojstava tečnosti i igra važnu ulogu u naftnoj industriji.
Viskoznost sirove nafte utiče na našu sposobnost da je ispumpavamo iz zemlje; viskoznost i hlapljivost goriva utječu na to koliko se lako raspršuje u mlaznicama goriva; a viskoznost maziva utiče na njegovu sposobnost da zaštiti motor.
To je važna mjerna karakteristika u industriji hrane, boja, premaza od polimera i drugim industrijama gdje je konvekcijski protok kritična karakteristika proizvoda ili upotrebe.
Male promjene u viskoznosti mogu imati ogroman utjecaj na svojstva naftnih tečnosti. Važnost mjerenja kinematičke viskoznosti navela je naftnu industriju da razvije tačnu metodu, prvi put objavljenu 1937. godine, ASTM D445, Metoda ispitivanja kinematičke viskoznosti prozirnih i neprozirnih tekućina.
Termin "kinematika" jednostavno znači da se mjerenja vrše dok fluid teče pod utjecajem gravitacije. Određuje se mjerenjem vremena potrebnog da zapremina tekućine teče gravitacijom kroz kalibrirani stakleni kapilarni viskozimetar.
Iako zvuči jednostavno, postizanje visoke preciznosti i preciznosti koju zahtijeva industrija izuzetno je težak zadatak. Mnogo je faktora koji utiču na tačnost ove metode ispitivanja.
Sa ekonomskog stajališta, greška od jedan posto u viskoznosti proizvoda koja rezultira prilagođavanjem mješavine može lako dodati cent po galonu cijeni proizvoda. Za velikog proizvođača maziva, ovo bi moglo rezultirati gubitkom prihoda od 1 milion dolara ili više godišnje.
temperaturu
Kako se kaže, "Najvažniji faktor koji utječe na vrijednost kuće je lokacija, lokacija, lokacija." Kada je riječ o mjerenju viskoziteta, "najvažniji faktor koji utiče na kvalitet mjerenja viskoziteta je temperatura, temperatura, temperatura."
Kontrola temperature je najvažniji parametar za dobijanje tačnih i preciznih merenja kinematičke viskoznosti. Ovo se posebno odnosi na naftne derivate jer je njihova brzina promjene viskoziteta po jediničnoj temperaturi znatno veća nego za druge proizvode.
Stoga, male promjene temperature mogu imati veliki utjecaj na viskozitet tekućine. Najčešće mjerene temperature kupatila od 40 stepeni i 100 stepeni moraju se kontrolisati unutar +/- 0.02 stepena. Ovo je vrlo tesan prozor i mora se voditi velika pažnja da se postigne ova kontrola.
Postoji mnogo faktora koji utiču na temperaturu:
termometar. Prilikom mjerenja viskoznosti mora se koristiti specificirani termometar ili drugi uređaj za senzor temperature sa određenom preciznošću i ispunjavanjem zahtjeva metode ispitivanja.
Očitavanje termometra tačno do 0.01 stepen može biti teško, pa se preporučuje korištenje lupe. Termometar mora biti uronjen u kadu na odgovarajuću dubinu. Mora se kalibrirati na +/- 0.02 stepena najmanje jednom godišnje. Osim toga, tačku smrzavanja termometra treba odrediti svakih šest mjeseci i primijeniti faktor korekcije.
Procedura za kalibraciju termometra je složena i opisana je u ASTM E77, Metode ispitivanja za inspekciju i verifikaciju termometara. Budući da je kontrola temperature tako važan parametar, preporučuje se korištenje dva termometra po kadi.
Temperatura kupatila je ujednačena i stabilna. Ujednačenost i stabilnost temperature kupatila su drugi važni parametri. Cijela dužina viskozimetra mora se održavati na odgovarajućoj temperaturi. Vrsta cirkulacije koja se koristi, starost tečnosti za kupanje i viskoznost tečnosti za kupanje utiču na ujednačenost temperature.
Viskozitet cirkulatora i tečnosti za kupanje treba da se izbalansira kako bi se obezbedila ujednačena temperatura u celoj kupki. Tekućine za kupanje moraju se potpuno promijeniti prije nego što počnu mijenjati boju, jer promjena boje obično ukazuje da je tekućina oksidirala i da je viskozitet možda povećan.
Kupatilo ne bi trebalo da se nalazi blizu otvora za ventilaciju, kao što je napa, jer to često dovodi do prekomernih temperaturnih gradijenta u kadi. Ako se drugi viskozimetar doda u ispitnu kupku dok se drugi susjedni viskozimetar koristi za mjerenja, stabilnost temperature će biti negativno pogođena.
osvjetljenje. Dok je u kadi, uzorak u epruveti mora imati adekvatno osvjetljenje kako bi se osigurala dosljedna vizualna inspekcija meniskusa preko vremenske linije. Važno je napomenuti da ovo osvjetljenje ne utiče na kontrolu temperature i stabilnost kade.
Ove temperaturne zahtjeve ne treba shvatiti olako, jer male promjene temperature mogu uzrokovati velike promjene u viskoznosti nekih vrsta naftnih derivata.
Viskozimetar
Svi viskozimetri zahtijevaju potpuno žareno borosilikatno staklo niske ekspanzije za konstrukciju. Postoji mnogo faktora koje treba uzeti u obzir pri odabiru veličine viskozimetra potrebne za analizu uzorka. Prvo, viskozimetar se mora kalibrirati da bi se izračunao viskozitet.
Ovaj postupak je opisan u ASTM D446, Specifikacije i upute za rad za stakleni kapilarni kinematički viskozimetar. Standardi viskoziteta se koriste za određivanje konstanti viskozimetra. Iako je jedan standard dovoljan za dobivanje konstante, korištenje dva etalona koji pokrivaju kapilarni opseg će proizvesti pouzdaniju kalibracijsku konstantu.
Standardi viskoznosti imaju rok trajanja i ne smiju se koristiti nakon tog datuma. Moguće je kupiti kalibrirani viskozimetar koji ima konstantu na odgovarajućoj temperaturi. Budući da se kod nekih tipova viskozimetara konstanta viskozimetra mijenja sa temperaturom, važno je izračunati konstantu viskozimetra za temperaturu analiziranog uzorka. Konstante viskozimetra treba provjeravati najmanje jednom godišnje.
Viskozimetar mora biti dimenzioniran tako da vrijeme protoka za ručno određivanje bude najmanje 200 sekundi; inače će koordinacija oko-ruka biti značajan faktor. Operater čeka da meniskus tečnosti prođe liniju za mjerenje vremena i mjeri vrijeme protoka pomoću sata ili štoperice. Potrebno je vrijeme protoka veće od 200 sekundi kako bi se eliminirale moguće varijacije operatera.
Očigledno, čista epruveta viskozimetra se mora koristiti za analizu, ali šta tačno znači "čisto"? Tuba mora biti očišćena od prašine ili drugih čestica, a tekućina mora jasno navlažiti staklenu površinu.
Obično je dovoljno isprati nekoliko puta sa uzorkom rastvarača kao što je benzin, zatim suvim rastvaračem kao što je aceton, a zatim isprati suvim gasom bez prašine kao što je vazduh ili azot. Rastvarač se takođe mora osušiti bez ostatka. Ovo je posebno zabrinjavajuće ako se koriste rastvarači komercijalnog ili komunalnog kvaliteta.
Ostaci prethodnih uzoraka premazani sa unutrašnje strane viskozimetra mogu se ukloniti otopinom za čišćenje hromne kiseline 1 ili jakim oksidirajućim rastvorom za čišćenje koji ne sadrži hrom. 2
Nikada nemojte koristiti alkalna tečna sredstva za čišćenje ili bilo koje otopine za čišćenje s pH većim od 8.0 jer će oni zapravo promijeniti veličinu kapilare otapanjem staklenih stijenki, mijenjajući tako konstante kalibracije.
Ove vrste tekućina se obično nalaze u analitičkim laboratorijama i mogu se koristiti za druge primjene, ali ako se koriste za čišćenje epruveta, zahtijevat će ponovnu kalibraciju epruveta. Drugi način da se značajno promijeni konstanta kalibracije viskozimetra minimalne veličine je potopiti epruvetu u kipuću vodu preko noći. Cijev je možda čista, ali morat će se ponovo kalibrirati prije upotrebe.
Tuba također mora biti suha prije upotrebe. Preporučuje se upotreba suvog vazduha bez prašine ili azota.
Kada je suspendirana u kupelji s konstantnom temperaturom, cijev treba biti u navedenom vertikalnom položaju, bez vibracija i na specificiranoj dubini uranjanja. Slijedite upute proizvođača i upute u metodi ispitivanja.
uređaj za mjerenje vremena
Uređaj za mjerenje vremena mora biti precizan do +/- 0.07% očitanja i mora biti u stanju očitati u rasponu rezolucije od 2,000 sekunde ili 0,1 sekunde za jedan dio za vrijeme protoka od 200 sekundi. Morate biti oprezni kada koristite elektronske uređaje za mjerenje vremena jer naizmjenična struja možda neće pružiti potrebnu preciznost.
Obrada uzorka
Ako su čestice vidljive, potrebno je uzeti filtrirani uzorak. Ovo je posebno važno kada se analizira iskorišteno ulje. Budući da uzorak ne bi trebao biti bez zraka, treba ga ostaviti da se stvrdne kako bi se raspršio uvučeni zrak, ako ga ima. Baš kao što će korozivne tekućine za čišćenje promijeniti konstante kalibracije, tako će i korozivni (visoki pH) uzorci promijeniti.
Kako se pH uzorka povećava, promjena konstante raste brže. Što je kapilara manja, konstanta se brže mijenja. Nakon analize kaustičnog uzorka, možda će biti potrebno ponovo kalibrirati epruvetu, iako se vrlo kaustični uzorci obično ne nalaze u naftnoj industriji.
Uzorci moraju biti uravnoteženi na traženoj temperaturi ispitivanja. Može potrajati do 30 minuta, a nekim materijalima može potrajati duže.
Za svaki uzorak treba dobiti dva mjerenja vremena protoka. Ako su dva određivanja kinematičke viskoznosti izračunata iz mjerenja vremena protoka u skladu sa specificiranim granicama mjerljivosti za tip uzorka koji se ispituje, treba navesti prosjek dva određivanja.
Ako se nedosljednosti utvrde dva puta unutar specificiranog raspona odredivosti, mjerenje se mora ponoviti nakon što su mogući uzroci istraženi i ispravljeni. Za to može biti kriv prljav viskozimetar, pogrešna temperatura kupke ili vrijeme ekvilibracije.
Automatski viskozimetar
Automatski viskozimetri se koriste u naftnoj industriji više od 30 godina za određivanje kinematičke viskoznosti D445. Oni simuliraju fizičke uslove, operacije ili procese ručne opreme i moraju zadovoljiti tačnost specificiranu metodom.
Svi zahtjevi osim jednog od gore navedenih zahtjeva jednako se primjenjuju na automatizirane instrumente. Za automatizirane instrumente, zahtjevi za vrijeme protoka koji prelaze 200 sekundi su jednom opušteni. ASTM podkomitet D02.07 Karakteristike protoka, koji je odgovoran za ovu metodu ispitivanja, trenutno određuje minimalno dozvoljeno vreme protoka za ove automatizovane instrumente.
Ako je zahtjev za vremenom protoka zaista opušten, dva dodatna zahtjeva će doći u igru. Prvo, izračunavanje kinematičke viskoznosti iz konstanti cijevi i vremena protoka može zahtijevati dodatni termin, faktor korekcije kinematičke energije. Ovaj faktor uzima u obzir energiju uloženu da se tečnost ubrza dok teče od rezervoara do kapilarne cijevi.
Za duže vrijeme protoka, ova korekcija je zanemarljiva. Drugo, uređaj za mjerenje vremena treba da održava rezoluciju i osjetljivost detekcije od 1 dijela u 2000.
QC
Uzorke za kontrolu kvaliteta treba periodično koristiti za praćenje mjernog sistema i verifikaciju da su rezultati u okviru tačnosti metode ispitivanja.
Treba koristiti svaki uzorak koji je po sastavu sličan onima koji se obično analiziraju. ASTM D6299, Standardna praksa za primenu tehnika statističkog osiguranja kvaliteta za procenu performansi analitičkog mernog sistema, pruža detaljne informacije o sistemima kontrole kvaliteta.
generalizovati
Metoda ispitivanja kinematičke viskoznosti prozirnih i neprozirnih tekućina jedan je od najkritičnijih testova u naftnoj industriji. Koristi se od 1937. godine, ali se metoda stalno usavršava. Tehnika se čini jednostavnom, ali mnogi faktori utiču na tačnost mjerenja. Ispunjavanje svih zahtjeva za izvođenje metode ispitivanja omogućit će laboratoriji da ispuni ili premaši specificiranu tačnost.
Bilješke autora
Kromna kiselina je opasna po zdravlje i s njom se mora postupati oprezno. Toksičan je, priznati kancerogen, vrlo korozivan i potencijalno opasan kada je u kontaktu s organskim materijalima.
Snažno oksidirajuće otopine za čišćenje koje ne sadrže krom također su vrlo korozivne i potencijalno opasne kada su u kontaktu s organskim materijalima.
