Ондырғылар

Кинематикалық тұ тқ ырлық ты анық тау

ондырғ ылар

1. Шыны вискозиметр – ВПЖТ, ВНЖТ, ВПЖ, ВНЖ

2. Термостат

3. Резина тү тікше

4. Су сорғ ыш насрс немесе резиналы алмұ рт

5. Секундмер

Бұ л ә дістің мә ні ауырлық кү штің ә серінен зерттелетін сұ йық тың белгілі кө лемінің ақ қ ыштығ ын уақ ытпен ө лшеу болып табылады. Тә жірибе шыны капиллярлы вискозиметрлерде жү ргізіледі. Анализді жү ргізуге сұ йық тың соқ қ ыштық уақ ыты кем дегенде 200 сек болатын вискозиметр капиллярының диаметрі таң далынып алынады. Сондық тан вискозиметрлердің мынадай типтері: ВПЖ-1, ВПЖТ-2, ВНЖТ пайдаланылады. Зертханалық тә жіриебеде Пинкевич вискозиметрлері кең інен таралғ ан (ВПЖТ-2, ВПЖТ-4 1 – сурет).

а б

1-сурет. Пинкеевич вискозиметрі. а – тү рі ВПЖТ-4; б-тү рі ВПЖТ-2

1, 2-тү тіктер, 3-бү йір тү тігі, 4 – капиллярлы тү тіктің кең ейтілген жері

Таза қ ұ рғ ақ викозиметр мұ наймен (мұ най ө німімен) толтырылады. Ол ү шін бү йіріндегі тү тікшеге (3) резина тү тікше кигізіледі. Ә рі қ арай қ олмен тү тікшені (2) жауып, вискозиметрді аударып, тү тікшені (1) мұ найы бар ыдысқ а салады да, резиналы алмұ ртпен (груша), су сорғ ыш насоспен немесе басқ а ә діспен белгіге (М₂) дейін мұ найды (мұ най ө німін) сорады жә не мұ найда ауа кө піршіктері пайда болмауын бақ ылап отыру қ ажет. Ыдыстан викозиметрді шығ арып алады да, тез бастапқ ы қ алпына қ айта келтіреді. Тү тікше (1) сыртқ ы жағ ынан ақ қ ан артық мұ найды (мұ най ө німін) сү ртіп, оғ ан резина тү тікше кигізіледі. Вискозиметрдің кең ейтілген (4) жерін мұ най (мұ най ө німі) дең гейінен тө мен алып, вискозиметр термостатқ а (сулы моншағ а) орнатылады. Термостатта кем дегенде 15 мин ұ стағ аннан кейін биіктігіне дейін мұ найды (мұ най ө німін) сорады. Тү тікшені (1) атмосферамен қ осады да, мұ найды М₁ белгіден М₂ белгіге дейінгі жылжу (ауысу) уақ ыты анық талынады (қ ате 0, 2 сек кө п болмау керек). Егер соң ғ ы ү ш бірізділік ө лшеуден нә тижелері кем дегенде 0, 2 % айырмашылығ ы болмаса, онда кинематикалық тұ тқ ырлық ты ν, мм²/с арифметикалық ортасы бойынша, мына формуламен есептейді:

ν =с*τ

мұ ндағ ы с – вискозиметр тұ рақ тысы, мм²/с:

τ – вискозиметрдегі мұ найдың (мұ най ө німінің) орта ақ қ ыштық уақ ыты, сек.

Зерттелініп отырғ ан мұ найдың (мұ най ө німінің) динамикалық тұ тқ ырлығ ы η, мПа*с мына формуламен ө рнектелінеді:

η =ν *ρ

мұ нда ν – кинематикалық тұ тқ ырлық, мм²/с;

ρ – тұ тқ ырлық анық талынғ ан температурадағ ы тығ ыздық, г/см³.

Бір ізді кинематикалық тұ тқ ырлық ты анық тауғ а жіберілетін орта арифметикалық мә ннің айырмашылығ ы келесі мә ндерден асып кетпеуі керек:

температураны ө лшеу, °С -60/-30 -30/15 15/150

жіберілетін айырмашылық, % +-2, 5 +-1, 5 +-1, 2

Жоғ ары тұ тқ ырлық ты мұ найлар, табиғ и битумдар жә не қ алдық мұ най ө німдері (мазут, гудрон) температураның тө мендеуімен қ ұ рылысты тұ тқ ырлық деп аталатын аномальды тұ тқ ырлық кө рсетуі мү мкін. Сонда оның ақ қ ыштығ ы кө рсетілген кернеуге пропорциональды болмайды, яғ ни ол ньютонды емес сұ йық болады. Тұ тқ ырлық тың қ ұ рылысты болуы себебі мұ най мен мұ най ө німіндегі парафин шайыр (смола) асфальтенді заттардың мө лшерінде. Белгілі температурада бұ л компоненттер дисперсті жү йенің тү зілуіне алып келеді (молекула ү стіндегі қ ұ рылыс). Ньютонды емес сұ йық тың молекула ү стіндегі қ ұ рылысты бұ зуғ а қ ажет кү ш серпімділік шегі деп аталады. Тар мұ най фракцияларының кинематикалық тұ тқ ырлығ ын фракцияның орта қ айнау температурасы бойынша Вальтер байланысын пайдаланып, есептеуге болады:

lglg(ν +0, 8)=2, 96(3, 696-lgT)(1+t_{қ ай}/100) – 4, 763

Мұ ндағ ы-ν -берілген температурадағ ы тұ тқ ырлық, мм²/с;

t_{қ ай} – фракцияның орта қ айнау температурасы, °С;

Т – температура, К.

Тығ ыздығ ы ρ ₄²⁰=0, 77-0, 90 болатын, 20 жә не 50°С-та тура айдалғ ан фракциялардың (керосин, дизель, газойль) кү кіртті жә не жоғ ары кү кіртті мұ найлардың кинематикалық тұ тқ ырлығ ы келесі байланыстар бойынша есептуге болады:

lnln(ν ₂₀+0, 5)=14, 83ρ ₄²⁰-12, 035

lnln(ν ₅₀+0, 35)=17, 25ρ ₄²⁰-14, 535

Тығ ыздығ ы ρ ₄²⁰=0, 94÷ 0, 99 болатын, 80 жә не 100°С-та тура айдалғ ан қ алдық тардың шартты тұ тқ ырлығ ы мына формуламен есептелінеді:

lnШТ₈₀=37, 82 ρ ₄²⁰-34, 06

lnШТ₁₀₀=33, 68 ρ ₄²⁰-30, 81

Тығ ыздық

Кө лем бірлігіндегі зат массасын тығ ыздық деп атайды (мұ най, мұ най ө німдері). СИ жү йесінде тығ ыздық бірлігіне кг/м³ жатады.

Зерттеу жұ мыстарында заттың салыстырмалы тығ ыздығ ы анық талады. Салыстырмалы тығ ыздық деп 20 °С температурада мұ най жә не мұ най ө німдері тығ ыздығ ының 4°С температурадағ ы дистилденген су тығ ыздығ ына қ атынасын немесе мұ най жә не мұ най ө німдерінің 20°С температурадағ ы массаларының 4°С температурадағ ы сондай кө лемдегі дистилденген су массасына қ атынасын айтады. Салыстырмалы тығ ыздық белгісі - ρ ₄²⁰. Салыстырмалы тығ ыздық мә нін 1000-ғ а кө бейтіп, бірлігі кг/м^{, 3} тығ здық мә нін алуғ а болады.

Мұ най жә не мұ най ө німдерінің тығ ыздығ ы температурағ а тә уелді. Температураны арттырғ ан сайын олардың тығ ыздық тары кемиді. Тығ ыздық тың температурағ а тә уелділігі тү зу сызық заң ына негізделген:

ρ ₄^t= ρ ₄²⁰-j(t-20)

мұ ндағ ы ρ ₄^t – анализ температурасы жағ дайындағ ы салыстырмалы тығ ыздық; ρ ₄²⁰- 20°С температурадағ ы салыстырмалы тығ ыздық; j - 1°С температурағ а шақ қ андағ ы тығ ыздық тың орташа температуралық тү зетуі; t – анализ жү ргізу жағ дайындағ ы температура, °С.

Бұ л тә уелділік қ ұ рамында ароматты кө мірсутектер мен мұ най ө німдері ү шін 0-ден 50°С температура аралығ ында қ алтық сыз орындалады.

Температуралық тү зету мына формуламен есептелінеді:

γ =0, 001828-0, 00132 ρ ₄²⁰

γ – тү зету мә ндері 1-кестеде келтірілген.

20-250°С температура аралығ ындағ ы мұ най ө німдерінің тығ ыздығ ын ρ _t мына формуламен анық тайды:

Ұ лыбритания жә не АҚ Ш елдерінде салыстырмалы тығ ыздық ты зерттелетін зат пен судың температуралары бірдей 15, 56°С жағ дайында анық тайды. Бұ л жағ дайда тығ ыздық ты мына формуламен есептейді:

Зерттелген мұ найлардың кө пшілігінің тығ ыздығ ы 830-960 кг/м³ шамасында болады. Мұ найдың тығ ыздығ ы тө мен болса, соғ ұ рлым мұ найдың қ ұ рамында шайырлы-асфальтенді заттар аз болып, алифатты қ осылыстар кө п болады.

1-кесте

Мұ най жә не мұ най ө німдері ү шін тығ ыздық тың 1°С температурағ а шақ қ андағ ы j орташа температуралық тү зетулері

Мұ най тығ ыздық тары мұ най ө ндірілетін кен орындары мен олардың терең діктеріне қ арай ә ртү рлі болады. Кө птеген жағ дайларда геологиялық жасы ү лкен терең қ абаттардан ө ндірілген мұ найлардың тығ ыздық тары тө мен болады. Мысалы, Батыс Сібір мұ найының (орналасу терең дігі 2569-2601 м) тығ ыздығ ы 720, 5 кг/м³.

Тығ ыздық майлар мен отындардың тұ тынушылық қ асиеттерін айқ ындайтын маң ызды химмотологиялық кө рсеткіш.

Реактивті двигательдер ү шін отынның тығ ыздығ ы 20°С температурада 755-840 кг/м³ мә ндерінен артық болмау қ ажет. Шапшаң жү ретін дизельдер ү шін 830-860 кг/м³, газдытрубиналық қ ондырғ ылар ү шін 935 кг/м³, жану қ ондырғ ылары ү шін 955-1015 кг/м³ болуы қ ажет.

Мұ найлардың жә не айдалғ ан фракциялардың тығ ыздық тарын мына формуламен есептеуге болады:

(мұ найлар ү шін);