Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Лабораторная работа №2

«Определение условной вязкости жидкого котельного топлива (мазута)»

Цель работы: Научиться пользоваться вискозиметром для определения условной вязкости жидкого котельного топлива и переводить её в кинематическую и динамическую вязкость.

Краткая теория.

Жидкое котельное топливо может быть основным топливом, резервным (в зимнее время), аварийным, позволяющим быстро перевести котлы с одного вида топлива в другой. При движении реальной жидкости по трубопроводам между её отдельными слоями возникают внутренние силы трения или силы вязкости, величина которых зависит от рода жидкости и распределения скоростей между её отдельными слоями.

Основными показателями качества мазута являются: теплота сгорания, вязкость, температура застывания, зольность, содержание серы, воды. Одним из важнейших показателей качества мазута является вязкость, характеризующая текучесть жидкого топлива, с увеличением вязкости затрудняется перекачка по трубам, ухудшается процесс распыления и уменьшается полнота сгорания топлива. Вязкость мазута зависит от температуры. При её повышении вязкость уменьшается. Оптимальная температура хранения мазута марки 40 составляет 50-60ᵒС, марки 100 – 60-70ᵒС.

Свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению её частиц и развивать при движении внутренние касательные напряжения называется вязкостью жидкости. Вязкость характеризует степень текучести жидкости.

Представим себе поток жидкости, состоящий из отдельных слоев толщиной dy каждый. Вследствие тормозящего влияния стенки слои жидкости будут двигаться с разными скоростями, значения которых возрастают по мере удаления от стенки.

Рассмотрим два слоя жидкости, двигающихся на расстоянии ∆y друг от друга. Слой А движется со скоростью U+∆U. Вследствие разности скоростей слой В сдвигается относительно слоя А за единицу времени на величину ∆U, которая является абсолютным сдвигом слоя А по слою В. Отношение представляет собой градиент скорости (относительный сдвиг). Появляющееся при этом движении касательное напряжение (сила внутреннего трения, приходящаяся на единицу площади)

Коэффициент называется динамической вязкостью, единицей которой в системе СИ является Па∙с.

Для характеристики вязкости применяют также отношение динамической вязкости к плотности, называемое кинематической вязкостью: .

На практике вязкость жидкостей определяется визкозиметром и выражается в градусах Энглера (ᵒЕ). Такую вязкость называют условной.

Для перехода от условной вязкости Энглера к кинематической вязкости служит эмпирическая формула Убеллоде:

, или пользуются таблицами справочников.

Устройство вискозиметра

Вискозиметр (см. рис)

состоит из резервуара 1 с трубкой 8 в его дне. В эту трубку вставлена другая отполированная трубка. Резервуар 1 помещен во внешний цилиндрический сосуд 2, являющийся жидкостной баней. Резервуар 1 закрывается крышкой с двумя отверстиями. В дно отверстия вставляется термометр 4, а в другое – стержень 6, с помощью которого запирается и открывается входное отверстие 3 в дне резервуара 1.

Внутри резервуара на равном расстоянии от дна прикреплены три заостренных и изогнутых под прямым углом штифта 5. Эти штифты служат указателями уровня нефтепродукта, заливаемого в вискозиметр. По ним же судят об установке прибора в горизонтальном положении.

Во внешнем сосуде 2 укреплена мешалка 7. Весь прибор установлен на треножнике 10, на ножке которого имеются установочные винты 9.

Для измерения объема вытекающей из вискозиметра жидкости к прибору прилагается измерительная колба объемом 200мл, специальный термометр, градуированный с поправкой на выступающий столбик ртути.

Определение водного числа (постоянной) вискозиметра.

Постоянной или водным числом вискозиметра называется время истечения из него 200мл дистиллированной воды при температуре 20ᵒС.

Перед определение водного числа внутренний резервуар вискозиметра промывают последовательно петролейным или диэтиловым эфиром и дистиллированной водой и высушивают воздухом. Затем заливают в резервуар 1 дистиллированную воду температурой 20ᵒС, до уровня, при котором острия трех штифтов едва лишь выдаются над зеркальной поверхностью воду. Водой с той же температурой заполняют внешний резервуар до расширенной верхней части внутреннего резервуара. Установочными винтами 9 добиваются горизонтальной установки прибора, контроль ведут по остриям штифтов.

Измерительную колбу подставляют под трубку 8 и, приподняв стержень, опускают всю воду в колбу. Вновь закрывают отверстие стержнем и выливают воду из колбы в резервуар вискозиметра. После этого подставляют колбу опять под сливное отверстие. Устанавливают температуру воды в обоих резервуарах 20ᵒС. В течении 5 минут температура воды не должна уменьшится более чем на 0,5ᵒС.

После всех приготовлений определяют время истечения 200мл воды из резервуара вискозиметра. Для этого приподнимают стержень и одновременно включают секундомер. Когда нижний край мениска воды достигает кольцевой метки на колбе, секундомер останавливают и закрывают отверстие 3 стержнем.

Измерение водного числа повторяют последовательно 4 раза. Если результат определения отличается от среднего арифметического не более чем на 0,5 с, то их принимают для вычисления среднего значения постоянной вискозиметра. Для стандартного вискозиметра время истечения через сточную трубку 200 см³ воды при t=20ᵒС должно быть от 50 до 52сек.

1 измерение____сек

2 измерение____сек

3 измерение ____сек

4 измерение ____сек

Определение условной вязкости

Перед определением внутренний резервуар вискозиметра сточную трубку промывают легким бензином и высушивают воздухом. Закрывают выходное отверстие стержнем. Обезвоженный, профильтрованный через сетку и нагретый несколько выше заданной температуры испытуемый нефтепродукт наливают во внутренний резервуар вискозиметра в таком количестве, чтобы уровень его был несколько выше остриев штифтов.

В баню вискозиметра заливают воду, так же нагретую до температуры несколько выше заданной. Выжидают, чтобы температура нефтепродукта сравнялась с заданной. Температуру жидкости в бане поддерживают мешалкой и, при необходимости, легким подогревом. Выдерживают прибор при этой температуре 5 минут.

Затем поднятием стержня спускают избыток масла в стакан до тех пор, пока острия всех трех штифтов станут едва заметно выдаваться над уровнем нефтепродукта. Закрывают вискозиметр крышкой, а под сточную трубку подставляют чистую сухую измерительную колбу. Нефтепродукт начинают перемешивать термометром, вставленным в крышку. Для этого крышку осторожно вращают вокруг стержня. После того как находящийся в нефтепродукте термометр покажет точно заданную температуру, выжидают ещё 5 минут.

Затем быстро вынимают деревянный стержень и одновременно включают секундомер. Когда мазут в измерительной колбе дойдет точно до метки, соответствующей 200 мл, секундомер останавливают и отсчитывают время истечения 200 мл мазута с точностью до 0,2 сек.

Условная вязкость мазута при температуре tᵒВУ вычисляется по формуле:

, где

- время истечения из вискозиметра 200 мл мазута при температуре испытания tᵒC;

- водное число вискозиметра, с.

За результат принимают среднее арифметическое значение двух определений. Результат записывают с точностью до 0,1 условного градуса.

Контрольные вопросы

1. Для каких целей используют мазут на котельных?

2. Для чего необходимо подогреть мазут?

3. Какие марки мазута используют в котельных?

4. От чего зависит вязкость мазута?

5. Что такое водное число вискозиметра?

6. Как вычисляется условная вязкость?

7. Как перейти от условной вязкости к кинематической?