Опыт 2. Определение вязкости нефти

И нефтепродуктов

Вязкость – это свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении одной её части относительно другой. Другими словами, вязкость – это характеристика внутреннего трения между частицами жидкости. Различают динамическую и кинематическую вязкость.

Динамической вязкостью называется сопротивление, возникающее на единице площади трущихся слоев жидкости при поперечном градиенте скорости, равном единице.

Коэффициент динамической вязкости m определяется уравнением:

, (15.4)

где – сила сопротивления, Н; – площадь слоя, м²; _ поперечный градиент скорости, с^-1.

За единицу вязкости в системе СИ принимается вязкость, при которой на 1 м² слоя жидкости действует сила в 1Н при поперечном градиенте скорости 1с^-1. Размерность динамической вязкости Н×с/м² или кг/м×с.

В технике пользуются единицей измерения динамической вязкости – пуазом (пз), причем 1 пз = 0,1 Н × с/м².

Кинематической вязкостью называется динамическая вязкость, приходящаяся на единицу плотности жидкости:

, (15.5)

где n - коэффициент кинематической вязкости, м²/ с; m - коэффициент динамической вязкости, кг/м×с; - плотность, кг/м³.

В технике пользуются единицей измерения кинематической вязкости, называемой стоксом (ст), причем 1 ст =1 см²/с= = 10^-4 м²/с, и единицей в 100 раз меньшей стокса – сантистоксом (сст); 1 сст = 1 мм²/с = 10^-6 м²/с.

Вязкостью в 1 сст обладает вода при 20,2^о С. Вязкость жидкостей зависит от различных факторов. Особенно на вязкость влияет температура жидкости. Для разных жидкостей эта зависимость различна. С увеличением температуры вязкость жидкости уменьшается по нелинейному закону.

Вязкость углеводородов, входящих в состав топлив, значительно изменяется с изменением температуры. Вязкость бензинов настолько мала, что практически не оказывает влияния на эксплуатационные характеристики бензиновых топлив. Вязкость керосинов оказывает существенное влияние на ряд важных эксплуатационных характеристик авиационных топлив, на процессы подачи топлива по топливопроводам, распыливания их с помощью форсунок, на процессы смесеобразования и воспламенения в камере сгорания двигателя.

Рис. 15.6. Схема прибора для определения

кинематической вязкости: 1 – сосуд с водой;

2 – капиллярный вискозиметр; 3 – термометр

Измерение кинематической вязкости проводится с помощью капиллярного вискозиметра (рис.15.6).

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

1. Определить постоянную вискозиметра. Для этого заполнить стандартной жидкостью нижнюю часть вискозиметра через воронку, помещенную в открытый конец стеклянной трубки. Затем вынуть воронку, закрыть пробкой открытый конец стеклянной трубки вискозиметра и с помощью груши накачать жидкость выше отметки а. Подготовить секундомер, вынуть пробку и засечь время t достижения жидкостью отметок а и б. Постоянную вискозиметра рассчитать по формуле

(15.6)

где - вязкость стандартной жидкости, мм²/с.

2. Определить вязкость исследуемой жидкости. Для этого проделать все операции, описанные п.1, с исследуемой жидкостью и найти вязкость по формуле

, (15.7)

где - вязкость исследуемой жидкости; – постоянная вискозиметра; - время истечения исследуемой жидкости между точками а и б.

Примечание: в качестве стандартной и исследуемой жидкостей использовать предложенные преподавателем вещества.

Сделать выводы по результатам опыта.