Нефть

Вязкость. Свойства нефти и нефтепродуктов

Для характеристики вязкости нефтей и нефтепродуктов на практике наиболее широко используется кинематическая вязкость v, м2/с которая равна отношению динамической вязкости к плотности жидкости при температуре определения.
Условная вязкость (ВУ), получившая применение для характеристики высоковязких нефтепродуктов, — это величина, которая выражается отношением времен вытекания определенного объема воды и нефтепродуктов или просто временем вытекания продукта из стандартного прибора. В России условную вязкость определяют сравнением времени вытекания 200 см3 воды при 20 °С и такого же объема нефтепродукта при заданной температуре. Условная вязкость выражается также в секундах Сейболта и секундах Редвуда    (измеряется на вискозиметрах Сейболта и Редвуда).
Вязкость очень сильно зависит от температуры, поэтому всегда указывается температура ее определения. В технических требованиях на нефтепродукты обычно нормируется вязкость при 50 и 100, реже 20 °С (ГОСТ 33—82).
В ГОСТ 33—82 имеются таблицы для определения кинематической вязкости. Условная вязкость (градусы Энглера, °Е) определяется по ГОСТ 6258—85. Динамическую вязкость нефтей и нефтепродуктов определяют на капиллярном или ротационном вискозиметре по ГОСТ 7168—84.
Тяжелые топливные фракции, а особенно масла и котельные топлива обладают очень малой вязкостью при 100 °С, однако с понижением температуры их вязкость заметно возрастает. Поэтому при низких температурах ухудшаются эксплуатационные свойства смазочных материалов и условия подачи котельных топлив к форсункам.
Зависимость вязкости от температуры носит криволинейный характер, присущий данному нефтепродукту. На практике важно иметь возможность небольшим числом опытных определений дать представление о вязкости при различных температурах. Известны различные эмпирические уравнения, позволяющие описать эту зависимость. Наибольшее распространение получила формула Вальтера.
Графически эта зависимость в логарифмических координатах представляет собой прямую. На основании формулы Вальтера построены сетчатые диаграммы, в которых на оси абсцисс нанесены значения, пропорциональные lgT, а на оси ординат — значения, пропорциональные lglg(v + 0,6). Таким образом, достаточно знать вязкость нефтепродукта при двух температурах, чтобы определить ее при любой температуре внутри этого температурного интервала. Опубликованы номограммы, позволяющие пользоваться значениями как абсолютной, так и условной вязкости.
Для оценки вязкостнотемпературных свойств масел применяют также следующие показатели: индекс вязкости ИВ; температурный коэффициент вязкости ТКВ; вязкостнотемпературный коэффициент ВТК (используется очень редко).
Индекс вязкости — это отношение кинематической вязкости нефтепродукта при 50 и 100 °С. Он характеризует только пологость вязкостнотемпературной кривой при высоких температурах, когда вязкость изменяется уже   относительно    мало.
Наиболее пологую вязкостнотемпературную кривую имеют налканы, а наиболее крутую — арены. Вязкость разветвленных алканов незначительно меньше вязкости их изомеров нормального строения и мало изменяется при снижении   температуры.
Наличие в молекулах углеводородов колец увеличивает вязкость и ее изменение с понижением температуры.
В России индекс вязкости определяется по таблицам Комитета стандартов и измерительных приборов.
В мировой практике для оценки вязкостнотемпературных свойств масел широко используется индекс вязкости Дина и Девиса. Это отношение вязкости исследуемого масла при 37,8 °С (100 °F) и 98,9°С (210°F) к вязкости при этих температурах эталонных масел, вязкость которых при 98,9 °С была бы равна вязкости испытуемого масла в условных единицах (секундах Сейболта). Индекс вязкости одного масла равняется 100 (пенсильванская парафинистая нефть), а другого 0 (смолистая нефть мексиканского побережья). Далее по таблицам следует найти, чему равна вязкость этих эталонных масел при 37,8 °С и вычислить индекс вязкости Дина и Девиса по формуле.
Многие нефти, а также некоторые масла при охлаждении до определенной температуры образуют дисперсные системы в результате кристаллизации или коагуляции части входящих в них компонентов. В этом случае течение жидкости перестает быть пропорциональным приложенной нагрузке (не подчиняется закону Ньютона) изза образовавшейся внутри жидкости структуры коагулированных (кристаллизованных) частиц какогото компонента (асфальтенов, парафинов, церезинов и др.) Вязкость таких систем носит название структурной. Для разрушения структуры требуется определенное усилие, которое называется пределом упругости. После разрушения структуры жидкость приобретает ньютоновские свойства и ее течение становится пропорциональным приложенному усилию.
Иногда образование пространственной структуры в нефтепродуктах может быть желательным, например в битумах для придания им большей твердости или в консистентных смазках для уменьшения их текучести при эксплуатационных температурах.
Температурный коэффициент вязкости ТКВ характеризует зависимость вязкости от температуры в интервале от 0 до 100 или от 20 до 100 °С. Исходными данными для его расчета являются значения кинематической вязкости при О, 50 и 100 °С.
Таким образом, ТКВ представляет собой отношение градиента вязкости в данном температурном интервале к значению кинематической вязкости при 50 °С, умноженному на 100.
Постоянная ссылка на статью