СПОСОБ ЭКСПРЕССНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ АВИАЦИОННЫХ КЕРОСИНОВ И ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ Российский патент 2005 года по МПК G01N11/00 G01N33/26 

Изобретение относится к способам исследования текучих сред, преимущественно к измерению кинематической вязкости, и может быть использовано при контроле качества авиационных керосинов и дизельных топлив в лабораторных условиях на местах производства и применения горючих.

Известен способ определения кинематической вязкости жидких нефтепродуктов по измерению времени истечения определенного объема горючего под воздействием силы тяжести через калиброванный стеклянный капиллярный вискозиметр по эмпирической формуле следующей зависимости

v=C·t,

где v - кинематическая вязкость при 20°С, мм²/с;

С - калибровочная постоянная вискозиметра, мм²/с²;

t - среднее арифметическое значение времени истечения, с;

(ГОСТ 33-2000. Нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости. Минск: ИПК Изд. стандартов, 2001, 19 с.).

Этот способ является наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу экспрессного определения кинематической вязкости авиационных керосинов и дизельных топлив.

Недостатком известного способа является значительная продолжительность измерения (40 мин), необходимость определения калибровочной постоянной вискозиметра и периодической ее проверки, применение дорогостоящего жидкостного термостата с измерением температуры ±0,02°С и установление поправки температуры на выступающий столбик ртути. Эти недостатки исключают возможность применения способа во внелабораторных полевых условиях для экспрессного анализа.

Технический результат изобретения - сокращение времени определения кинематической вязкости с одновременным снижением себестоимости способа.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе определения кинематической вязкости авиационных керосинов и дизельных топлив путем регистрации информационного показателя и последующего расчета кинематической вязкости при 20°С, согласно изобретению в качестве информационного показателя используют величину плотности топлив при 20°С (ρ₄ ²⁰) в г/см³, а кинематическую вязкость при 20°С (v₂₀) определяют по следующей зависимости:

ν₂₀=к₁·ρ₄ ²⁰-к₂,

где v₂₀ - кинематическая вязкость при 20°С, мм²/с;

к₁=23,1, к₂=16,77 - для топлив с плотностью от 0,780 до 0,820 г/см³;

к₁=200, к₂=161,83 - для топлив с плотностью от 0,820 до 0,842 г/см³;

ρ₄ ²⁰ - плотность анализируемого продукта при 20°С, г/см³.

Фиг.1. Зависимость кинематической вязкости авиационных керосинов и

дизельных топлив от плотности.

Фиг.2. Номограмма для экспрессного определения кинематической

вязкости топлив.

Техническая сущность предлагаемого экспрессного способа определения кинематической вязкости топлив заключается в том, что используют эмпирическую формулу, отражающую впервые установленную одноступенчатую зависимость кинематической вязкости от плотности (фиг.1). Выявлены переводные коэффициенты к₁ и к₂ для определения вязкости топлив с плотностью (0,780≤ρ₄ ²⁰≥0,842 г/см³).

Когда плотность горючих определяется в полевых внелабораторных условиях в интервале температур окружающей среды от минус 10°С до плюс 30°С, ее значения не переводятся в величину при 20°С согласно ГОСТ 3900, а определяется сразу кинематическая вязкость горючих при 20°С по впервые разработанной номограмме, приведенной на фиг.2.

Таким образом, вместо измерения скорости истечения горючего через капиллярный стеклянный вискозиметр определяют плотность горючего с последующим переводом ее в единицы кинематической вязкости.

Способ реализуется следующим образом.

Пример 1. Определение кинематической вязкости топлива ТС-1 производства Рязанского НПЗ по плотности и эмпирической формуле.

Отбирают пробу топлива 500 см³. Определяют ареометром плотность (ρ₄ ²⁰) топлива ТС-1 при температуре 20°С стандартным способом по ГОСТ 3900, которая составила 0,785 г/см³. Поскольку величина плотности топлива ТС-1 производства Рязанского НПЗ меньше 0,820 г/см³, то осуществляют определение кинематической вязкости (v₂₀) при температуре 20°С по эмпирической формуле v₂₀=23,1·ρ₄ ²⁰-16,77 и получают величину 1,46 мм²/с.

Пример 2. Определение кинематической вязкости (v₂₀) летнего дизельного топлива марки Л-02-62 Куйбышевского НПЗ по плотности и эмпирической формуле.

В соответствии с экспресс-способом вначале в отобранной пробе производят определение ареометром плотности (ρ₄ ²⁰) топлива при температуре 20°С стандартным способом по ГОСТ 3900, которая составила 0,830 г/см³. Поскольку величина плотности дизельного топлива Л-02-62 более 0,820 г/см³, то осуществляют определение кинематической вязкости (v₂₀) при температуре 20°С по эмпирической формуле v₂₀=200·ρ₄ ²⁰-161,83 и получают величину 3,90 мм²/с.

Пример 3. Определение кинематической вязкости (v₂₀) топлива РТ производства Волгоградского НПЗ по плотности и номограмме. В соответствии с экспресс-способом вначале в отобранной пробе производят определение ареометром плотности топлива при температуре окружающей среды минус 5°С и получают величину 0,806 г/см³. На номограмме наносят две точки: одну на температурной шкале, соответствующую температуре минус 5°С, другую, соответствующую плотности 0,806 г/см³, - на шкале плотности. Эти точки соединяют прямой линией, которую продолжают до пересечения со шкалой вязкости, по которой определяют вязкость топлива, равную 1,40 мм²/с.

Заявляемый способ прошел проверку в процессе испытаний в сравнении со стандартным способом на образцах авиакеросинов и дизельных топлив производства основных нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ) страны за последние 5 лет. Результаты испытаний стандартным и заявленным экспресс-способом определения кинематической вязкости авиакеросинов производства различных НПЗ приведены в табл.1. Из полученных данных следует, что относительные расхождения между результатами анализов в среднем составили 5,3%, свидетельствующие о надежности заявляемого способа.

Результаты испытаний стандартного и заявляемого экспресс-способа определения кинематической вязкости дизельных топлив производства различных НПЗ приведены в табл.2, из которой следует, что относительные расхождения между результатами анализов в среднем составили 4,0%. Полученные результаты проверки показали, что заявляемый способ дает возможность получить надежные данные при определении кинематической вязкости авиационных керосинов и дизельных топлив.

Для оценки возможности использования экспресс-способа в различных лабораториях контроля качества ГСМ были проведены межлабораторные испытания в семи лабораториях различных ведомств на шести образцах топлив для реактивных и дизельных двигателей. Результаты этих испытаний в сравнении с данными по ГОСТ 33-2000 представлены в табл.3, из которой следует, что расхождения между данными различных лабораторий при определении кинематической вязкости предлагаемым экспрессным способом составили в среднем 2,6%.

Проведенные испытания показали, что разработанный экспрессный способ позволяет надежно определять кинематическую вязкость авиационных керосинов и дизельных топлив различного происхождения в современных контрольных лабораториях ГСМ на местах производства и применения горючих.

Технико-экономическая оценка предлагаемого экспрессного способа по сравнению со стандартным способом показала, что разработанный способ позволяет сократить продолжительность анализа горючих в 40 раз, стоимость анализа в 20 раз, уменьшить применение дорогостоящей аппаратуры более чем на 10 тыс. руб.

Источники информации

1. ГОСТ 33-2000. Нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости. Минск: ИПК Изд. Стандартов, 2001, 19 с.

2. ГОСТ 3900-85. Нефть и нефтепродукты. Методы испытания плотности. М.: Изд. Стандартов, 1986, 36 с.

Таблица 1Результаты сравнительных определений кинематической вязкости АВК стандартным и заявляемым способами производства различных нефтеперерабатывающих заводов   ПлотностьКинематическая вязкость, мм²/сМарка топливаНаименование НПЗГод анализапри 20°С, г/см³
ГОСТ 3900ГОСТ 33Заявленный способРасхождения      мм²/с% отн.ТС-1Московский19980,7821,281,210,075,5ТС-1Московский20020,7871,481,400,085,4РТМозырский19980,7801,311,260,053,8Т-1Краснодарский.19950,8061,922,020,105,0РТВолгоградский19950,7861,401,360,042,9ТС-1Волгоградский19950,7891,421,460,042,9ТС-1Киришский19950,7821,291,210,075,4ТС-1Омский19950,7891,381,460,085,5ТС-1Ачинский19950,7891,341,460,128,2РТНовокуйбышевский19950,7811,251,200,054,0Т-6Ангарский19950,8242,903,200,309,4РТАнгарский19950,7901,441,500,064,2РТСызранский19950,7811,321,200,129,1ТС-1Горьковский19940,7831,341,260,086,0ТС-1Орский19950,7831,241,260,021,6ТС-1Новоуфимский19950,7831,391,260,139,4ТС-1Хабаровский19950,7951,561,660,106,0ТС-1Рязанский20010,7851,351,320,032,2Всего 18 образцовВсего 15 НПЗСреднее0,075,3

Таблица 2Результаты определения кинематической вязкости дизельных топлив стандартным и заявляемым способом производства различных нефтеперерабатывающих заводов   ПлотностьКинематическая вязкость, мм²/сМарка топливаНаименование НПЗГод анализапри 20°С, г/см³
ГОСТ 3900ГОСТ 33Заявленный способРасхождения      мм²/с% отн.3-0,5 (-35)Московский19980,8012,101,900,209,5Л-0,2-62Московский20010,8365,515,300,213,8Л-0,5-62Волгоградский19950,8375,105,500,407,2Л-0,2-62Киришский19940,8314,534,500,030,73-0,2 (-35)Омский19950,8112,192,210,020,93-0,5 (-35)Ачинский19950,8192,492,4900Л-0,2-62Куйбышевский19950,8303,804,200,409,53-0,2 (-35)Новокуйбышевск.19950,7991,831,840,010,5ДЭК-ЛНовополоцкий19980,8405,315,800,498,4Л-0,5-40Ангарский19950,8122,202,240,041,8Л-0,2-62Горьковский19940,8355,265,100,163,0Л-0,2-62Орский19980,8314,504,50003-0,5(-35)Уфимский19950,7971,821,780,042,23-0,5(-45)Новоуфимский19950,8001,801,860,063,2Л-0,5-62Хабаровский19950,8426,336,600,274,1Л-0,2-62Сызранский19940,8314,264,500,245,3Л-0,2-62Ярославский19940,8314,814,500,316,4Л-0,2-40Краснодарский19940,8385,765,600,162,8ДЭК-ЛРязанский19940,8344,725,000,285,6Л-0,2-62Рязанский19940,8314,724,500,224,7Всего 20 образцовВсего 18 НПЗСреднее0,184,0

Таблица 3Результаты межлабораторных испытаний стандартного и заявляемого способов определения кинематической вязкости в топливах для реактивных и дизельных двигателейМарка топливаНомер определенияКинематическая вязкость, мм²/сРасхождение  ГОСТ 33-2000Экспресс-метод (номера лабораторий)    1213213312571,76977963539мм²/с% отн.Л-0,2-6214,78; 4,904,754,814,755,254,804,305,000,193,9 24,84; 4,85; 4,804,804,804,805,204,824,284,800,153,1Л-0,5-6214,74; 4,904,754,824,755,204,814,475,000,163,3 24,85; 4,804,804,804,805,254,804,25-0,183,7З-0,2 (-35)12,392,412,402,422,402,432,402,460,020,1 22,472,402,422,402,502,402,352,450,072,8Т-612,252,252,262,272,292,312,282,340,031,5 22,312,302,252,232,302,202,252,300,052,5ТС-111,441,461,451,471,451,481,451,500,022,0 21,451,381,401,431,401,431,401,450,064,3РТ11,451,461.451,471,451,481,401,460,011,0 21,401,441,421.421,451,431,441,410,033,0Среднее0,082,6

Изобретение относится к анализу качества авиационных керосинов и дизельных топлив, а именно к экспрессному определению кинематической вязкости путем измерения плотности топлив при температуре 20°С. По зависимости v₂₀=к₁·ρ₄ ²⁰-к₂, где константы для топлив с плотностью от 0,780 до 0,820 г/см³ к₁=23,1, к₂=16,77, а для топлив с плотностью от 0,820 до 0,842 г/см³ - к₁=200, к₂=161,83, или путем измерения плотности топлив в интервале температур от минус 10°С до плюс 30°С в г/см³ с последующим определением кинематической вязкости при 20°С по трехшкальной номограмме (плотность - температура - вязкость). Технический результат: значительное сокращение продолжительности анализа топлив, обеспечение портативности аналитического оборудования. 2 ил, 3 табл.

Способ экспрессного определения кинематической вязкости авиационных керосинов и дизельных топлив, включающий регистрацию информативного показателя и последующий расчет величины кинематической вязкости, отличающийся тем, что в качестве информативного показателя используют величину плотности анализируемого продукта при 20°С, а кинематическую вязкость при 20°С рассчитывают по следующей зависимости:

ν₂₀=к₁·ρ₄ ²⁰-к₂,

где v₂₀ - кинематическая вязкость при 20°С, мм²/с;

к₁=23,1, к₂=16,77 - для топлив с плотностью от 0,780 до 0,820 г/см³;

к₁=200, к₂=161,83 - для топлив с плотностью от 0,820 до 0,842 г/см³;

ρ₄ ²⁰ - плотность анализируемого продукта при 20°С, г/см³.