Способ экспрессного определения кинематической вязкости авиационных керосинов и дизельных топлив

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.

 

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 1
Результаты сравнительных определений кинематической вязкости АВК стандартным и заявляемым способами производства различных нефтеперерабатывающих заводов
			Плотность	Кинематическая вязкость, мм2/с
Марка топлива	Наименование НПЗ	Год анализа	при 20°С, г/см3 ГОСТ 3900	ГОСТ 33	Заявленный способ	Расхождения
						мм2/с	% отн.
ТС-1	Московский	1998	0,782	1,28	1,21	0,07	5,5
ТС-1	Московский	2002	0,787	1,48	1,40	0,08	5,4
РТ	Мозырский	1998	0,780	1,31	1,26	0,05	3,8
Т-1	Краснодарский.	1995	0,806	1,92	2,02	0,10	5,0
РТ	Волгоградский	1995	0,786	1,40	1,36	0,04	2,9
ТС-1	Волгоградский	1995	0,789	1,42	1,46	0,04	2,9
ТС-1	Киришский	1995	0,782	1,29	1,21	0,07	5,4
ТС-1	Омский	1995	0,789	1,38	1,46	0,08	5,5
ТС-1	Ачинский	1995	0,789	1,34	1,46	0,12	8,2
РТ	Новокуйбышевский	1995	0,781	1,25	1,20	0,05	4,0
Т-6	Ангарский	1995	0,824	2,90	3,20	0,30	9,4
РТ	Ангарский	1995	0,790	1,44	1,50	0,06	4,2
РТ	Сызранский	1995	0,781	1,32	1,20	0,12	9,1
ТС-1	Горьковский	1994	0,783	1,34	1,26	0,08	6,0
ТС-1	Орский	1995	0,783	1,24	1,26	0,02	1,6
ТС-1	Новоуфимский	1995	0,783	1,39	1,26	0,13	9,4
ТС-1	Хабаровский	1995	0,795	1,56	1,66	0,10	6,0
ТС-1	Рязанский	2001	0,785	1,35	1,32	0,03	2,2
Всего 18 образцов	Всего 15 НПЗ	Среднее	0,07	5,3

Таблица 2
Результаты определения кинематической вязкости дизельных топлив стандартным и заявляемым способом производства различных нефтеперерабатывающих заводов
			Плотность	Кинематическая вязкость, мм2/с
Марка топлива	Наименование НПЗ	Год анализа	при 20°С, г/см3 ГОСТ 3900	ГОСТ 33	Заявленный способ	Расхождения
						мм2/с	% отн.
3-0,5 (-35)	Московский	1998	0,801	2,10	1,90	0,20	9,5
Л-0,2-62	Московский	2001	0,836	5,51	5,30	0,21	3,8
Л-0,5-62	Волгоградский	1995	0,837	5,10	5,50	0,40	7,2
Л-0,2-62	Киришский	1994	0,831	4,53	4,50	0,03	0,7
3-0,2 (-35)	Омский	1995	0,811	2,19	2,21	0,02	0,9
3-0,5 (-35)	Ачинский	1995	0,819	2,49	2,49	0	0
Л-0,2-62	Куйбышевский	1995	0,830	3,80	4,20	0,40	9,5
3-0,2 (-35)	Новокуйбышевск.	1995	0,799	1,83	1,84	0,01	0,5
ДЭК-Л	Новополоцкий	1998	0,840	5,31	5,80	0,49	8,4
Л-0,5-40	Ангарский	1995	0,812	2,20	2,24	0,04	1,8
Л-0,2-62	Горьковский	1994	0,835	5,26	5,10	0,16	3,0
Л-0,2-62	Орский	1998	0,831	4,50	4,50	0	0
3-0,5(-35)	Уфимский	1995	0,797	1,82	1,78	0,04	2,2
3-0,5(-45)	Новоуфимский	1995	0,800	1,80	1,86	0,06	3,2
Л-0,5-62	Хабаровский	1995	0,842	6,33	6,60	0,27	4,1
Л-0,2-62	Сызранский	1994	0,831	4,26	4,50	0,24	5,3
Л-0,2-62	Ярославский	1994	0,831	4,81	4,50	0,31	6,4
Л-0,2-40	Краснодарский	1994	0,838	5,76	5,60	0,16	2,8
ДЭК-Л	Рязанский	1994	0,834	4,72	5,00	0,28	5,6
Л-0,2-62	Рязанский	1994	0,831	4,72	4,50	0,22	4,7
Всего 20 образцов	Всего 18 НПЗ	Среднее	0,18	4,0

Таблица 3
Результаты межлабораторных испытаний стандартного и заявляемого способов определения кинематической вязкости в топливах для реактивных и дизельных двигателей
Марка топлива	Номер определения	Кинематическая вязкость, мм2/с	Расхождение
		ГОСТ 33-2000	Экспресс-метод (номера лабораторий)
			121	321	331	257	1,7	69779	63539	мм2/с	% отн.
Л-0,2-62	1	4,78; 4,90	4,75	4,81	4,75	5,25	4,80	4,30	5,00	0,19	3,9
	2	4,84; 4,85; 4,80	4,80	4,80	4,80	5,20	4,82	4,28	4,80	0,15	3,1
Л-0,5-62	1	4,74; 4,90	4,75	4,82	4,75	5,20	4,81	4,47	5,00	0,16	3,3
	2	4,85; 4,80	4,80	4,80	4,80	5,25	4,80	4,25	-	0,18	3,7
З-0,2 (-35)	1	2,39	2,41	2,40	2,42	2,40	2,43	2,40	2,46	0,02	0,1
	2	2,47	2,40	2,42	2,40	2,50	2,40	2,35	2,45	0,07	2,8
Т-6	1	2,25	2,25	2,26	2,27	2,29	2,31	2,28	2,34	0,03	1,5
	2	2,31	2,30	2,25	2,23	2,30	2,20	2,25	2,30	0,05	2,5
ТС-1	1	1,44	1,46	1,45	1,47	1,45	1,48	1,45	1,50	0,02	2,0
	2	1,45	1,38	1,40	1,43	1,40	1,43	1,40	1,45	0,06	4,3
РТ	1	1,45	1,46	1.45	1,47	1,45	1,48	1,40	1,46	0,01	1,0
	2	1,40	1,44	1,42	1.42	1,45	1,43	1,44	1,41	0,03	3,0
Среднее	0,08	2,6

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.