CN102175574B - 一种加压液化气体燃料粘度测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种加压液化气体燃料粘度测量装置包括燃料液化装置和粘度测量装置，其粘度测量装置是透明筒体上下两端的底座和密封盖通过底座上设置的螺孔、调节螺母、锁紧杆和锁紧螺母调节固定；在透明筒体内通过密封上盖固定设置有U型毛细管连通有压力表，在密封上盖上还连通有氮气进口管及其阀门和管接头；燃料液化装置与粘度测量装置的结构相同，其燃料液化装置的氮气进口管通过管接头与粘度测量装置相连通；其燃料液化装置的油管上设置有阀门和管接头，并连通压力表、U型毛细管和燃料液化管，燃料液化管连通有燃料液化装置。本发明可以测量液化气体燃料和气液混合燃料的运动粘度以及液体状态下的密度，结构简单易操作，测量不同的燃料仅需要一套设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种液化气体燃料粘度测量装置及其测量方法，特别是指一种加压液化气体(与液体混合)燃料的粘度测量装置及其测量方法。
背景技术
石油资源日益枯竭，为此，人们都在寻找柴油的替代燃料。经过研究试验，公认煤制天然气、液化石油气、二甲醚等气体燃料是替代柴油的清洁燃料。
这些替代柴油清洁燃料，在发动机上燃用时，需要将这些燃料液化，这些气体液化燃料的粘度值直接影响其在发动机上应用的关键技术指标。常温常压下液态物质的粘度测量装置较多，主要有毛细管法测量装置、振动弦法测量装置、旋转法测量装置、落体法测量装置、振动法测量装置、平板法测量装置以及声频共振法测量装置等。如品式毛细管测量装置，让待测液体样品充满毛细管中，处于恒温浴内，在重力的作用下流向受液器，同时开始计算时间，到样品液面达到刻度线为止，这段时间直接反映出样品的粘度。振动式超声波粘度计，其探测器内有一个弹片，在受脉冲电流激励时，弹片产生超声波范围的机械振动，当弹片浸在被测样品中时，弹片的振幅与样品的粘度和密度有关，在已知密度的情况下，可从测出的振幅数据求得粘度数值。
但气体加压液化燃料的粘度测量装置还没有一种方便的测量装置。目前在科研机构，加压液化气体(与液体混合)燃料粘度的测量使用专用的毛细管粘度测量装置，不同燃料需要设计不同形状的毛细管以及密封材料，使得燃料粘度的测量周期长，不易操作。
发明内容
为了克服现有加压液化气体(与液体混合)燃料粘度测量周期长，没有统一的仪器测量的不足，本发明提供一种加压液化气体(与液体混合)燃料粘度测量装置，在国标GB256-83的基础上，对品式毛细管改良，设计了密封容器。本粘度测量装置可以测量液化气体燃料和气液混合燃料的运动粘度以及液体状态下的密度，结构简单，易操作，而且测量不同的燃料只需一套设备即可满足。
本发明解决上述问题所采用的措施是：一种加压液化气体(与液体混合)燃料粘度测量装置，包括燃料液化装置和粘度测量装置本体两部分。粘度测量装置本体由底座，调节螺母，密封耐油橡胶，双头长螺杆，改良品式毛细管，耐压玻璃圆筒，密封盖，锁紧螺母，高压油管，压力表，快换式管接头和开关阀构成。其特征在于，粘度测量装置本体底座上部槽内设置有外径与槽内径吻合的密封耐油橡胶，密封件上设置有耐压玻璃，底座上凸台外圆周对称的开有6个螺纹孔，双头长螺杆的一端旋入螺纹孔中，拧紧调节螺母，改良品式毛细管垂直置入容器中，密封上盖槽内设有密封耐油橡胶，用锁紧螺母将上盖锁紧密封，压力表位于燃料液体进口端。燃料液化装置和粘度测量装置本体通过快接式管接头连接，其上端的各有一进口公用。燃料液化装置的其它结构与粘度测量装置相同。
所述的改良品式毛细管的辅助泡为液体燃料进口部分，内径和外径与品式毛细管辅助泡最大直径处相同，进口为广口。改良品式毛细管一组有毛细管内径不同的12支，用于测量不同燃料的粘度。
所述的燃料液化装置的密封容器标有刻度，可以测量液体的体积。
所述燃料液化装置的放置，其底座下端高于粘度测量装置本体的上盖上端面。
本发明测量装置是在国标GB256-83的基础上，对品式毛细管进行改进，保留了品式粘度测量装置的基本特征，从原理上保证了有效性。本粘度测量装置可以测量液化气体燃料和气液混合燃料的运动粘度以及液体状态下的密度，而且结构简单，易操作，可以测量不同的燃料仅需一套设备即可。
附图说明
图1是本发明测量装置的结构示意图。
图中：1：粘度计底座；2：调节螺母；3：底座密封垫；4：锁紧杆；5：毛细管；6：粘度测量装置透明筒体；7：密封盖；8：锁紧螺母；9：高压油管；10：压力表；11：管接头；12：阀门；13：密封盖垫；14：辅助泡；15：燃料液化装置底座；16：燃料液化管路；17：密封容器；18：氮气进口管；19：气体燃料进口阀门。
具体实施方式
下面进一步详细说明：
如图1，实施一种加压液化气体(与液体混合)燃料粘度测量装置，它包括燃料液化装置和粘度测量装置本体两部分。粘度测量装置本体由底座1，调节螺母2，密封耐油橡胶3，双头长螺杆4，改良品式毛细管5，耐压玻璃圆筒6，密封盖7，锁紧螺母8，高压油管9，压力表10，快换式管接头11，开关阀12组成。燃料液化装置内没有毛细管，下端有两个管路16，其余结构和粘度测量装置本体相同。其特征在于，粘度测量装置本体底座1上部槽内放置外径与槽内径吻合的密封耐油橡胶3，密封垫3上放置耐压玻璃6，底座1上凸台外圆周对称的开有6个螺纹孔，双头长螺杆4的一端旋进螺纹孔中，拧紧调节螺母2，改良品式毛细管5垂直放入容器中，密封上盖7槽内仍放有密封耐油橡胶13，用锁紧螺母8将上盖7锁紧密封，压力表10位于燃料液体进口端。燃料液化装置和粘度测量装置本体通过快换式管接头11连接，其上端的各有一进口18公用。气体燃料和加压气体通过高压油管12输送。
所述的改良品式毛细管5的辅助泡14为液体燃料进口部分，内径和外径与品式毛细管辅助泡最大直径处相同，进口为广口。改良品式毛细管一组有毛细管内径不同的12支，用于测量不同粘度的燃料。
所述的燃料液化装置的密封容器17标有刻度，可以测量液体的体积，利用称重仪器得到液化燃料的质量，从而计算得到加压液化气体(与液体混合)燃料的密度，间接得到液化燃料的动力粘度。
所述燃料液化装置放置，其底座15下端高于粘度测量装置本体的上盖7上端面，使得加压液化气体(与液体混合)燃料在重力的作用下流到毛细管中。
使用时，自备恒温浴槽和秒表，先将各器件擦拭干净，可参照国标GB256-83，石油产品运动粘度测定法和动力粘度测量装置算法，按照图示位置将毛细管5和管路接好，调节密封盖7使之水平，从而保证毛细管5垂直。
将气体燃料加压液化。燃料液化装置底座管路16关闭，通过液化装置上盖燃料进口输送气体燃料，将容器加至压力表读数不在变化为止，关闭进口阀门19，同时向粘度测量装置本体和液化装置容器内输送高压稳定气体(如氮气)使之气体燃料液化，同时保证粘度测量装置本体和液化装置容器内的压力相等。
测量加压液化气体(与液体混合)燃料的运动粘度，测量液体流过毛细管计时泡的时间，多次测量减少误差，根据粘度系数计算运动粘度。
具体实施例1
1.仪器
(1)加压液化气体粘度测量装置一个，含有改良品氏毛细管一组。此组粘度测量装置共12支，每支具有三处扩张部分。各件的毛细管内径分别为0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.5，2.0，2.5，3.0，4.0，5.0和6.0毫米，每支粘度测量装置都有粘度测量装置常数，根据实验温度选用适当的粘度测量装置。
(2)带有透明壁或装有观察孔的恒温器，其高度应高于粘度测量装置容积中毛细管的计时泡的高度，容积不少于5升，并附有自动搅拌装置和一种能够准确地调节温度的电热装置。
(3)玻璃水银温度计，分度为0.1℃。
(4)秒表，分格为0.1s。
(5)溶剂油，航空汽油或乙醚(分析纯)。
(6)恒温浴液体，透明矿物油，甘油或25％硝酸铵水溶液(此浴液表面要浮着一层透明矿物油。也可以用水代之)。
2.测定过程
(1)测定前，粘度测量装置须用溶剂油洗涤，如有污垢，就用铬酸洗液，蒸馏水或精制乙醇仔细洗涤，然后放入烘箱中烘干或用通过棉花的热空气吹干。试样含有水或机械杂质时，在试验前必须经过脱水处理，用滤纸过滤除去机械杂质。
(2)气体燃料加压液化。燃料液化装置底座管路16关闭，通过液化装置上盖燃料进口输送气体燃料，将容器加至压力表读数不在变化为止，关闭进口阀门19，同时向粘度测量装置本体和液化装置容器内输送高压稳定气体(如氮气)使之气体燃料液化，从而保证粘度测量装置本体和液化装置容器内的压力相等。
(3)调节密封盖7使之水平，从而保证毛细管5垂直。温度计要利用一只夹子固定，务必使水银球的位置接近容器中央点的水平面，并使温度计上要测温的刻度位于恒温浴的液面上10mm处。将粘度本体浸入事先妥当的恒温浴中，必须使粘度测量装置本体容器五分之四以上部分在恒温浴中。保持20分钟，温度较高时，可适当延长时间。
(4)打开粘度测量装置本体和液化装置之间的阀门，使试样缓缓的流入到毛细管中，当试样液面进入到毛细管另一端扩张处底面时关闭所有阀门。
(5)测定时，不要让毛细管和扩张部分的液体产生气泡和裂隙。此时观察试样在管身流动情况。液面正好达到标线a(计时泡上端)时，开动秒表，液面正好流到标线b(计时泡下端)时，停住秒表。注意，当试样的液面在扩张部分流动时，恒温器中正在搅拌的液体要保持恒定温度，而且扩张部分中不应出现气泡。
(6)用秒表记录下来的流动时间，应重复测定至少四次，其中各次流动时间其算术平均值的差数不应超过算术平均值的0.5％，取不少于三次的流动时间所得的算术平均值作为试样的平均流动时间。
3.计算
(1)运动粘度的计算，在温度t时，试样的运动粘度vt按照式vt＝c·Tt计算。
式中：c——粘度测量装置常数，mm2/s2；
Tt——试样的平均流动时间，s。
例：测量二甲醚在40℃下的粘度值。
选取粘度测量装置的常数为0.01mm2/s2的毛细管，测得试样在40℃时的流动时间为19.9s，19.8s，20.0s和19.3s，因此流动时间的算术平均值为
T40＝(19.9+19.8+19.8+19.6)/4＝19.775s
各次流动时间与平均流动时间的允许误差为(19.775×0.8)/100＝0.1582s
因为19.6s与平均流动时间之差已超过0.1582s，所以这个读数应弃去。计算平均流动时间时，只采用前三个读数，他们与算术平均值，都没有超过0.1582s。
于是平均流动时间为
T40＝(19.9+19.8+19.8)/3＝19.83s
试样运动粘度测定结果为
vt＝c·T40＝0.01×19.83＝0.198mm2/s
(2)动力粘度的计算，在温度t时，试样的动力粘度μt按照式μt＝vt·ρt计算。式中：vt——在温度t时，试样的运动粘度，mm2/s；ρt——在温度t时，试样的密度，kg/m3。
例：二甲醚在40℃时的密度为668kg/m3，可算得其动力粘度为
μt＝v40·ρ40＝0.198×10-6×668＝0.132×10-3Pa·S＝0.132cP
Claims (4)
1.一种加压液化气体燃料粘度测量装置，包括燃料液化装置和粘度测量装置，粘度测量装置含有底座，调节螺母，底座密封垫，锁紧螺杆，毛细管，透明筒体，密封盖，锁紧螺母，高压油管，压力表，管接头和阀门，其特征在于：
粘度测量装置的粘度计底座(1)上由设置的螺孔，通过调节螺母(2)将锁紧杆(4)固定；并将透明筒体(6)置于粘度计底座(1)上，后将密封上盖(7)置于透明筒体(6)上端，由锁紧螺母(8)固定；在透明筒体(6)内通过密封上盖(7)固定设置有高压油管(9)，高压油管(9)的下端与U型毛细管(5)连通，高压油管(9)的上端连通有压力表(10)，在密封上盖(7)上连通有氮气进口管(18)，氮气进口管(18)上设置有阀门(12)和管接头(11)；
燃料液化装置与粘度测量装置的结构区别在于燃料液化装置的氮气进口管(18)通过管接头(11)与粘度测量装置相连通；其燃料液化装置的高压油管(9)上设置有阀门(12)和管接头(11)，并连通压力表(10)、U型毛细管(5)和燃料液化管路(16)，燃料液化管路(16)连通燃料液化装置，其中密封容器(17)内未设置有毛细管(5)；燃料液化装置的其他结构与粘度测量装置的结构相同。
2.如权利要求1所述的加压液化气体燃料粘度测量装置，其特征在于：毛细管(5)的辅助泡(14)是液体燃料进口，辅助泡(14)的上端为广口，下端与毛细管(5)的测量泡相连。
3.如权利要求1所述的加压液化气体燃料粘度测量装置，其特征在于：燃料液化装置的密封容器(17)上标有刻度。
4.如权利要求1所述的加压液化气体燃料粘度测量装置，其特征在于：燃料液化装置的底座(15)下端面高于粘度测量装置的密封盖(7)的上端面。
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