RU2780261C1 - Способ определения низкотемпературной вязкости нефтепродуктов, охлаждающих и технических жидкостей - Google Patents
Способ определения низкотемпературной вязкости нефтепродуктов, охлаждающих и технических жидкостей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2780261C1 RU2780261C1 RU2021131587A RU2021131587A RU2780261C1 RU 2780261 C1 RU2780261 C1 RU 2780261C1 RU 2021131587 A RU2021131587 A RU 2021131587A RU 2021131587 A RU2021131587 A RU 2021131587A RU 2780261 C1 RU2780261 C1 RU 2780261C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- viscosity
- temperature
- liquid
- calculated
- value
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 50
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N Diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 5
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 239000003317 industrial substance Substances 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003137 locomotive Effects 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 1
- 101700000038 mpas Proteins 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000010723 turbine oil Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к технологии испытания нефтепродуктов и может использоваться для определения вязкости нефтепродуктов, охлаждающих и технических жидкостей при низких температурах. Изобретение касается способа определения низкотемпературной вязкости нефтепродуктов, охлаждающих и технических жидкостей, включающий предварительную серию измерений по определению вязкости при постепенном снижении температуры, построение графика зависимости вязкости от температуры, определение низкотемпературной вязкости жидкости при температуре окружающей среды. График зависимости вязкости от температуры строят для стандартной жидкости со стабильностью температурно-вязкостных характеристик в интервале температур от минус 40°С до 100°С, разбивают полученный график на пять участков, на каждом участке осуществляют сглаживание методом наименьших квадратов экспериментально полученных величин кинематической вязкости полиномами второй степени с коэффициентами регрессии 0,999-1,0, по уравнениям аппроксимирующих кривых для данных температурных интервалов определяют точные значения температуры, при которых стандартная жидкость имеет вязкость исследуемой пробы T1,ст, Т2,ст, рассчитывают величину ΔТст: ΔТст=T1,ст-Т2,ст, рассчитывают величину ΔТ для исследуемой жидкости: ΔТ=T1,ж-Т2,ж, рассчитывают коэффициент k: k=ΔТ/ΔТст, рассчитывают значение температуры, при которой вязкость стандартной жидкости равна вязкости исследуемой жидкости при выбранной температуре: Т0,ст=[(Т0,ж-Т1,ж)+k⋅T1,ст]/k, определяют температурный интервал температурно-вязкостной кривой стандартной жидкости, в котором находится рассчитанное значение T0,ст и по уравнению аппроксимирующей кривой для данного интервала рассчитывают искомое значение вязкости исследуемой жидкости. Технический результат - сокращение времени осуществления способа, упрощение и расширение вязкостного диапазона способа определения низкотемпературной вязкости нефтепродуктов, охлаждающих и технических жидкостей. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 пр., 5 ил.
Description
Изобретение относится к технологии испытания нефтепродуктов и может использоваться для определения вязкости масел, охлаждающих и технических жидкостей при низких температурах.
Значение вязкости нефтепродуктов, охлаждающих, и технических жидкостей при низких температурах является важным показателем для безопасной работы газоперекачивающих агрегатов (ГПА), двигателей внутреннего сгорания (особенно в осенне-зимний период). Неудовлетворительное значение вязкости свидетельствует о некачественном продукте, а его использование приводит к ускоренному износу пар трения и цилиндро-поршневой группы силовых установок.
Производственные химические лаборатории газотранспортных обществ не всегда оснащены криостатическим оборудованием для прямого измерения низкотемпературной вязкости нефтепродуктов, охлаждающих и технических жидкостей. Поэтому, в условиях малых химических лабораторий газотранспортных обществ актуальной задачей становится получение информации о низкотемпературной вязкости методом с использованием высокотемпературного термостата для определения вязкости при положительных температурах, т.к. данное оборудование, как правило, входит в состав аналитического парка любой химической лаборатории по контролю качества нефтепродуктов.
Известен способ определения низкотемпературной вязкости нефтепродуктов, охлаждающих и технических жидкостей, который осуществляют в соответствии с ГОСТ 33-2016 «Нефть и нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической и динамической вязкости». Сущность данного метода заключается в измерении калиброванным стеклянным вискозиметром времени истечения определенного объема испытуемой жидкости под влиянием силы тяжести при известной и постоянно контролируемой температуре. Для этого, как правило, используют криостаты с охлаждением пробы нефтепродукта в вискозиметре до необходимой температуры, термостатирование вискозиметра в течение не менее 30 минут и последующее измерение 21/КИ-Б/32 от 15.10.2021 времени истечения жидкости. Кинематическая вязкость является произведением измеренного времени истечения на постоянную вискозиметра.
Недостатком данного способа является обязательное использование лабораторного криостата.
Известен способ определения абсолютной и кинематической вязкости жидкостей, углеводородов и некоторых жидких металлов от температуры, а также составлен ASTM D341-20el «Standard Practice for Viscosity-Temperature Equations and Charts for Liquid Petroleum or Hydrocarbon Products». Одно из последних выражений для соотношения «вязкость-температура» предложено Маннингом (Manning, R.E. Computational Aids for Kinematic Viscosity Conversions from 100 and 210°F to 40 and 100°C. Journal of Testing and Evaluation. Vol. 2, No. 6, pp. 522-528. 1974):
Log10(log10(ν+γ+f(ν)))=b0-b1*log10(T)γ+f(ν)=0,7+exp(-l,47 - l,84ν - 0,5ν2),
где b0, b1, γ - эмпирические константы, t - температура, °C,
T - температура, К (кельвин) или Ra (градус Ранкина), η, η0, μ - абсолютная (динамическая) вязкость, мПас (сП), ν - кинематическая вязкость, мм2/с (сСт).
Недостатком данного способа для температурно-вязкостной кривой является их сложность. В большинстве приведенных уравнений используются выражения log-log, которые в ряде случаев приводят к возникновению нерешаемого двойного логарифма. Другим недостатком является тот факт, что каждое уравнение хорошо описывает поведение жидкости лишь в ограниченном температурном диапазоне.
Существует способ определения динамической и кинематической вязкости, некоторых других физико-химических характеристик жидких топлив, а также прибор для его осуществления (US2014/0250983 А1 опубл. 11.09.2014 г.). Способ основан на накоплении экспериментальных данных о вязкости при одновременном снижении температуры. После получения необходимого количества измерений «вязкость-температура» проводится их аппроксимация методом наименьших квадратов для более низких температур.
Недостатком данного способа является его неприменимость к более вязким нефтепродуктам, чем авиационное топливо и/или керосин.
Известен способ и устройство для определения низкотемпературной вязкости, фильтруемости и загрязненности нефтепродуктов (патент РФ 2473882, опубл. 27.01.2013 г.), взятый нами за прототип. Способ основан на измерении времени заполнения определенного объема нефтепродуктом, поступающим по трубке под действием разрежения. При определении низкотемпературной вязкости нефтепродуктов и прокачиваемости измеряют время заполнения трубки устройства.
Недостатком известного способа является использование криостатического оборудования, построение графика зависимости вязкости от температуры для каждой исследуемой жидкости и длительное время анализа.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением - создание простого, быстрого в осуществлении, универсального способа определения низкотемпературной вязкости нефтепродуктов, охлаждающих и технических жидкостей.
Технический результат от использования изобретения заключается в сокращении времени осуществления, в упрощении и в расширении вязкостного диапазона способа определения низкотемпературной вязкости нефтепродуктов, охлаждающих и технических жидкостей.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения низкотемпературной вязкости нефтепродуктов, охлаждающих и технических жидкостей, включающем предварительную серию измерений по определению вязкости при постепенном снижении температуры, построение графика зависимости вязкости от температуры, определение низкотемпературной вязкости жидкости при температуре окружающей среды, график зависимости вязкости от температуры строят для стандартной жидкости для последующего определения по нему низкотемпературной вязкости исследуемых жидкостей отдельным подбором полиномов в различных температурных интервалах, без использования низкотемпературного оборудования.
Для построения температурно-вязкостной кривой для масел в качестве стандартной жидкости используют масло МС-8П.
Для построения температурно-вязкостной кривой для охлаждающих и технических жидкостей в качестве стандартной жидкости используют диэтиленгликоль.
В качестве пояснения приводим следующее.
Выбор стандартных жидкостей обусловлен стабильностью их температурно-вязкостных характеристик в интервале температур от минус 40°С до 100°С.
Проверка правильности расчетной модели включает сравнение значений вязкости для нефтяного масла М-14 В2, полученных: 1) непосредственным измерением времени истечения исследуемого масла в вискозиметре по методике ГОСТ 33-2016 и 2) полученных расчетным методом в одинаковом температурном диапазоне. Результаты сравнения приведены в Таблице 2.
Способ осуществляется следующим образом.
Для стандартных жидкостей проводят серию измерений вязкости по ГОСТ 33-2016 «Нефть и нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической и динамической вязкости» при постоянном снижении температуры. Стандартной жидкостью для масел выбрано турбинное масло МС-8П по ГОСТ Р 55775 - 2013 «Масло авиационное МС-8П. Технические условия». Стандартной жидкостью для исследования охлаждающих и технических жидкостей является диэтиленгликоль (ДЭГ) по ГОСТ 10136-77 «Диэтиленгликоль. Технические условия» для определения вязкости охлаждающих и технических жидкостей. По полученным результатам строят температурно-вязкостные кривые для нескольких температурных диапазонов.
На Фиг. 1-5 представлены температурно-вязкостные кривые масла МС-8П и диэтиленгликоля, полученные экспериментально в соответствии с ГОСТ 33-2016 путем измерения кинематической вязкости с использованием термостата (положительные температуры) и криостата (отрицательные температуры) в 5 интервалах температур. Температурно-вязкостную кривую разбивают на 5 участков (Фиг. 1-5), в каждом из которых осуществляют сглаживание методом наименьших квадратов экспериментально полученных величин кинематической вязкости полиномами второй степени с коэффициентами регрессии 0,999-1,0. Использование метода наименьших квадратов может быть реализовано с помощью любого программного обеспечения, способного обеспечить выполнение данного вида математической обработки.
На фигурах приведены температурно-вязкостные кривые и наименования изображения на них:
Фиг. 1 - Температурно-вязкостные кривые масла МС-8П и диэтиленгликоля в интервале температур от 60°С до 100°С.
Фиг. 2 - Температурно-вязкостные кривые масла МС-8П и диэтиленгликоля в интервале температур от 25°С до 50°С.
Фиг. 3 - Температурно-вязкостные кривые масла МС-8П и диэтиленгликоля в интервале температур от 10°С до 25°С.
Фиг. 4 - Температурно-вязкостные кривые масла МС-8П и диэтиленгликоля в интервале температур от минус 10°С до 5°С.
Фиг. 5 - Температурно-вязкостные кривые масла МС-8П и диэтиленгликоля в интервале температур от минус 30°С до минус 15°С.
Определяют температурный диапазон, которому соответствует полученное значение кинематической вязкости исследуемой жидкости. В соответствии с ГОСТ 33-2016 «Нефть и нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости» определяют кинематическую вязкость исследуемой жидкости при любых двух положительных температурах с использованием любого жидкостного термостата.
По уравнениям аппроксимирующих кривых для данных температурных интервалов определяют точные значения температуры, при которых стандартная жидкость имеет вязкость исследуемой пробы.
Рассчитывают величины вязкостей для стандартной жидкости (ΔТст), для исследуемой жидкости (ΔT) и коэффициент k по следующим уравнениям (1) - (3):
По уравнению (4) рассчитывают значение температуры (T0,ст), при которой вязкость стандартной жидкости равна вязкости исследуемой жидкости при выбранной температуре (Т0,ж):
Определяют температурный интервал температурно-вязкостной кривой стандартной жидкости, в котором находится рассчитанное значение Т0,ст и по уравнению аппроксимирующей кривой для данного интервала (Фиг. 1-5) рассчитывают искомое значение вязкости исследуемой жидкости.
Пример 1.
Необходимо рассчитать вязкость масла М-14 В2 при Т=0°С (Т0,ж). М-14 В2 - это моторное масло, предназначенное для смазывания двух- и четырехтактных тепловозных, судовых и стационарных дизельных двигателей при их эксплуатации на дистиллятных дизельных топливах с содержанием серы до 0,5% масс., а также двигателей карьерных автосамосвалов.
Измеряют кинематическую вязкость исследуемого масла М-14 В2 при температуре 100°С (Т1,ж) и Т=70°С (Т2,ж). Выбор двух положительных исходных температур не ограничивается во всем интервале температур от Т=0°С до Т=100°С.
Значения кинематической вязкости по ГОСТ 33-2016 для масла М-14 В2 при указанных температурах составили:
ν1=13,4 см2/с при температуре Т1,ж,
ν2=32,4 см2/с при температуре Т2,ж.
Значение ν2=32,4 см2/с попадает в температурный интервал от 25°С до 50°С (Фиг. 2), а значение ν1=13,4 см2/с - интервал температуры от 10°С до 22,5°С (Фиг. 3). По уравнениям аппроксимирующих кривых для данных температурных интервалов определяют точные значения температуры, при которых стандартная жидкость имеет вязкость ν1,ст=13,4 см2/с и ν2,ст=32,4 см2/с, это температуры T1,ст=35,0 и Т2,ст=13,9°С, соответственно.
Рассчитывают величину ΔТст для стандартной жидкости, ΔT для исследуемой жидкости и коэффициент k по формулам (1) - (3):
ΔТст=35,0°С - 13,9°С=21,1°С,
ΔТ=100°С-70°С=30°С,
k=ΔТ/ΔТст=30/21,1=1,4205. По уравнению (4) рассчитывают значение температуры Т0,ст, при которой вязкость стандартной жидкости равна вязкости исследуемой жидкости при выбранной температуре (0°С):
Т0,ст=[(0°С - 100°С)+1,4205⋅35,0°С]/1,4205=-35,4°С
Затем определяют температурный интервал температурно-вязкостной кривой стандартной жидкости, в котором находится рассчитанное значение Т0,ст и по уравнению аппроксимирующей кривой для данного интервала рассчитывают искомое значение вязкости проверяемой жидкости (Фиг. 5). Вязкость исследуемого масла М-14 В2 при Т=0°С равна вязкости масла МС-8П при T=минус 35,4°С и составляет ν=1375,06 см2/с.
Затрачиваемое время на расчет кинематической вязкости составляет от 3 до 6 минут, в то время как экспериментальное определение низкотемпературной вязкости нефтепродуктов, охлаждающих, и технических жидкостей занимает не менее двух часов (выход криостата или аналогичного прибора на необходимый температурный режим, термостатирование пробы, проведение не менее двух сходящихся измерений).
Пример 2
Необходимо рассчитать вязкость масла ТП-22 с (марка 1), предназначенного для смазывания подшипников и вспомогательных механизмов высокооборотных турбин, при температуре 15°С (T0,ж).
Измеряют кинематическую вязкость исследуемого масла ТП-22 с при Т=100°С (Т1,ж) и при Т=70°С (Т2,ж). Выбор двух положительных исходных температур не ограничивается во всем интервале температур от Т=0°С до Т=100°С.
Значения кинематической вязкости по ГОСТ 33-2016 для масла ТП-22 с при указанных температурах составили:
ν1=5,07 см2/с при температуре T1,ж,
ν2=10,5 см2/с при температуре T2,ж.
Значение ν1=5,07 см2/с попадает в температурный интервал от 60°С до 100°С (Фиг. 1), а значение ν2=10,5 см2/с - интервал температур от 25°С до 50°С (Фиг. 2). По уравнениям аппроксимирующих кривых для данных температурных интервалов определяют точные значения температуры, при которых стандартная жидкость имеет вязкость ν1,ст=5,07 см2/с и ν2,ст=10,5 см2/с, это температуры T1,ст=68,0°С и Т2,ст=41,81°С, соответственно.
Рассчитывают величины температур для стандартной жидкости (ΔТст), для исследуемой жидкости (ΔT) и коэффициент k по уравнениям (1) - (3):
ΔТст=68,0°С - 41,81°С=26,19°С,
ΔТ=100°С-°С 70=30°С,
k=ΔТ/ΔТст=30/26,19=1,1454.
По уравнению (4) рассчитывают значение температуры T0,ст, при которой вязкость стандартной жидкости равна вязкости исследуемой жидкости при выбранной температуре (0°С):
Т0,ст=[(Т0,ж-Т1,ж)+k*Т1,ст]/k=[(15-100)+1,1454*68,0/1,1454=-6,21°С
Затем определяют температурный интервал температурно-вязкостной кривой стандартной жидкости, в котором находится рассчитанное значение Т0,ст и по уравнению аппроксимирующей кривой для данного интервала рассчитывают искомое значение вязкости проверяемой жидкости (Фиг. 4). Расчетная вязкость исследуемого масла ТП-22 с (марка 1) при Т=15°С равна вязкости масла МС-8П при Т=-6.21 □ и составляет ν=110,48 см2/с.
Экспериментально определенное значение вязкости масла ТП-22 с (марка 1) по ГОСТ 33-2016 при Т=15°С составляет ν=111,36 см2/с; относительная погрешность определения составляет δ=0,79%.
Пример 3
Необходимо рассчитать вязкость масла ТП-22 с (марка 1), предназначенного для смазывания подшипников и вспомогательных механизмов высокооборотных турбин при T0,ж=минус 10°С.
Измеряют кинематическую вязкость исследуемого масла ТП-22 с при Т=100°С (Т1,ж) и Т=70°С (Т2,ж). Выбор двух положительных исходных температур не ограничивается во всем интервале температур от Т=0°С до Т=100°С.
Значения кинематической вязкости по ГОСТ 33-2016 для масла ТП-22 с при указанных температурах составили:
ν1=5,07 см2/с при температуре Т1,ж,
ν2=10,5 см2/с при температуре Т2,ж.
Значение ν1=5,07 см2/с попадает в температурный интервал от 60°С до 100°С (Фиг. 1), а значение ν2=10,5 см2/с - интервал температур от 25°С до 50°С (Фиг. 2). По уравнениям аппроксимирующих кривых для данных температурных интервалов определяют точные значения температуры, при которых стандартная жидкость имеет вязкость ν1,ст=5,07 см2/с и ν2,ст=10,5 см2/с, это температуры T1,ст=68,0°С и T2,ст=41,81°С, соответственно.
Рассчитывают величины ΔТст для стандартной жидкости, ΔT для исследуемой жидкости и коэффициент k по уравнениям (1) - (3):
ΔТст=68,0°С - 41,81°С=26,19°С,
ΔТ=100°С - 70°С=30°С,
k=ΔT/ΔТст=30/26,19=1,1454.
По уравнению (4) рассчитывают значение температуры Т0,ст, при которой вязкость стандартной жидкости равна вязкости исследуемой жидкости при выбранной температуре °С:
Т0,ст=[(Т0,ж-Т1,ж)+k*T1,ст]/k=[((-10)-100)+1,1454*68,0/1,1454=-28,03°С.
Затем определяют температурный интервал температурно-вязкостной кривой стандартной жидкости, в котором находится рассчитанное значение Т0,ст и по уравнению аппроксимирующей кривой для данного интервала рассчитывают искомое значение вязкости проверяемой жидкости (Фиг. 5). Расчетная вязкость исследуемого масла ТП-22 с (марка 1) при Т=минус 10°С равна вязкости масла МС-8П при Т=минус 28,03°С и составляет ν=727,30 см2/с.
Экспериментально определенное значение вязкости масла ТП-22 с (марка 1) по ГОСТ 33-2016 при T=минус 10°С составляет ν=772.14 см2/с; относительная погрешность определения составляет δ=5,80%.
Пример 4
Необходимо рассчитать вязкость масла Лукойл Торнадо GT, предназначенного для эксплуатации в системах смазки газотурбинных двигателей газотурбинных установок, используемых в качестве приводов газоперекачивающих агрегатов (ГПА), генераторов электростанций и других энергетических установок, при Т=минус 10°С (T0,ж).
Измеряют кинематическую вязкость исследуемого масла Лукойл Торнадо GT при T=70°С (T1,ж) и Т=40°С (T2,ж). Выбор двух положительных исходных температур не ограничивается во всем интервале температур от Т=0°С до Т=100°С.
Значения кинематической вязкости по ГОСТ 33-2016 для масла Лукойл Торнадо GT при указанных температурах составили:
ν1=5,04 см2/с при температуре T1,ж,
ν2=11,44 см2/с при температуре T2,ж.
Значение ν2=5,04 см2/с попадает в температурный интервал от 60°С до 100°С (Фиг. 1), а значение ν1=11,44 см2/с в температурный интервал от 25°С до 50°С (Фиг. 2). По уравнениям аппроксимирующих кривых для данных температурных интервалов определяют точные значения температуры, при которых стандартная жидкость имеет вязкость ν1,ст=5,04 см2/с и ν2,ст=11,44 см2/с, это температуры T1,ст=68,30°С и Т2,ст=39,36°С, соответственно.
Рассчитывают величины ΔТст для стандартной жидкости, ΔТ для исследуемой жидкости и коэффициент k по уравнениям (1) - (3): ΔТст=68,30°С-39,36°С=28,94°С, ΔT=70°С-40°С=30°С, k=ΔТ/ΔТст=30°С/28.94°С=1,037.
По уравнению (4) рассчитывают значение температуры Т0,ст, при которой вязкость стандартной жидкости равна вязкости исследуемой жидкости при выбранной температуре (0°С):
Т0,ст=[(Т0,ж-Т1,ж)+k*T1,ст]/k=[((-10)-70)+1,037*68,30/1,037=-8,87°С
Затем определяют температурный интервал температурно-вязкостной кривой стандартной жидкости, в котором находится рассчитанное значение T0,ст и по уравнению аппроксимирующей кривой для данного интервала рассчитывают искомое значение вязкости проверяемой жидкости (Фиг. 4). Расчетная вязкость исследуемого масла Лукойл Торнадо GT при Т=минус 10°С равна вязкости масла МС-8П при Т=минус 8,87°С и составляет ν=133,48 см2/с.
Экспериментально определенное значение вязкости масла Лукойл Торнадо GT по ГОСТ 33-2016 при Т=минус 10°С составляет ν=143,61 см2/с, относительная погрешность определения составляет δ=7,44%.
Пример 5
Необходимо рассчитать вязкость масла Лукойл Торнадо GT, предназначенное для эксплуатации в системах смазки газотурбинных двигателей газотурбинных установок, используемых в качестве приводов газоперекачивающих агрегатов (ГПА), генераторов электростанций и других энергетических установок, при Т=минус 25°С (Т0,ж).
Измеряют кинематическую вязкость исследуемого масла ТП-22 с, например, при Т=70°С (T1,ж) и Т=40°С (T2,ж). Выбор двух положительных исходных температур не ограничивается во всем интервале температур от Т=0°С до Т=100°С.
Значения кинематической вязкости по ГОСТ 33-2016 для масла ТП-22 с при указанных температурах составили:
ν1=5,04 см2/с при температуре Т1,ж,
ν2=11,44 см2/с при температуре Т2,ж.
Значение ν1=5,04 см2/с попадает в температурный интервал от 60°С до 100°С (Фиг. 1), а значение ν2=11,44 см2/с - интервал от T=25°С до T=50°С (Фиг. 2). По уравнениям аппроксимирующих кривых для данных температурных интервалов определяют точные значения температуры, при которых стандартная жидкость имеет вязкость ν1,ст=5,04 см2/с и ν2,ст=11,44 см2/с, это температуры T1,ст=68,30°С и Т2,ст=39,36°С, соответственно.
Рассчитывают величины ΔТст для стандартной жидкости, ΔT для исследуемой жидкости и коэффициент k по уравнениям (1) - (3):
ΔТст=68,30°С-39,36°С=28,94°С,
ΔТ=70°С-40°С=30°С,
k=ΔТ/ΔТст=30/28,94=1,037.
По уравнению (4) рассчитывают значение температуры T0,ст, при которой вязкость стандартной жидкости равна вязкости исследуемой жидкости при выбранной температуре (0°С):
Т0,ст=[(Т0,ж-Т1,ж)+k*T1,ст]/k=[((-25)-70)+1,037⋅68,30/1,037=-23,34°С
Затем определяют температурный интервал температурно-вязкостной кривой стандартной жидкости, в котором находится рассчитанное значение T0,ст и по уравнению аппроксимирующей кривой для данного интервала рассчитывают искомое значение вязкости проверяемой жидкости (Фиг. 5). Расчетная вязкость исследуемого масла Лукойл Торнадо GT при минус 25°С равна вязкости масла МС-8П при минус 23,34°С и составляет ν=450,24 см2/с.
Экспериментально определенное значение вязкости масла Лукойл Торнадо GT по ГОСТ 33-2016 при минус 25°С составляет ν=509,19 см2/с; относительная погрешность определения составляет δ=11,57%.
Пример 6
Необходимо рассчитать вязкость охлаждающей жидкости на основе этиленгликоля при Т=минус 20°С (Т0,ж). Охлаждающая жидкость представляет собой водный раствор, содержащий 52% (объемных) этиленгликоля.
Измеряют кинематическую вязкость исследуемой охлаждающей жидкости, например, при Т=0°С (T1,ж) и Т=20°С (T2,ж). Выбор двух положительных исходных температур не ограничивается во всем интервале температур от 0°С до 100°С.
Значения кинематической вязкости по ГОСТ 33-2016 для этиленгликоля при указанных температурах составили:
ν1=9,50 см2/с при температуре Т1,ж,
ν2=4,50 см2/с при температуре T2,ж.
Значение ν2=4,50 см2/с попадает в температурный интервал от 60°С до 100°С (Фиг. 1), а значение ν1=9,50 см2/с - интервал T=(25-50)°С (Фиг. 2). По уравнениям аппроксимирующих кривых для данных температурных интервалов определяют точные значения температуры, при которых стандартная жидкость имеет вязкость ν1,ст=9,50 см2/с и ν2,ст=4,50 см2/с, это температуры T1,ст=76,55°С и Т2,ст=49,90°С, соответственно.
Рассчитывают величины ΔТст для стандартной жидкости, ΔT для исследуемой жидкости и коэффициент k по уравнениям (1) - (3):
ΔТст=76,55°С - 49,90°С=26,65°С,
ΔТ=20°С - 0°С=20°С,
k=ΔT/ΔТст=20/26,65=0,7505.
По уравнению (4) рассчитывают значение температуры Т0,ст, при которой вязкость стандартной жидкости равна вязкости исследуемой жидкости при выбранной температуре (0°С):
Т0,ст=[(Т0,ж-Т1,ж)+k*T1,ст]/k=[((-20)-20)+0,7505*76,55]/0,7505=23,25°С
Затем определяют температурный интервал температурно-вязкостной кривой стандартной жидкости, в котором находится рассчитанное значение Т0,ст и по уравнению аппроксимирующей кривой для данного интервала рассчитывают искомое значение вязкости проверяемой жидкости (Фиг. 3). Расчетная вязкость исследуемой охлаждающей жидкости при минус 20°С равна вязкости диэтиленгликоля при 23,25°С и составляет ν=26,98 см2/с.
Экспериментально определенное значение вязкости охлаждающей жидкости на основе диэтиленгликоля по ГОСТ 33-2016 при минус 20°С составляет ν=25,0 см2/с; относительная погрешность определения составляет δ=7,0%.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет осуществить простой за счет применения простых аналитических выражений не выше квадратных уравнений, быстрый в исполнении за счет исключения использования криостатического оборудования и универсальный для широкого вязкостного диапазона исследуемых жидкостей, так как позволяет рассчитывать и контролировать вязкость нефтепродуктов, охлаждающих и технических жидкостей при пониженных температурах при наличии данных о вязкости только при положительных температурах, способ определения низкотемпературной вязкости нефтепродуктов, охлаждающих и технических жидкостей.
Claims (11)
1. Способ определения низкотемпературной вязкости нефтепродуктов, охлаждающих и технических жидкостей, включающий предварительную серию измерений по определению вязкости при постепенном снижении температуры, построение графика зависимости вязкости от температуры, определение низкотемпературной вязкости жидкости при температуре окружающей среды, отличающийся тем, что график зависимости вязкости от температуры строят для стандартной жидкости со стабильностью температурно-вязкостных характеристик в интервале температур от минус 40°С до 100°С, разбивают полученный график на пять участков, на каждом участке осуществляют сглаживание методом наименьших квадратов экспериментально полученных величин кинематической вязкости полиномами второй степени с коэффициентами регрессии 0,999-1,0, по уравнениям аппроксимирующих кривых для данных температурных интервалов определяют точные значения температуры, при которых стандартная жидкость имеет вязкость исследуемой пробы T1,ст, Т2,ст, рассчитывают величину ΔТст:
ΔТст=T1,ст-Т2,ст,
рассчитывают величину ΔТ для исследуемой жидкости:
ΔТ=T1,ж-Т2,ж,
рассчитывают коэффициент k:
k=ΔТ/ΔТст,
рассчитывают значение температуры, при которой вязкость стандартной жидкости равна вязкости исследуемой жидкости при выбранной температуре:
Т0,ст=[(Т0,ж-Т1,ж)+k⋅T1,ст]/k,
определяют температурный интервал температурно-вязкостной кривой стандартной жидкости, в котором находится рассчитанное значение T0,ст, и по уравнению аппроксимирующей кривой для данного интервала рассчитывают искомое значение вязкости исследуемой жидкости.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для построения температурно-вязкостной кривой для масел в качестве стандартной жидкости используют масло МС-8П.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для построения температурно-вязкостной кривой для охлаждающих и технических жидкостей в качестве стандартной жидкости используют диэтиленгликоль.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2780261C1 true RU2780261C1 (ru) | 2022-09-21 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1442879A1 (ru) * | 1987-06-04 | 1988-12-07 | Предприятие П/Я А-7850 | Способ определени свойств упругой деформации нефтепродуктов |
SU1631361A1 (ru) * | 1988-08-23 | 1991-02-28 | Предприятие П/Я А-7850 | Способ определени агрегативной устойчивости нефтепродуктов |
RU2473882C1 (ru) * | 2011-05-20 | 2013-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Химмотолог" | Способ и устройство для определения низкотемпературной вязкости, фильтруемости и загрязненности нефтепродуктов |
US9335242B2 (en) * | 2013-03-07 | 2016-05-10 | Cambridge Viscosity, Inc. | Viscosity measurement of liquids at subambient temperatures |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1442879A1 (ru) * | 1987-06-04 | 1988-12-07 | Предприятие П/Я А-7850 | Способ определени свойств упругой деформации нефтепродуктов |
SU1631361A1 (ru) * | 1988-08-23 | 1991-02-28 | Предприятие П/Я А-7850 | Способ определени агрегативной устойчивости нефтепродуктов |
RU2473882C1 (ru) * | 2011-05-20 | 2013-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Химмотолог" | Способ и устройство для определения низкотемпературной вязкости, фильтруемости и загрязненности нефтепродуктов |
US9335242B2 (en) * | 2013-03-07 | 2016-05-10 | Cambridge Viscosity, Inc. | Viscosity measurement of liquids at subambient temperatures |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jacobson | Rheology and elastohydrodynamic lubrication | |
Schmidt et al. | New experimental data and reference models for the viscosity and density of squalane | |
Bradbury et al. | Viscosity and Density of Lubricating Oils from 0 to 150,000 Psig and 32 to 425 F | |
RU2780261C1 (ru) | Способ определения низкотемпературной вязкости нефтепродуктов, охлаждающих и технических жидкостей | |
Ghannam et al. | The flow behavior of raw Jojoba oil in comparison with some traditional lube oils | |
Onyeji et al. | The effect of additives on the viscosity index of lubricating oil (engine oil) | |
Devlin et al. | Critical oil physical properties that control the fuel economy performance of general motors vehicles | |
Sahin-Dinc et al. | Free volume vacancy behaviour and dynamic viscosity of diesel fuels with additives at elevated temperature and pressure: thermo-occupancy function | |
Sadinski | The Pressure and Temperature Dependency of Relative Volume, Low Shear Viscosity, and Non-Newtonian High Shear Viscosity in SAE AS5780 HPC, MIL-PRF-23699 HTS, and DOD-PRF-85734 Lubricants | |
Lohner et al. | Limiting shear stress formulation for TEHL simulation | |
AlMulla et al. | Estimating the kinematic viscosity of petroleum fractions | |
Sadinski | The High Pressure Rheological Response of SAE as 5780 HPC, MIL-PRF-23699 HTS, and DOD-PRF-85734 Lubricants | |
Henderson | | Flow Properties and Shear Stability | |
Alexander et al. | Temporary viscosity loss in shear stability testing | |
RU2741392C1 (ru) | Способ оценки стабильности низкотемпературной прокачиваемости флотского мазута | |
Busetto et al. | Temporary viscosity loss of engine oils | |
Rein et al. | Development of a high shear rate capillary viscometer for engine oils | |
Hewson et al. | High shear rate viscosity of engine oils | |
Robertson | Types and Properties of Lubricants | |
Lee et al. | Measurement and Analysis of High-Shear Viscosities of Polymer-Containing Lubricants | |
Lin et al. | Assessment of the Properties of Internal Combustion Engine Lubricants Using an Onboard Sensor. | |
Kovalsky et al. | Results of the study of the influence of oxidative processes on the viscosity-temperature characteristics of mineral motor oils | |
George et al. | Understanding soot mediated oil thickening through designed experimentation part 3: an improved approach to drain oil viscosity measurements-rotational rheology | |
Graham et al. | Determination of the viscosity-shear behavior of polymer containing fluids using a single pass, high-shear capillary viscometer | |
Chybowski et al. | Modeling of Selected Parameters of Used Lubricating Oil Diluted with Diesel Oil Using the Characteristics of Fresh Lubricating Oil |