Klampumas yra skysčio pasipriešinimo tekėjimui matas. Tai viena iš svarbiausių skysčių savybių ir atlieka svarbų vaidmenį naftos pramonėje.
Žalios naftos klampumas turi įtakos mūsų gebėjimui ją išpumpuoti iš žemės; kuro klampumas ir lakumas turi įtakos tai, kaip lengvai jis purškiamas degalų purkštukuose; o tepalo klampumas turi įtakos jo gebėjimui apsaugoti variklį.
Tai svarbi matavimo charakteristika maisto, dažų, polimerinių dangų ir kitose pramonės šakose, kur konvekcinis srautas yra kritinė produkto ar naudojimo charakteristika.
Nedideli klampumo pokyčiai gali turėti didžiulę įtaką naftos skysčių savybėms. Kinematinės klampos matavimo svarba paskatino naftos pramonę sukurti tikslų metodą, pirmą kartą paskelbtą 1937 m., ASTM D445, Skaidrių ir nepermatomų skysčių kinematinės klampos bandymo metodą.
Sąvoka „kinematika“ paprasčiausiai reiškia, kad matavimai atliekami skysčiui tekant veikiant gravitacijai. Jis nustatomas išmatuojant laiką, kurio reikia skysčio tūriui gravitacijos būdu tekėti per kalibruotą stiklinį kapiliarinį viskozimetrą.
Nors tai skamba paprastai, pasiekti aukšto tikslumo ir tikslumo, kurio reikalauja pramonė, yra labai sudėtinga užduotis. Yra daug veiksnių, turinčių įtakos šio tyrimo metodo tikslumui.
Ekonominiu požiūriu vieno procento produkto klampumo paklaida, dėl kurios koreguojamas mišinys, gali lengvai pridėti centą už galoną prie produkto kainos. Didelis tepalų gamintojas dėl to gali prarasti 1 mln. USD ar daugiau pajamų per metus.
temperatūros
Kaip sakoma: „Svarbiausias veiksnys, turintis įtakos namo vertei, yra vieta, vieta, vieta“. Kalbant apie klampumo matavimus, „svarbiausias veiksnys, turintis įtakos klampumo matavimų kokybei, yra temperatūra, temperatūra, temperatūra“.
Temperatūros kontrolė yra svarbiausias parametras norint gauti tikslius ir tikslius kinematinės klampos matavimus. Tai ypač pasakytina apie naftos produktus, nes jų klampos kitimo greitis temperatūros vienetui yra žymiai didesnis nei kitų produktų.
Todėl nedideli temperatūros pokyčiai gali turėti didelės įtakos skysčio klampumui. Dažniausiai matuojamos 40 laipsnių ir 100 laipsnių vonios temperatūros turi būti kontroliuojamos +/- 0,02 laipsnio ribose. Tai labai ankštas langas, todėl norint pasiekti šią kontrolę reikia labai atsargiai.
Yra daug veiksnių, turinčių įtakos temperatūrai:
termometras. Matuojant klampumą turi būti naudojamas nurodytas termometras ar kitas temperatūros jutiklis, kurio tikslumas yra ir atitinkantis tyrimo metodo reikalavimus.
Nuskaityti termometrą tiksliai iki 0,01 laipsnio gali būti sunku, todėl rekomenduojama naudoti padidinamąjį stiklą. Termometras turi būti panardintas į vonią iki reikiamo gylio. Bent kartą per metus turi būti kalibruojamas iki +/- 0,02 laipsnio. Be to, kas šešis mėnesius reikia nustatyti termometro užšalimo tašką ir taikyti pataisos koeficientą.
Termometro kalibravimo procedūra yra sudėtinga ir aprašyta ASTM E77, termometrų tikrinimo ir patikros bandymo metodai. Kadangi temperatūros kontrolė yra toks svarbus parametras, vienai voniai rekomenduojama naudoti du termometrus.
Vonios temperatūra yra vienoda ir stabili. Kiti svarbūs parametrai yra vonios temperatūros vienodumas ir stabilumas. Per visą viskozimetro ilgį turi būti palaikoma tinkama temperatūra. Naudojamo cirkuliacinio siurblio tipas, vonios skysčio amžius ir vonios skysčio klampumas turi įtakos temperatūros vienodumui.
Cirkuliacinio siurblio ir vonios skysčio klampumas turi būti subalansuotas, kad visoje vonioje būtų vienoda temperatūra. Vonios skysčius reikia visiškai pakeisti prieš pradedant keisti spalvą, nes spalvos pakitimas dažniausiai rodo, kad skystis oksidavosi ir gali padidėti klampumas.
Vonia neturėtų būti arti ventiliacijos angų, pavyzdžiui, garų gaubte, nes dėl to dažnai vonioje susidaro per dideli temperatūros gradientai. Jei į bandymo vonią pridedamas antras viskozimetras, o matavimams naudojamas kitas gretimas viskozimetras, temperatūros stabilumas bus neigiamas.
apšvietimas. Vonioje esantis mėginys mėgintuvėlyje turi būti pakankamai apšviestas, kad būtų užtikrintas nuoseklus vizualinis menisko patikrinimas visoje laiko juostoje. Svarbu pažymėti, kad šis apšvietimas neturi įtakos vonios temperatūros kontrolei ir stabilumui.
Į šiuos temperatūros reikalavimus nereikėtų žiūrėti lengvabūdiškai, nes nedideli temperatūros pokyčiai gali sukelti didelius kai kurių rūšių naftos produktų klampumo pokyčius.
Viskozimetras
Visų viskozimetrų statybai reikalingas visiškai atkaitintas mažai besiplečiantis borosilikatinis stiklas. Renkantis viskozimetro dydį, reikalingą mėginio analizei, reikia atsižvelgti į daugybę veiksnių. Pirmiausia viskozimetras turi būti sukalibruotas, kad būtų galima apskaičiuoti klampumą.
Ši procedūra aprašyta ASTM D446, Stiklinio kapiliarinio kinematinio viskozimetro specifikacijos ir naudojimo instrukcijos. Klampumo standartai naudojami viskozimetro konstantoms nustatyti. Nors konstantai gauti pakanka vieno etalono, naudojant du etalonus, apimančius kapiliarinį diapazoną, bus gauta patikimesnė kalibravimo konstanta.
Klampumo standartai turi galiojimo datą ir neturėtų būti naudojami pasibaigus šiai datai. Galima įsigyti kalibruotą viskozimetrą, kuris turi pastovią atitinkamoje temperatūroje. Kadangi kai kurių tipų viskozimetrų viskozimetro konstanta kinta priklausomai nuo temperatūros, svarbu apskaičiuoti viskozimetro konstantą analizuojamo mėginio temperatūrai. Viskoziometro konstantos turi būti tikrinamos bent kartą per metus.
Viskozimetras turi būti tokio dydžio, kad tekėjimo laikas rankiniam nustatymui būtų bent 200 sekundžių; kitu atveju akių ir rankų koordinacija bus svarbus veiksnys. Operatorius laukia, kol skysčio meniskas praeis per laiko liniją, ir matuoja srauto laiką naudodamas laikrodį arba chronometrą. Norint pašalinti galimus operatoriaus pokyčius, reikalingas ilgesnis nei 200 sekundžių srauto laikas.
Akivaizdu, kad analizei reikia naudoti švarų viskozimetro vamzdelį, bet ką tiksliai reiškia „švarus“? Vamzdelyje neturi būti dulkių ar kitų dalelių, o skystis turi aiškiai sudrėkinti stiklo paviršių.
Paprastai pakanka kelis kartus nuplauti mėginio tirpikliu, pvz., pirminiu benzinu, po to sausu tirpikliu, pvz., acetonu, ir tada praplauti sausomis, be dulkių dujomis, tokiomis kaip oras arba azotas. Tirpiklis taip pat turi išdžiūti nepalikdamas jokių likučių. Tai ypač aktualu, jei naudojami komerciniai arba naudingi tirpikliai.
Ankstesnių mėginių likučius, padengtus viskozimetro viduje, galima pašalinti chromo rūgšties 1 valymo tirpalu arba stipriai oksiduojančiu valymo tirpalu, kuriame nėra chromo. 2
Niekada nenaudokite šarminių skystų valiklių ar jokių valymo tirpalų, kurių pH didesnis nei 8.{1}}, nes jie iš tikrųjų pakeis kapiliaro dydį, ištirpindami stiklo sieneles ir taip pakeisdami kalibravimo konstantas.
Tokio tipo skysčiai dažniausiai randami analizės laboratorijose ir gali būti naudojami kitoms reikmėms, tačiau jei jie naudojami mėgintuvėliams valyti, juos reikės iš naujo kalibruoti. Kitas būdas žymiai pakeisti mažiausio dydžio viskozimetro kalibravimo konstantą – mėgintuvėlį per naktį pamerkti į verdantį vandenį. Vamzdis gali būti švarus, bet prieš naudojant jį reikės iš naujo sukalibruoti.
Prieš naudojimą vamzdis taip pat turi būti sausas. Rekomenduojama naudoti sausą, nedulkėtą orą arba azotą.
Pakabinamas pastovios temperatūros vonioje, vamzdis turi būti nurodytoje vertikalioje padėtyje, be vibracijos ir nurodytame panardinimo gylyje. Laikykitės gamintojo nurodymų ir bandymo metodo nurodymų.
laiko matavimo prietaisas
Laiko matavimo įtaiso tikslumas turi būti +/- 0.07 % nuskaitymo ir turi gebėti nuskaityti 2, 000 sekundės arba 0,1 sekundės skyros diapazone vienai daliai 200 sekundžių srauto trukmei. Naudojant elektroninius laiko matavimo prietaisus reikia būti atsargiems, nes kintamoji srovė gali nesuteikti reikiamo tikslumo.
Mėginių apdorojimas
Jei matomos dalelės, reikia paimti filtruotą mėginį. Tai ypač svarbu analizuojant panaudotą aliejų. Kadangi mėginyje neturi būti oro, jam turėtų būti leista sukietėti, kad išsisklaidytų įtrauktas oras, jei toks yra. Kaip koroziniai valymo skysčiai pakeis kalibravimo konstantas, taip pat ėsdantys (aukšto pH) mėginiai.
Didėjant mėginio pH, konstantos pokytis didėja greičiau. Kuo mažesnis kapiliaras, tuo greitesni nuolatiniai pokyčiai. Išanalizavus šarminį mėginį, gali prireikti iš naujo kalibruoti mėgintuvėlį, nors labai šarminių mėginių paprastai nerandama naftos pramonėje.
Mėginiai turi būti subalansuoti esant reikiamai bandymo temperatūrai. Tai gali užtrukti iki 30 minučių, kai kurios medžiagos gali užtrukti ilgiau.
Kiekvienam mėginiui reikia išmatuoti du srauto trukmę. Jei du kinematinės klampos nustatymai, apskaičiuoti pagal srauto trukmės matavimus, atitinka nurodytas bandomojo ėminio tipo išmatuojamumo ribas, turi būti nurodytas dviejų nustatymų vidurkis.
Jei neatitikimai nustatomi du kartus nurodytame apibrėžimo diapazone, ištyrus ir pašalinus galimas priežastis, matavimas turi būti kartojamas. Dėl to gali būti kaltas nešvarus viskozimetras, netinkama vonios temperatūra arba pusiausvyros laikas.
Automatinis viskozimetras
Automatizuoti viskozimetrai buvo naudojami naftos pramonėje daugiau nei 30 metų, siekiant nustatyti kinematinį klampumą D445. Jie imituoja rankinės įrangos fizines sąlygas, operacijas ar procesus ir turi atitikti metodu nurodytą tikslumą.
Visi reikalavimai, išskyrus vieną iš pirmiau nurodytų reikalavimų, vienodai taikomi automatizuotiems prietaisams. Automatizuotų prietaisų srauto laiko reikalavimai, viršijantys 200 sekundžių, kartą buvo sušvelninti. ASTM D02.07 Srauto charakteristikų pakomitetis, atsakingas už šį bandymo metodą, šiuo metu nustato mažiausią leistiną šių automatinių prietaisų srauto trukmę.
Jei srauto laiko reikalavimas iš tiesų yra sušvelnintas, bus taikomi du papildomi reikalavimai. Pirma, kinematinės klampos apskaičiavimui pagal vamzdžio konstantas ir srauto trukmę gali prireikti papildomo termino – kinematinės energijos pataisos koeficiento. Šis veiksnys atsižvelgia į energiją, naudojamą skysčiui pagreitinti, kai jis teka iš rezervuaro į kapiliarinį vamzdelį.
Jei srautas ilgesnis, ši korekcija yra nereikšminga. Antra, laiko nustatymo įtaisas turi išlaikyti 1 dalį 2000 m. skiriamąją gebą ir aptikimo jautrumą.
QC
Kokybės kontrolės mėginiai turėtų būti naudojami periodiškai, kad būtų galima stebėti matavimo sistemą ir patikrinti, ar rezultatai atitinka bandymo metodo tikslumą.
Turėtų būti naudojamas bet koks mėginys, kurio sudėtis yra panaši į paprastai analizuojamus. ASTM D6299, Standartinė statistinių kokybės užtikrinimo metodų taikymo praktika analitinės matavimo sistemos veikimui įvertinti, pateikia išsamią informaciją apie kokybės kontrolės sistemas.
apibendrinti
Skaidrių ir nepermatomų skysčių kinematinės klampos tyrimo metodas yra vienas iš svarbiausių bandymų naftos pramonėje. Jis naudojamas nuo 1937 m., tačiau metodas nuolat tobulinamas. Technika atrodo paprasta, tačiau matavimo tikslumui įtakos turi daug veiksnių. Atitikdama visus tyrimo metodo atlikimo reikalavimus, laboratorija galės atitikti arba viršyti nurodytą tikslumą.
Autoriaus užrašai
Chromo rūgštis yra pavojinga sveikatai ir su ja reikia elgtis atsargiai. Jis yra toksiškas, pripažintas kancerogenas, labai ėsdinantis ir potencialiai pavojingas sąlytyje su organinėmis medžiagomis.
Stipriai oksiduojantys valymo tirpalai, kuriuose nėra chromo, taip pat labai ėsdina ir gali būti pavojingi, kai liečiasi su organinėmis medžiagomis.
