石油产品运动粘度的测定

牛顿性流体,黏度是流体的物性，温度对其影响大.与流体的流速没有关系。

管道流速的确定与介质管径有关系。

黏度大流速低，目的是减小管路压降，降低输送能耗。

粘度的定义：
当液体受外力而作层流运动时，(即流体质点运动是有规则的，质点之间互相混杂互不干扰，作层状或流束状运动)在液体分子间存在磨擦阻力，因此液体部带有一定的粘滞性。

粘度即由分子间内磨擦力的大小而决定的。

运动粘度，表示液体在重力作用下流动时内摩擦力的量度，其值为相同温度下液体的动力粘度与其密度之比，以米2/秒表示，习惯用厘斯为单位：1厘斯=10-6米2/秒＝1毫米2/秒。

粘度与化学组成的关系：
油品粘度与它的化学组成密切相关，它反映了油品烃类组成的特性，油品粘度通常随着它的馏程增高而增加。

但同一馏程的馏分，因化学组成的不同，粘度大小也不同，其烷烃粘度<异构烷烃<环烷烃；同一碳数时，烷烃粘度<环烷烃粘度；在单环和双环烃化合物中，环烷、环烷一芳烃的粘度>芳烃粘度，但在三环及三环以上的化合物中，芳烃的粘度确高于环烷烃及环烷一芳烃粘度，而且在环状化合物中随着侧链长度的增加及侧链数目的增加，粘度增加。

润滑油中希望粘度大，而且随着温度的变化，而粘度变化较小的烃类。

所以少环长侧链的烷烃一环烷烃、芳香烃，是润滑油的理想组分。

而多环短侧链的稠环芳烃及胶质是润滑油的非理想组分，应在润滑油精制中除去。

粘度对生产和使用的意义：
◆粘度是评价油品流动性能的指标。

在油品的流动和输送过程中，粘度对流量和压力降的影响很大，因此在工艺设计计算中，粘度是不可缺少的物理参数之一。

◆粘度可决定加工工艺条件，确定馏分的切割范围，及判断润滑油的精制深度。

润滑油精制中，多环短侧链的稠环芳烃及胶质，除去的越多，精制后油品粘度越小。

通常，未经精制的馏分油粘度>经硫酸精制的馏分油粘度>用选择溶剂精制的馏分油粘度。

◆粘度是喷气燃料油的重要指标之一。

因为喷气燃料的粘度对燃料雾化程度影响最大，而燃料油雾化的好坏是决定喷气发动机在不同温度下，所必须的雾化程度，所以在喷气燃料规格标准中，规定了20℃及-40℃时的粘度要求。

◆粘度是柴油的重要性质之一，它可决定柴油在内燃机内雾化及燃烧的情况，粘度过大喷油咀喷出的油滴颗粒大，雾化状态不好，空气混合不充分，燃烧不完全，影响发机功率消耗；粘度过小，易挥发，损失大，同时会影响油泵润滑，增加拉塞磨损。

◆粘度是润滑油最重要的质量指标，若使用过大粘度的润滑油时则会降低发动机的功率，增大燃料的消耗，也容易造成发动机启动困难。

若使用粘度过小的润滑油导致该润滑部位难形成油膜，造成两相磨擦面之间成为“干磨擦”，达不到润滑目的，增大机器的磨耗。

润滑油的牌号大部分在产品标准中，以运动粘度的平均值来划分，如冷冻机油、机械油等以50℃运动粘度的平均厘斯数划分，内燃机润滑油、汽缸油、齿轮油等按100℃运动粘度的平均里斯数划分。

正确选择一定粘度的润滑油，充分发挥润滑油的作用，保证发动机处于稳定可靠的工作状况。

粘度过大，会造成发动机启动困难。

增大燃抖油的消耗，降低发动机功率；若粘度过小，会降低油膜支撑能力，使摩擦面之间不能保持连续的润滑层，增加机件磨损。

粘度的几种测定方法、各自用途及单位：
粘度测定有：动力粘度、运动粘度和条件粘度三种测定方法。

◆动力粘度：ηt是二液体层相距1厘米，其面积各为1(厘米2)相对移动速度为1厘米/秒时所产生的阻力，单位为克/里米·秒。

1克/厘米·秒=1泊。

一般工业上动力粘度单位用泊来表示。

有时也用1/100泊称“里泊”，做为油品动力粘度单位。

动力粘度常用于测定润滑油(如车轴油等)和深色石油产品的低温(0~-60℃)动力粘度，其测定方法是在严格控制温度和不同压力条件下，测定—定体积的试样在已标定常数的毛细管粘度计内流过的时间(t)秒，与毛细管标定常数(C)和平均压力(p)的乘积，单位为泊。

公式：ηt=c·t·p
◆运动粘度：在温度t℃时，运动粘度用符号γ表示，在国际单位制中，运动粘度单位为斯，即每秒平方米(m2/s)，实际测定中常用厘斯，(cst)表示厘斯的单位为每秒平方毫米(即1cst=1mm2/s)。

运动粘度广泛用于测定喷气燃料油、柴油、润滑油等液体石油产品深色石油产品、使用后的润滑油、原油等的粘度，运动粘度的测定采用逆流法。

◆条件粘度：指采用不同的特定粘度计所测得的以条件单位表示的粘度，各国通常用的条件粘度有以下三种：
◎恩氏粘度又叫思格勒(Engler)粘度。

是一定量的试样，在规定温度(如：50℃、80℃、100℃)下，从恩氏粘度计流出200毫升试样所需的时间与蒸馏水在20℃流出相同体积所需要的时间(秒)之比。

温度tº时，恩氏粘度用符号Et表示，恩氏粘度的单位为条件度。

◎赛氏粘度，即赛波特(Sagbolt)粘度。

是一定量的试样，在规定温度(如100ºF、F210ºF或122ºF等)下从赛氏粘度计流出200毫升所需的秒数，以“秒”单位。

赛氏粘度又分为赛氏通用粘度和赛氏重油粘度(或赛氏弗罗(Furol)粘度)两种。

◎雷氏粘度即雷德乌德(Redwood)粘度。

是一定量的试样，在规定温度下，从雷氏度计流出50毫升所需的秒数，以“秒”为单位。

雷氏粘度又分为雷氏1号(Rt表示)和雷氏2号(用RAt表示)两种。

上述三种条件粘度测定法，在欧美各国常用，我国除采用恩氏粘度计测定深色润滑油及残渣油外，其余两种粘度计很少使用。

三种条件粘度表示方法和单位各不相同，但它们之间的关系可通过图表进行换算。

同时恩氏粘度与运动粘度也可换算，这样就方便灵活得多了。

测定不同温度时的粘度，规定试样的流动时间的原因：
在动力粘度及运动粘度测定中，规定γ40、γ50、γ100粘度测定时，试样在毛细管中流动时间为300±180秒；在测定γ20液体燃料油粘度时，试样流动时间可减少到60秒；而在测定0℃及0℃以下高粘度润滑油的粘度时，试样流动时间又可增加到900秒(15分钟)，其主要目的是限制液体在毛细管中流动的速度，保证液体在毛细管内为层流状态，若液体流速过快，超过一定范围，使有规则的层流运动受到破坏，使流体质点交错而又混乱地向前运动变成紊流，这样就不符合层流状态的粘度测定公式，同时流动时间过短，读数也易出现误差，使计算结果偏差太大。

如果液体在毛细管内流动时间过长，速度过慢，由于测定时间内不易保持恒温，往往由于温度的波动，而使测定结果不准。

粘度测定时，试验温度不同，恒温时间也不同：
粘度测定时，试验温度不同，粘度计在恒温浴中恒温时间也不同，例如：试验温度20℃恒温时间为10分钟；试验温度40℃、50℃时，恒温时间15分钟；试验温度100℃，恒温时间为20分钟。

这是因为，与室内温度的温差越大，达到恒温时间越长，在测定粘度时，严格按规定恒温，是保证测定结果准确性的重要因素之一，因为液体石油产品的粘度随温度的升高而减少，随温度的下降而增大，哪怕是极微小的温度波动(超过±0.1℃)也会使粘度测定结果产生较大的偏差，因此在粘度测定中，必须严格按规定时间恒温。

测定粘度的试样必须先脱水和过滤：
测定粘度的试油要先脱水，然后用滤纸过滤以除去机械杂质，这是因为水的存在不但占有试油体积，而且水的粘度小密度大，在较高的测定温度下，它会气化，低温时又凝结，影响液体石油产品在粘度计中的正常流动，使测定结果偏低或偏高，而机械杂质混入试油中哪怕微量也会粘附在毛细管内壁阻碍液体的正常流动，增长流动时间，使测定结果偏高，严重时堵塞毛细管，影响粘度测定，使平行测定结果不重复，所以必须进行脱水及过滤。

用毛细管粘度计测定时应注意事项：
◆粘度计必须干燥透明，无油污、无水垢，如连续使用沾有污垢时，要用铬酸洗液洗涤，再用水、蒸馏水、95%乙醇依次洗涤，然后放入烘箱中烘干或用通过棉花滤过的热空气吹干，方可使用，用后倒出试油，用汽油、石油醚细心洗涤，管外用自来水或洗衣粉冲洗，放入烘箱中烘干，备下次使用。

◆粘度计安装时，必须用铅垂线调整成垂直状态，因为若粘度计倾斜时，就会改变液柱高度，使静压力减少及内摩擦力增大，影响测定结果的准确。

◆温度计的安装：要使温度计水银球的位置接近粘度计毛细管中央点的水平面，并使温度计上要测温的刻度位于恒温浴液上10毫米处，否则温度计读数t应减去液柱露出部分的补正数Δt，才能准确地量出液体的温度。

◆毛细管粘度计安装恒温浴中时，必须把毛细管粘度计的扩张部分浸入一半以上，防止试油试验中露出恒温浴液面影响测定结果。

◎要正确的选择毛细管。

即试样在毛细管内流动时间不能少于200秒。

若流动时间过快液体在毛细管内流动时会变成湍流而不适用于伯努力方程(Poiseuille)造成计算公式的偏差。

另一方面若流速过快易造成视觉的偏差，而影响了分析的精度。

◎必须控制水浴温度，因为温度是粘度测定重要条件之一，它随温度的增高而粘度减小。

那怕是微小的温度的变化，也能导致粘度有较大的变化。

◎装入试样时不许有气泡存在，否则会形成“气阻”而增大试样的流动时间。

从而使结果偏高。

◎试样必须严格进行脱水和除机械杂质。

若试样有水时，在高温测定粘度时，水则汽化，低温测定粘度则水易凝固。

这些都会影响试样的正常流动。

若试样有杂质存在时，它会粘附于毛细管壁使试样流动时间增加造成结果偏高。

运动粘度和动力粘度的关系
粘度是液体的内摩擦力。

润滑油受到外力作用而发生相对移动时，油分子之间产生的阻力使润滑油无法进行顺利流动，其阻力大小称为粘度。

粘度是使发动机保持正常运转的最重要因素，粘度大，机油流动速度慢，在磨擦面之间形成的油膜较厚，车子在起动时则零部件因暂时缺油而造成磨损；在发动机较大负荷的情况下（特别是超重载运输车辆的发动机），润滑效果比较好，但粘度大时润滑油的冷却和冲洗作用较差。

反之，粘度较小，润滑油的流动性较好，容易流到较小间隙的摩擦表面之间，可保证润滑、冷却等效果，如果发动机工况较差而选用机油的粘度又过小（即选用不当），在较大负荷下就会引起润滑不足而加速机件的磨损。

动力粘度：在流体中取两面积各为1cm2,相距1cm，相对运动速度为1 cm/s时所产生的阻力称为动力粘度。

以CCS测定仪来测量，在国际单位制中，动力粘度单位是mPa.s。

运动粘度（在100℃时测定粘度大小，国际单位是mm2/s）：是指流体的动力粘度与同温度下该流体的密度的比值称运动粘度。

运动粘度和动力粘度是评定润滑油粘度的两项指标。

动力粘度越小润滑油低温流动性越好；反之，润滑油低温流动性越差。

而运动粘度越小，润滑油粘度越低，运动粘度越大，高温粘度保持越好，润滑油粘度越大。