油品机械杂质及运动粘度的测定

粘度对生产和使用的意义
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决定喷气发动 机在不同温Hale Waihona Puke Baidu下能否达到所必须的雾化程度，所以在喷气燃 料规格标准中，规定了20℃及-40℃时的粘度要求。
机械杂质测定注意事项
测定机械杂质应注意以下事项：
• (1) 称取试样必须先摇匀。 • (2)所有溶剂在使用前应过滤。 • (3)所选用滤纸的疏密、厚薄以及溶剂的种类、数 量最好是相同的。 • (4)空滤纸不能和带沉淀的滤纸在同一烘箱里一起 干燥、以免空滤纸吸附溶剂及油类的蒸汽，影响 恒重。 • (5)到规定的冷却时间后，应立即称重。以免时间 拖长后，由于滤纸的吸湿作用影响恒重。
毛细管法
实验步骤
• 1）选取毛细管粘度计并洗净 取一支适当内径的毛细管粘 度计，用轻质汽油或石油醚洗涤干净。 • 2）装标准试样 在支管D处接一橡皮管，用软木塞塞住管 身2的管口，倒转粘度计，将管身1的管口插入盛有标准试 样（20℃蒸馏水）的小烧杯中，通过连接支管的橡皮管用 洗耳球将标准样吸至标线m2处，然后捏紧橡皮管，取出 粘度计，倒转过来，擦干管壁，并取下橡皮管。 • 3）将橡皮管移至管身1的管口，使粘度计直立于恒温浴中 ，使其管身下部浸入浴液。在粘度计旁边放一支温度计， 使其水银泡怀毛细管的中心在同一水平线上。恒温浴内温 度调至20℃，在此温度保持10min以上。
• 测定原理：在一定温度下，当液体在直立的毛细管中
，以完全湿润管壁的状态流动时，其运动粘度与流动时间 成正比。测定时，用已知运动粘度的液体作标准，测量其 从毛细管粘度计流出的时间，再测量试样自同一粘度计流 出的时间，则可计算出试样的粘度。
其中m为毛细管末端校正参数，r/L＜＜1时m=1
毛细管法
1.仪器 毛细管粘度计、恒温浴、 温度计、秒表 2.试剂 恒温浴液、乙醇、 铬酸洗液、石油醚 3.试样 机油或其他石油产品
毛细管法
数据记录与处理 • 记录表格
• νt样=K×τt样（K=νt标/τt标）
测定时间的影响
• 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
仪器结构和原理
• 仪器结构如图
1、加热漏斗 2、加热器 3、吸滤瓶 4、真空吸气嘴 5、真空吸力阀 6、加热器电压表 7、电压调节旋钮 8、加热开关 9、电源开关 10、电热板
机械杂质测定仪实物图
简略步骤
• 准备工作
• 将不超过容器容积3／4的试样，摇动5分钟，石蜡和粘稠 石油产品预先加热到40—80℃，润滑油的添加剂预先加热 到70—80 ℃，然后搅拌5分钟。 • 定量滤纸恒重，称准至0.0002g，重复至连续两次称量差 值不超过0.0004g。
简略步骤
• 趁热用恒重过的滤纸过滤，抽滤速度应控制在使滤液成滴 状，而不允许成线状。热过滤时不要使所过滤的溶液沸腾 。 • 用热溶剂油冲洗沉淀，将带沉淀的滤纸放入已恒重的称量 瓶中，105—110℃烘干不少于1h，干燥器中冷却30min ，称准至0.0002g，至连续两次称量差值不超过0.0004g 为止。 • 如果机械杂质含量不超过石油产品或添加剂的技术标准要 求的范围，第二次干燥及称量处理可以省略。
51系列单片机
油品机械杂质及运动粘度的测定
机械杂质的定义
• 机械杂质：是指存在于油品中不溶于规定溶剂（汽油、
苯等）的杂质。这些杂质一般指的是砂子、尘土、铁屑和 矿物盐（如氧化铁）以及不溶于溶剂的有机成分，如沥青 质和炭化物等。
• 来源：石油产品中机械杂质是在加工精制、运输、储存
时混入的，例如用白土精制的油品可能混人白土粉末;由 于油罐、油槽车、输油管线内壁受氧化产生的铁锈以及流 量表、管线阀门、油泵等磨损所产生的金属末，都可能混 人油品中;某些重油，如渣油型齿轮油中的沥青质，也被 当做机械杂质。
果不准。
温度对测定时间的影响
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。
粘度对生产和使用的意义
◆ 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。
粘度和化学组成的关系
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，芳烃的粘度却高于环烷 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。
运动粘度单位换算
运动粘度单位换算
• 1厘泊（1cp）=1毫帕斯卡*秒（1mPa*s） • 100厘泊（100cp）=1泊（1p）=0.1帕斯卡*秒（0.1Pa*s ） • 1沱（1st）=10-4m2/s • 1厘沱（1cst）=10-6 m2/s=1mm2/s • 厘斯（cst）是运动粘度的最小单位。厘泊（cp）是动力 粘度的最小单位，运动粘度是液体在重力作用下流动时内 摩擦力的量度，在国际单位制中以mm2/s表示。. 动力粘度表示液体在一定剪切应力下流动时内摩擦力的量 度，其值为所加于流动液体的剪切应力和剪切速率之比， 在国际单位制中以Pa· s表示，习惯用cp表示。1cP=103Pa· s=1mPa· s。
毛细管法
• 4）用洗耳球将标准样吸至标线m以上少许，停止抽吸， 使液体自由流下，注意观察液面，当液面至标线m，启动 秒表；当液面至标线m2，按停秒表。记下由m至m2的时 间，重复测定4次，各次偏差不得超过0.5%，取不少于三 次的流动时间的平均值作为标准样的流出时间τ20标。 • 5）倾出粘度计中的标准样，洗净并干燥粘度计，用同粘 度计按上述同样的操作测量试样的流出时间τ20样。 • 6）在不同温度下操作时做相应调整
运动粘度的测定方法
• （1）泊肃叶（poiseuille）法，通过测定 在恒定压强差作用下，流经一毛细管的液 体流量来求； • （2）转筒法，在两筒轴圆筒间充以待测液 体，外筒作匀速转动，测内筒受到的粘滞 力矩； • （3）阻尼法，测定扭摆、弹簧振子等在液 体中运动周期或振幅的改变； • （4）落球法，通过测量小球在液体中下落 的运动状态来求。
• 实验步骤
• 从混合好的石油产品中称取试样，100 ℃粘度不大于 20mm2 ／s，称取100g，大于20mm2 ／s，称取25g； 蜡和难过虑的润滑油称取50g，以上均称准至0.5g；机械 杂质含量大于1 ％的重油试样称取10g，称准至0.1g，添 加剂试样称取5 —10g，称准至0.02g。 • 上述试样用热溶剂油稀释倍数依次为，2 —4倍，4 —6倍 ，5 —10倍，10 —12倍。
2.运动粘度的测定
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，在温 度t℃时，运动粘度用符号γ表示， 1厘斯=10-6米2/秒＝1毫米2/秒。 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。
机械杂质测定仪
• 机械杂质测定仪：
是根据国家标准GB/T511《石油产品和添加剂机 械杂质测定法(重量法)》规定的要求设计的，适 用于测定石油产品中的各类轻烃、重质油、润滑 油及添加剂的机械杂质的含量。
• 方法要点：
称取一定量的试样，溶于所用的溶剂中，用己恒 重的滤器（或滤纸）过滤，然后称出留在滤器 （滤纸）上的杂质质量，并汁算出试样中的质量 分数。
• 测试方法：
轻质油品的机械杂质测定，通常用目测法，如发生争执时，按 GB/T 511-1988、SH/T 0093-1991方法进行测定; 对于重质油品，测定应按GB/T 511-1988方法进行。 润滑脂采用显微镜法（SH/T 0336-1992（2004））测定其机械杂 质的大小和含量（YT-0336系列产品）。
机械杂质的危害
• 机械杂质的危害主要表现在：
燃料油中的机械杂质会堵塞滤清器和喷油嘴，使供油 不正常，严重时中断供油;润滑油中的机械杂质会加剧摩 擦表面的磨损和堵塞滤网; 润滑脂中的机械杂质同样能增加机械的摩擦和磨损， 破坏润滑作用，而且不能用沉降、过滤等方法除去。 所以润滑脂中机械杂质比润滑油含机械杂质危害性更 大。
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。
毛细管法
毛细管测量法必须满足如下条件： • 1.毛细管中流体的流动状态必须为层流状态， 即为平行线状流动； • 2.毛细管为足够长的直管，并且管径均匀一 致； • 3.流体的体积不随环境压力的变化而变化； • 4.附着在毛细管壁的流体不存在滑动现象； • 5.流体为牛顿流体，并且流速均匀一致。
毛细管法
机械杂质测定注意事项
• (6)过滤操作应严格遵照重量分析的有关规定。 • (7)所用的溶剂应根据试验的具体情况及技术标准 有关规定去选用，不得乱用。 • (8)测定双曲线齿轮油、饱和气缸油等润滑油的机 械杂质时，要注意滤纸上的残渣中有无砂子及其 摩擦性物质，因为这些产品规定不许有砂子及其 它摩擦物。