هدف و دامنه كاربرد

هدف تعيين گرانروي كنيماتيك فرآورده‌های نفتي مايع شفاف و تيره می‌باشد كه به‌وسیله زمان جريان حجم مايع، تحت نيروي جاذبه در يك ويسكومتر نوع موئينه شیشه‌ای كاليبره شده، اندازه‌گیری می‌شود. گرانروي ديناميك از حاصل‌ضرب گرانروي كنيماتيك اندازه‌گیری شده در چگالي مايع به دست می‌آید.

اين روش براي مايعاتي كه تنش برشي آن‌ها متناسب با سرعت برشي می‌باشد در نظر گرفته شده است. همچنين شامل تعيين گرانروي كنيماتيك نفت كوره كه اغلب خواص غير نيوتني دارد نيز می‌شود.

روش فوق بستگي به رفتار نمونه دارد و در حالت ايده‌آل ضريب گرانروي بايد مستقل از سرعت برش باشد (اين رفتار معمولا جريان نيوتني ناميده می‌شود). اگر ضريب گرانروي با توجه به‌سرعت برش تغيير نمايد، استفاده از ويسكومترها با لوله‌های موئين در قطرهاي متفاوت نتايج مختلفي را ممكن است به دست آورد.

اين روش مسائل ايمني مربوط به عمليات، وسايل و مواد مصرف را كه ممكن است خطرناك باشد، دربر نمی‌گیرد بلكه رعايت جوانب ايمني به عهده آزمايشگر خواهد بود. بنابراين آزمايشگر بايد قبل از انجام آزمايش با به كار گرفتن روش‌های ايمني و بهداشتي مناسب و توجه به دستورالعمل‌های مربوط، پیش‌بینی‌های لازم را به كار گيرد.

تعاریف

گرانروی مقاومتی است که سیال در برابر جاری شدن از خود نشان می‌دهد.

گرانروی اندازه‌گیری زمان لازم برای عبور حجم معینی از نمونه در دمای ثابت از داخل یک کانال باریک به ابعاد استاندارد (viscometer) می‌باشد.

کلیه سیالات مقاومت معینی در مقابل تغییر شکل از خود نشان می‌دهند این خصوصیت را که می‌توان نوعی اصطکاک درونی دانست گرانروی می‌نامند.

گرانروی با واحدهای مختلفی بیان می‌شود. گرانروی سینماتیک برحسب سانتی استوک بر ثانیه می‌باشد.

گرانروی سینماتیک سنجش نیروی مقاومت یک سیال تحت اثر نیروی جاذبه است.

اهميت آزمايش

بسياري از محصولات نفتي مانند مواد غیرنفتی به‌عنوان روان كننده در یاتاقان‌ها، دنده‌ها سيلندرهاي كمپرسور، لوازم هيدروليك و غيره به كار می‌روند. استفاده صحيح از تجهيزات بستگي به گرانروي كينماتيك مناسب (يا گرانروي ديناميك) مايع دارد. بنابراين اندازه‌گیری دقيق گرانروي كنيماتيك و گرانروي ديناميك از ویژگی‌های اساسي بسياري از فرآورده‌ها می‌باشد.

ميزان گرانروي كينماتيك سوخت‌های نفتي براي استفاده صحيح از آن‌ها مهم است، براي مثال جريان سوخت در ميان خطوط لوله نفت، نازل‌های تزريقي و منافذ لوله‌ها و تعيين گستره دما براي كاربرد صحيح در مشعل‌ها.

گرانروي كنيماتيك

مقدار مقاومت سيال در برابر جريان، تحت تأثیر نيروي وزن را گرانروي كنيماتيك می‌گویند. ضريب گرانروي كنيماتيك داراي رابطه ابعادي است كه تابعي از طول (L) و زمان (T) است. در دستگاه CGS واحد گرانروي كينماتيك يك سانتيمتر مربع بر ثانیه است كه يك استوك (st) ناميده می‌شود. در دستگاه SI واحد گرانروي كينماتيك يك مترمربع بر ثانیه معادل با 104 استوك می‌باشد. اغلب از واحد سانتي استوك (c.st) استفاده می‌شود.

1 mm2/s = st 10 -2 = 1 cst

فشار هيدرواستاتيك

اين فشار متناسب با چگالي سيال است، بنابراين حركت مايع در حال سكون تحت تأثیر نيروي جاذبه، فشار وارده در هر نقطه مايع متناسب با چگالي آن می‌باشد و براي هر ويسكومتر مشخص زمان عبور حجم معيني از سيال مستقيمأ متناسب با گرانروي كنيماتيك آن (υ می‌باشد.

چگالي

چگالي برابر جرم واحد حجم سيال است. در دستگاه CGS واحد چگالي يك گرم بر میلی‌لیتر و در دستگاه SI واحد چگالي يك كيلوگرم بر مترمکعب است.

 گرانروي ديناميك

نسبت بين تنش برش به كار رفته و سرعت برش است. گرانروي ديناميك همچنين دلالت می‌کند بر يك مقدار تكرارپذيري در هر كدام از تنش برشي و سرعت برش كه بستگي سينوسي به زمان دارد. ضريب η اندازه‌گیری مقاومت جريان سيال است که معمولاً گرانروي سيال ناميده می‌شود؛ و بستگي دارد كه اندازه گرانروي با سيستم TL M يا سيستم TLF برقرار شده باشد.

در دستگاه CGS واحد گرانروي ديناميك، يك گرم بر سانتيمتر ثانيه است كه برابر يك دين ثانيه بر سانتيمتر مربع كه يك پواز ناميده می‌شود (P). اغلب از سانتي پواز استفاده می‌شود. در دستگاه SI واحد گرانروي ديناميك، يك پاسكال ثانيه است كه اغلب جهت هماهنگي از مضرب ميلي پاسكال ثانيه استفاده می‌شود.= 1 cP 1 mPa.s

خلاصه آزمايش

اندازه‌گیری زمان برحسب ثانيه، جهت عبور حجم مشخصي از سيال بر اثر نيروي وزن در قسمت موئين ويسكومتر كاليبره شده تحت فشاري كه در بالاي ستون نمونه وجود دارد در دماي کاملاً كنترل شده انجام می‌شود. گرانروي كنيماتيك از حاصل‌ضرب زمان جريان و ثابت كاليبراسيون ويسكومتر به دست می‌آید.

هر كدام از گستره‌های ذكر شده در جداول، يك سري از ويسكومترها را شامل می‌شود. جهت اجتناب از لزوم تصحيح انرژي جنبشي، اين ويسكومترها براي زمان جريان بيش از 200 ثانيه طراحي شده‌اند. در هر كدام از سری‌ها، حداقل زمان براي ويسكومترها با کوچک‌ترین ثابت ويسكومتر بيش از 200 ثانيه می‌باشد. مشخصات و دستورالعمل‌ها براي ويسكومترها در استاندارد ملي آمده است.

شرح آزمایش

ابتدا مقدار 10 سی‌سی از Hcl M 02/0 را داخل سیستم می‌ریزیم و آن را می‌شوییم. سپس 10 سی‌سی آب مقطر خالص را در داخل سیستم ریخته تا یون‌های آن شسته شود در آخر با 10 سی‌سی استون ویسکومتر را خشک کی کنیم. در این حالت ابتدا باید ویسکوزیته آب مقطر را به‌عنوان ویسکوزیته مرجع اندازه‌گیری می‌کنیم. برای این کار 10 سی‌سی از آب مقطر را از دهانه (1) داخل سیستم ریخته و سپس از دهانه (2) یک مکش انجام می‌دهیم تا آب مقطر بین نقاط A, B قرار گیرد در این حالت باید دست خود را محکم روی دهانه (‌2) قرار دهیم. هم‌زمان با برداشتن دست از دهانه (2) کرنومتر را در نقطه A می‌زنیم و با عبور آب مقطر از نقطه B کرنومتر را متوقف کرده و زمان به دست آمده برای آب مقطر را تحت عنوان زمان مرجع یادداشت می‌کنیم، آزمایش را برای دو نوع الکل دیگر نیز تکرار می‌کنیم.

• شکل آزمایش در فایل Lab می‌باشد.

شما می‌توانید از لینک زیر نحوه آزمون سازمان ملی استاندارد ایران را مشاهده نمائید.