انواع دستگاه تست ویسکازیته روغن و مایعات

دستگاه تست ویسکوزیته

هدف از تدوین تست ویسکوزیته، تعیین روشی برای اندازه‌گیری ویسکوزیته یا گرانروی کینماتیک فرآورده‌های نفتی مایع، تیره و شفاف است. ویسکوزیته‌ی یک مایع با اندازه‌گیری زمان جریان یافتن حجمی از آن، بر اثر نیروی جاذبه در یک ویسکومتر کالیبره شده تعیین می‌شود. ویسکوزیته یا به بیان دیگر ویسکازیته دینامیک از حاصل ضرب ویسکوزیته کینماتیک در چگالی مایع به دست می‌آید. برای شروع نیاز به آشنایی با مفاهیمی مرتبط با تست ویسکوزیته هستیم که در زیر مهم‌ترین اصطلاحات و وسایل رایج این آزمون توضیح داده شده است.

• چگالی یا (Density) که با حرف )ρ( نمایش داده می‌شود جرم واحد حجم سیال در دمای مشخص است.
• ویسکازیته دینامیک یا (Dynamic Viscosity) با حرف (Ƞ) نشان داده می‌شود و نسبت بین تنش برشی اعمال شده و سرعت برشی یک سیال است. ویسکوزیته دینامیک اغلب ضریب ویسکوزیته (گرانروی) دینامیک یا ویسکوزیته (گرانروی) مطلق نامیده می شود. ویسکوزیته دینامیک معیاری از مقاومت مایع در برابر جاری شدن یا تغییر شکل مایع بر اثر نیروهای برشی خارجی شناخته می‌شود. این نوع از ویسکازیته دارای ابعاد جرم تقسیم بر طول و زمان بوده و واحد آن در SI پاسکال در ثانیه است.
• گرانروی یا ویسکوزیته کینماتیک یا (Kinematic Viscosity) که با حرف (ʋ) بیان می‌شود نسبت گرانروی دینامیک (ƞ) یک مایع به چگالی آن در دما و فشار یکسان است.
• گرانروی سنج‌ها یا ویسکومتر (Viscometer) تنها به صورت کالیبره شده و از نوع شیشه‌ای موئین با قابلیت اندازه گیری ویسکوزیته مایعات در محدوده دقت پیشنهاد شده در این استاندارد استفاده کنید.
• دماسنج شیشه‌ای (Glass Thermometers) متناسب با دمای مدنظر از دماسنجی با محدوده دمایی استاندارد استفاده کنید. برای مثال برای دمای 135 درجه سانتیگراد باید از ASTM110C ،IP93C استفاده شود و یا برای دمای 100 درجه سانتیگراد از ASTM121C،IP32C استفاده کنید. هنگام استفاده از دماسنج‌های شیشه‌ای این دماسنج‌ها باید دارای گزارش کالیبراسیون دمایی قابل ردیابی با استانداردهای اندازه شناسی توسط آزمایشگاه کالیبراسیون با صلاحیت تایید شده در مورد کالیبراسیون دما باشند. آزمایشگاه‌های تایید صلاحیت شده بر اساس استاندارد  ISO 17025  الزامات این استاندارد را برآورده می‌کنند. گزارش کالیبراسیون باید شامل داده‌هایی برای مجموعه‌ای از دماها باشد که برای استفاده مورد نظر مناسب است.
• دماسنج تماسی دیجیتالی(Digital Contact Thermometer) یک وسیله الکترونیکی شامل نمایشگر دیجیتال به همراه پراب حسگر اندازه‌گیری کننده دما خواهد بود. دماسنج دیجیتالی یا الکترونیکی برای اندازه گیری دمای حمام استفاده می‌شود. این دماسنج باید به صورت سالیانه مورد کالیبراسیون قرار می‌گیرد.

علاوه بر تجهیزات آزمایشگاهی ذکر شده برای آزمون ویسکوزیته نیاز به پارافین یا روغن سیلیکونی، هولدر(نگه دارنده ویسکومتر)، استون یا تولوئن و هیدروکلریک اسید جهت شستشو هم دارید.

بسیاری از فرآورده‌های نفتی و برخی مواد غیرنفتی به عنوان روان‌کننده استفاده می‌شوند. عملکرد مناسب تجهیزاتی که سیالات روان‌کننده برای آن‌ها به کار می‌رود، بستگی به ویسکوزیته‌ی مناسب این سیالات دارد. همچنین ویسکوزیته‌ی بسیاری از سوخت‌های نفتی برای تخمین ذخیره‌سازی بهینه، جابه‌جایی و شرایط عملکردی بسیار مهم خواهد بود. بنابراین تعیین صحیح ویسکوزیته از ویژگی‌های اساسی بسیاری از فرآورده‌هاست. با خرید دستگاه ویسکازیته ساخته شده در گروه پارسیان تکنولوژی می‌توانید بین دو نوع تک محفظه و دو محفظه دستگاه مورد نظرتان را انتخاب کنید. دستگاه ویسکوزیته تک و دو محفظه دارای سه مدل اکو، پرو و فول هستند. بنابراین برای خرید دستگاه تست ویسکوزیته بین دستگاه‌های ویسکوزیته تک محفظه مدل اکو، ویسکوزیته تک محفظه مدل پرو، ویسکوزیته تک محفظه مدل فول، ویسکوزیته دو محفظه مدل اکو، ویسکوزیته دو محفظه مدل پرو و ویسکوزیته دو محفظه مدل فول قدرت انتخاب دارید. لوازم جانبی همراه دستگاه‌های آزمون ویسکازیته شامل کابل برق، کتابچه راهنما، کارت گارانتی، گواهینامه کالیبراسیون، شلنگ وکیوم و شلنگ بارگیری است.

روش انجام آزمون توسط دستگاه ویسکوزیته روغن و مایعات

برای انجام تست ویسکوزیته روغن و مایعات اندازه‌گیری زمان برای جاری شدن حجم مشخصی از مایعات بر اثر نیروی گرانش در قسمت موئین ویسکومتر کالیبره شده، تحت فشاری که در بالای ستون نمونه وجود دارد، در دمای کنترل شده و مشخص انجام می‌شود. ویسکوزیته کینماتیک مایعات (مقدار تعیین شده) از حاصلضرب زمان جاری‌شدن اندازه‌گیری شده و ضریب کالیبره ویسکومتر به دست می‌آید. جهت محاسبه ویسکوزیته کینماتیک مایعات، دو مقدار مورد نیاز است. ویسکوزیته کینماتیک گزارش شده میانگین دو مقدار قابل قبول است.

آماده سازی دستگاه ویسکوزیته روغن و مایعات

بعد از اتصال کابل برق، کلید پاور دستگاه را روشن کنید، صفحه نمایشگر دستگاه روشن می‌شود و در منوی اصلی که در تصویر زیر می‌بینید بدون در نظر گرفتن دکمه Settings و Support که دسترسی به شرکت سازنده و اطلاعات دستگاه را نشان می دهد باید از کلید پمپ (Pump) برای بارگیری(Load) در مدل فول و یا از بالای مخزن برای پر کردن پارافین (روغن سیلیکونی) استفاده کنید. در واقع با نگه داشتن دکمه پمپ در سمت چپ دکمه بارگیری نمایان می شود که با نگه داشتن آن توسط شلنگ مربوطه جهت پر شدن مخزن با پارافین انجام می‌گیرد.

برای تخلیه پارافین کافی است از شیر پشت دستگاه ویسکازیته استفاده کنید. همچنین شیر کنار آن نیز برای سر ریز شدن پارافین اضافی می‌باشد. پارافین در اثر گرم شدن منبسط شده و اگر کمی از مقدار تعیین شده بیشتر ریخته شود از پشت دستگاه ویکازیته سرریز می‌شود.

در ادامه به بررسی هر کدام از قسمت‌های مشاهده شده در منوی دستگاه می‌پردازیم:

Temperatur: دمای حمام نشان داده شده داخل مخزن

Set Point: نمایانگر دمای تنظیمی توسط آزمایشگر برای سیال درون مخزن (دمای مورد انتظار حمام)

Heater Power: درصد توان مورد استفاده از هیتر

Circulation: کارکردن درست سیستم موتور سیرکوله داخل مخزن برای همگن‌سازی دمای سیال داخل مخزن

T1،T2،T3،T4 : زمان های آزمایش برای فاکتورهای تست ویسکوزیته (F ضریب تیوپ ویسکومتر)

معمولا ضرایب تیوپ ویسکومتر به صورت ثابت همراه تیوپ ارائه می‌شوند. این ضرایب برای دماهای مختلف متفاوت خواهد بود.

دکمه  Set رقم تنظیم شده را ذخیره و نشانگر را به رقم بعدی مطابق با شکل زیر منتقل می‌کند. دکمه مثبت و منفی برای زیاد و کم کردن اعداد استفاده می‌شود. دکمه Back برای انتقال به منوی اصلی است.

انجام آزمون ویسکوزیته روغن و مایعات

در منوی اصلی با زدن دکمه استارت (Start) دستگاه در حالت  Running(شروع آزمایش) قرار می‌گیرد که در شکل زیر ملاحظه می‌فرمایید. با کلید منفی و مثبت می‌توان دمای حمام (Set Point) را متناسب با نمونه‌ی مورد نظر اعمال کنید. برای اندازه گیری ویسکوزیته روغن از دو دمای حمام که 40 و 100 درجه سانتی گراد است استفاده می‌شود. به همین دلیل می‌توانید از دستگاه دو محفظه پارسیان تکنولوژی استفاده کنید (برای قیر باید دمای 135 درجه سانتی گراد مورد استفاده قرار گیرد). بعد از ریختن نمونه در تیوپ چیزی حدود 30 دقیقه باید عمل همدمایی صورت گیرد. بعد از همدمایی نمونه برای انتقال از یک نقطه به نقطه دیگر داخل تیوپ یا به نوعی اندازه گیری ویسکوزیته روغن زمان باید از دکمه وکیوم (در مدل‌های پرو وفول این قابلیت وجود دارد) استفاده کرد. T زمان‌های مورد نظر در لوله موئینگی را که با زدن دکمه در ابتدا (نقطه اولیه) و در انتهای لوله موئینگی در واقع T∆ به دست می‌آید. همانطور که در شکل زیر پیداست با نگه داشتن یک بار دکمه زمان(T) به رنگ سبز در آمده و با 2بارنگه داشتن دکمه، زمان به رنگ قرمز در آمده و نشان دهننده ی پایان T∆ خواهد بود.

با پایان یافتن زمان، تست ویسکوزیته به اتمام رسیده و با زدن دکمه STOP  شما می‌توانید مقدار ویسکوزیته را روی LCD مشاهده کنید و حتی با زدن دکمه Print، نتایج داخل صفحه مانیتور را بر روی برگه چاپ کنید (این قابلیت در مدل فول دستگاه تست ویسکازیته وجود دارد). با زدن دکمه Back دوباره به منوی اصلی بر می‌گردید.

شستشوی دستگاه تست ویسکوزیته

برای تعیین‌های متوالی اندازه گیری ویسکازیته مایعات، ویسکومتر را به وسیله چندین بار شستشو با یک حلال تمیز کرده و سپس به وسیله استون شستشو را ادامه دهید. بعد لوله ویسکومتر را با آب و سپس عبور جریان آرام هوای خشک صاف شده از ویسکومتر به مدت 2دقیقه یا تا زمانی که آخرین اثر حلال از بین برود، خشک کنید. قبل از اسید پاک کننده، در صورت وجود نمک های باریم، رسوبات معدنی را با هیدروکلریک اسید حذف کنید.

تکرارپذیری(r) در تست اندازه گیری ویسکوزیته مایعات

اختلاف بین دو نتیجه آزمون اندازه گیری ویسکوزیته مایعات به صورت متوالی که توسط یک آزمایشگر در یک آزمایشگاه به وسیله وسایل یکسان تحت شرایط عملکردی ثابت بر روی مواد آزمون یکسان در شرایط صحیح آزمایشی به دست آمده است، فقط در یک مورد از 20 مورد از جدول زیر بیشتر است.

درجه آزادی همراه با تکرارپذیری برای کروزین، سوخت های دیزل، سوخت های بیو دیزل و مخلوط سوخت های بیو دیزل در دمای 40 درجه سانتی گراد بر اساس مطالعات بین آزمایشگاهی 16 می باشد. از آنجایی که حداقل الزامات C مطابق با الزامات استاندارد ASTM D6300 برآورده نشده است، کاربران باید اقدامات احتیاطی لازم را برای تکراپذیری واقعی که دارای اختلاف معناداری از این تخمین ها در آزمون اندازه گیری ویسکوزیته مایعات می باشد، در نظر بگیرید.

تجدیدپذیری(R) در تست اندازه گیری ویسکوزیته مایعات

اختلاف بین دو نتیجه آزمون اندازه گیری ویسکوزیته مایعات به صورت مستقل و مجزا که توسط آزمایشگرهای مختلف در آزمایشگاه های متفاوت با مواد آزمون یکسان در شرایط صحیح آزمایشی به دست آمده است، فقط در یک مورد از 20 مورد از مقادیر جدول زیر بیشتر است.

درجه آزادی همراه با تجدیدپذیری برای کروزین، سوخت های دیزل، سوخت های بیو دیزل و مخلوط سوخت های بیو دیزل در دمای 40 درجه سانتی گراد بر اساس مطالعات بین آزمایشگاهی 19 می باشد. از آنجایی که حداقل الزامات c مطابق با الزامات استاندارد ASTM D6300 برآورده نشده است، کاربران باید اقدامات احتیاطی لازم را برای تجدیدپذیری واقعی که دارای اختلاف معناداری از این تخمین ها در آزمون اندازه گیری ویسکوزیته مایعات می باشد، در نظر بگیرند.