Вязкость бензина при 20 градусах

Описание физико – химических свойств нефтепродуктов

Нефть представляет собой горючую маслянистую жидкость, обладающую со специфическим запахом. Цвет – от светло-коричневого до темно-бурого.

• Химические свойства нефти
• Основные характеристики нефти и нефтепродуктов
• Плотность
• Молекулярный вес ( масса)
• Вязкость
• Температура вспышки
• Температура воспламенения
• Температура самовоспламенения
• Температура застывания
• Температура помутнения
• Температура начала кристаллизации
• Электрические и диэлектрические характеристики
• Оптические свойства нефти
• Растворимость
• Растворяющие свойства

Согласно российскому госстандарту Р 51858-2002 нефть делится на:

• сырую нефть, которая является природной ископаемой углеводородной смесью в жидкой форме, с широким физико-химическим составом; в ней также содержатся – вода, растворенный газ, набор минеральных солей и различные примеси механического характера; она выступает в качестве основного сырья при производстве жидких углеводородных энергоносителей (бензин, дизтопливо, мазут, керосин), а также смазочных видов масла, кокса и битума;
• товарную нефть, представляющую собой нефть, которая подготовлена к поставке потребителям согласно требованиям действующих нормативов.

Автомасла и все, что нужно знать о моторных маслах

При выборе смазочных материалов большое внимание уделяется их характеристикам. Одним из основных показателей, который влияет на работу узлов транспортных средств и оборудования, является вязкость. Именно этот показатель определяет способность различных видов техники работать при различных климатических условиях.

Объем топлива зависимости от температуры. Что нужно знать о плотности дизельного топлива

Так что Рудольф Дизель к солярке не имеет почти никакого отношения. Ему принадлежит патент на ДВС, который работает на керосине или на мазуте, а топливо загорается не от искры, как в дорогом бензине, а под высоким давлением. Мотор Дизеля представлял собой трехметровое сооружение, которое выдавало 17 лошадиных сил и крутилось со скоростью около 170 об/мин. КПД агрегата Дизеля составляло 26% и это в 1893 году была почти что революция, потому что паровая машина была вдвое слабее. Солярка же, с которой мы знакомы сегодня, появилась с подачи Эммануила Нобеля. Он купил лицензию у Рудольфа Дизеля и заставил керосиновый двигатель работать именно на солярке. А сам Дизель, вероятно, знал что-то лишнее, потому что в один прекрасный сентябрьский вечер 1913 года вышел из дома и больше не вернулся. Так бы и работал агрегат Дизеля, как компрессор или генератор тока, если бы его конструкцией не заинтересовался Роберт Бош, он и привел в чувства дизельный двигатель, снабдив его топливным насосом высокого давления, и смог уместить под капотом грузовика Мерседес 5К3. Но это уже другая история, мы и так отвлеклись от солярки.

Расчёт динамической, кинематической, относительной, условной вязкости нефти

Так же, как плотность, вязкость нефти является её важнейшей физической характеристикой, поскольку напрямую влияет на её текучесть (величина, обратная вязкости). Вязкие нефти крайне трудно транспортировать по трубопроводам и трудно перерабатывать, что для нефтяной отрасли является затрудняющими факторами.

• Физическая величина вязкость нефти
• Динамическая вязкость
• Кинематическая вязкость
• Условная вязкость
• Относительная вязкость

Эта величина в её кинематическом виде, приведенная к температуре 20 градусов Цельсия, может варьироваться в достаточно широком диапазоне – двух до трехсот квадратных миллиметров в секунду (мм 2 /с). Большая часть этого полезного ископаемого характеризуется средним значением этого параметра от 40-ка до 60-ти мм 2 /с.

Эта характеристика является определяющей характеристикой при расчете таких технологических параметров, как:

• подвижность углеводородного сырья в продуктивном пласте в момент добычи;
• скорость фильтрации этого сырья в пласте;
• при определении типа вытесняющего агента;
• для подбора мощности добывающего насосного оборудования;
• при определении необходимых условий трубопроводной транспортировки и так далее.

Если знать вязкость нефти, то возможно даже приблизительно определить её состав, поскольку эта физическая характеристика растет с увеличением молекулярных весов составляющих это полезное ископаемое фракций. Иными словами, чем тяжелее добываемое сырье, тем больше оно содержит тяжелых углеводородных фракций, а значит, вязкость его возрастает. В высоковязких марках черного золота содержится много смол и асфальтенов, что сильно затрудняет переработку такого сырья.

Кроме того, на этот параметр влияют растворенные в этом полезном ископаемом газы. К примеру, газы углеводородного состава эту жидкую смесь разжижают, а азотистые – напротив, увеличивают значение её вязкости.

Основные свойства дизельного топлива

К числу главных характеристик любого ДТ относится фракционный состав и весовая плотность, от чего зависит коэффициент полезного действия, а также способность топлива воспламеняться при конкретной температуре окружающей среды. Не менее важным показателем является и вязкость дизтоплива, которая определяет свойства жидкости оказывать определенное сопротивление в результате перемещения слоев относительно друг друга.

Важно отметить, что при повышении температуры вязкость уменьшается, в связи с чем риск утечки дизельного топлива через неплотности в конструкциях насоса или форсунки увеличивается. Что касается фракционного состава, то для исправного протекания процесса топливо, поступающее в камеру сгорания, должно своевременно переходить из жидкого в парообразное состояние. Именно от характеристик его испаряемости зависит период задержки воспламенения топлива, полнота и возгорание, пусковые качества, а также экономичность мотора.

Химические свойства нефти

Химические свойства нефтепродуктов, если рассматривать их с точки зрения элементарного состава, во многом похожи, поскольку все эти вещества содержат углерод и водород. Эти два элемента образуют соединения различного строения.

Химический состав нефти

К ним относятся:

• газы (углерод С1-С4);
• углеводородные жидкости (С5-С16);
• парафины (от С17).

Например, для производства моторных и смазочных масел используются соединения сразу 5-ти групп углеводородов, что позволяет получать нафтены большей плотности. С6H6, представляющие собой цепочку сразу из шести групп – это бензолы. Их плотность значительно больше, чем плотности воды, поэтому они используются как растворители.

Химия нефти – это сложная смесь органических углеводородных соединений, строение которых различно. В связи с этим, состав нефтей, добытых на разных месторождениях, зачастую сильно отличается.

Динамическая вязкость газов и паров в интервале температуры от -220 до 1000°С

В таблице представлена динамическая вязкость газов и паров в зависимости от температуры (при отрицательной и положительной температуре).

Динамическая вязкость газов в таблице выражена в Па·сек с множителем 10 -8 . Например, коэффициент динамической вязкости азота N₂ при нормальных условиях (при температуре 0°С и нормальном атмосферном давлении) равен 1665·10 -8 или 0,00001665 Па·с.

По данным таблицы видно, что наиболее вязким газом при комнатной температуре является газ неон — вязкость неона равна 3113·10 -8 Па·с.

Физическая величина вязкость нефти

Это свойство жидкостей по-другому можно назвать внутренним трением. Другими словами, это способность текучих веществ сопротивляться перемещению их частей одной относительно другой.

Это свойство, как правило, зависит от химического состава смеси, молекулярных масс составляющих её компонентов и от условий, при которых проводятся измерения.

Читать также: Как определить качество нефти?

По Ньютоновскому закону внутреннего трения сила внутреннего трения жидких веществ (обозначаемая как f ) находится в зависимости от следующих параметров:

• площадь соприкосновения составляющих жидкость слоев (обозначение – S);
• разность их скоростей (Δv);
• расстояние между этими слоями (Δh);
• молекулярные свойства жидкого вещества.

Формула этой зависимости такова: f = η * S * (Δv / Δh)

η – это коэффициент пропорциональности, который зависит от сил молекулярного сцепления и называется он коэффициентом внутреннего трения (по-другому – динамической вязкостью нефти).

Теплофизические свойства нефтяных масел. Температура вспышки и застывания масел

В таблице представлены следующие свойства нефтяных масел Бакинского нефтеперегонного завода при атмосферном давлении и температуре 20ºС (по данным Мустафаева):

• плотность, кг/л;
• средняя удельная (массовая) теплоемкость, ккал/(кг·град);
• теплопроводность, ккал/(м·ч·град);
• кинематическая вязкость, сст при 50ºС;
• температура вспышки, ºС;
• температура застывания, ºС;
• содержание золы, %.

Даны теплофизические свойства масел: трансформаторное, турбинное Л, Соляровое Р.69, турбинное УТ, веретенное УТ, веретенное 3, машинное СУ, моторное Т, цилиндровое 2, машинное С.

По данным в таблице видно, что трансформаторное и соляровое масла обладает наибольшей теплопроводностью, трансформаторное масло имеет еще и очень низкую температуру застывания (минус 55ºС), что позволяет применять его для охлаждения трансформаторов и в северных регионах страны.

Динамическая вязкость газов и паров в диапазоне температуры от 0 до 700°С

В таблице приведены значения коэффициента динамической вязкости газов и паров при положительной температуре в диапазоне от 0 до 700°С.

Вязкость в таблице выражена в Па·сек с множителем 10 -8 . Например, коэффициент динамической вязкости ацетилена C₂H₂ при нормальных условиях равен 955·10 -8 или 0,00000955 Па·с.

Даны значения динамической вязкости следующих газов и паров: ацетон (диметилкетон, пропанон) C₃H₆O, бензол C₆H₆, бром Br₂, бромная ртуть (бромид ртути III) HgBr₃, n-бутан C₄H₁₀, бутан C₄H₁₀, бутилен (1-бутен) C₄H₈, 2-бутен C₄H₈, водород бромистый (бромоводород) HBr, водород йодистый (иодоводород) HI, водород хлористый (газообразная соляная кислота, хлороводород) HCl, водород фтористый (фтороводород, гидрофторид, фторид водорода) HF, n-гексан (гексан) C₆H₁₄, n-гептан C₇H₁₆, диметиловый эфир (метиловый эфир, метоксиметан, древесный эфир) C₂H₆O, диэтиловый эфир (этиловый эфир, серный эфир) C₄H₁₀O, дифенилметан С₁₃Н₁₂, дифениловый эфир C₁₂H₁₀O, изоаметилен (3-метил-1-бутен) C₅H₁₀, изобутан (метилпропан, 2-метилпропан) С₄Н₁₀, изобутилацетат (изобутиловый эфир уксусной кислоты) С₆Н₁₂О₂, изобутилформиат C₅H₁₀O₂, изопентан C₅H₁₂, изопропиловый спирт (пропанол-2, 2-пропанол), изопропанол, диметилкарбинол) С₃Н₇ОН, иод (йод) I₂, йодистая ртуть HgI₃, метилацетат (метиловый эфир уксусной кислоты) С₃Н₆О₂, метилацетилен (пропин) C₃H₄, 3-метилен-1-бутен C₅H₁₀, метилбромид (бромистый метил, монобромметил, монобромэтан, метилбромид, бромметил) CH₃Br, мезитилен C₉H₁₂, метиленхлорид (хлористый метилен, дихлорметан, ДХМ) CH₂Cl₂, метилизобутират C₂H₁₀O₂, метиловый спирт (метанол, древесный спирт, карбинол, метилгидрат, гидроксид метила) CH₃OH, метилтиофен, мышьяковистый водород (гидрид мышьяка, арсин) AsH₃, метилхлорид (хлорметан) CH₃Cl, нитрозил хлорид (хлористый нитрозил, оксид хлорид азота) NOCl, нонан C₉H₂₀, октан C₈H₁₈, окись углерода CO, н-пентан C₅H₁₂, амилен, пиридин C₅H₅N, пропан C₃H₈, пропилацетат (н-пропиловый эфир уксусной кислоты) C₅H₁₀O₂, пропилен C₃H₆, пропиловый спирт (пропан-1-ол, 1-пропанол) C₃H₇OH, ртуть Hg, сероводород H₂S, сероуглерод CS₂, силан (кремневодород, гидрид кремния) SiH₄, толуол (метилбензол) C₇H₈, тиазол C₃H₃NS, тиофен C₄H₄S, триметилбутан C₇H₁₆, триметилэтилен С₅Н₁₀, четырехбромистое олово (бромид олова IV) SnBr₄, четыреххлористое олово (хлорид олова IV) SnCl₄, четыреххлористый углерод (тетрахлорметан, ЧХУ) CCl₄, циклогексан C₆H₁₂, циклопропан C₃H₆, цинк Zn, уксусная кислота (этановая кислота) C₂H₄O₂, хлор Cl₂, хлороформ (трихлорметан, метилтрихлорид, хладон-20) CHCl₃, этилацетат (этиловый эфир уксусной кислоты) C₄H₈O₂, этиловый спирт (этанол, метилкарбинол, винный спирт или алкоголь C₂H₆O) C₂H₅OH, этилпропионат C₅H₁₀O₂, этилхлорид (хлористый этил, монохлорэтан) C₂H₅Cl.

Определение вязкости

При анализе данного показателя важно выделять условную, динамическую и кинематическую вязкость, однако в технических условиях на ДТ указывается именно кинематическая вязкость. Единицей ее измерения является стокс, под которым определяют жидкость, плотностью 1 г. на 1 см2, которая перемещается на 1 см/сек. относительно 2 слоев. При этом она выражается таком параметре, как сантистокс (сст).

Как можно понять, цена на дизтопливо тоже зависие от его вязкости, которая напрямую связана с плотностью жидкости, и поэтому зависит от температуры воздуха. При этом каждое ДТ имеет свои показатели вязкости в зависимости от класса топлива:

• зимнее — от 1,9 до 5,0 кв. мм/с;
• летнее — от 4 до 6 кв. мм/с;
• арктическое — от 1,5 до 4,0 кв. мм/с.

Чем меньше вязкость, тем ниже риск подтеканий в форсунках и насосах. Вместе с тем, важно использовать топливо, характеристики которого соответствуют оптимальным показателям конкретной температуры окружающей среды.

Дело в том, что при малой вязкости скорость движения частиц уменьшается, в результате чего экономическая мощность двигателя снижается. При более высоких значениях увеличивается сопротивление в форсунках и трубопроводах, что также приводит к снижению мощности, поэтому соответствие топлива своему классу имеет очень важное значение.

Кинематическая вязкость

Этот параметр является более распространенной физической величиной для оценки свойств нефти и нефтепродуктов. По-другому эту величину называют удельным коэффициентом внутреннего трения.

Этот коэффициент является отношением коэффициента η (см. выше) к плотности жидкого вещества.

Единицы измерения этого физического параметра :

В такой отрасли, как нефтехимия, также применяются такие физические характеристики этого вещества, как относительная и условная вязкости.

Что нужно знать при переходе на зимнюю солярку

Дизельное топливо состоит из тяжелых углеводородов парафиновой группы, которые при понижении температуры могут выпадать в осадок и выкристаллизовываться. Солярка попросту густеет и не проходит ни через фильтры, ни через систему питания и насосы. При этом топливо стает мутным, вязким вплоть до полного застывания. В связи с этим существует три вида топлива для дизельных моторов, которые должны соответствовать температуре окружающего воздуха:

• летняя солярка, которая может использоваться только при температурах от 0°C;
• зимнее топливо, предел использования которого заканчивается на отметке -30°C;
• арктическая солярка используется, когда температура -50°C.

За последние сто лет дизельное топливо практически не изменилось

Причем все виды солярки могут превратиться в пластилин, но при разных температурах. По ГОСТу 52368-2005, летнее топливо мутнеет при температуре -5°С, при 7 градусах мороза наступает предел фильтруемости, а при -10°С оно парафинизируется полностью. Температура помутнения, даже кратковременная и в ночное время — это основной сигнал для того, чтобы начинать переходить на зимнее топливо. Только, к большому сожалению, АЗС не всегда могут предложить зимнее топливо вовремя, а если и предложат, то это еще не факт, что оно зимнее. Проверить топливо на заправке не представляется возможным, поэтому многие пользуются в переходный период депрессорными присадками — антигелями. В принципе, в средней полосе на нефтеперерабатывающих предприятиях поступают точно таким же методом. Зимнее топливо готовят из летнего введением в него депрессорных присадок. Но и это не самый важный показатель качества топлива.

Государственные стандарты, применяемые к бензинам

В настоящее время в Российской Федерации действует несколько нормативных документов, определяющих качественные характеристики топлива, используемое в работе бензиновых двигателей внутреннего сгорания. В частности, ГОСТ 2184-87, переизданный в 2003 году действует также на территории десяти стран бывшего Советского Союза. В соответствии с документом, его требования распространяются только на неэтилированный бензин марки А-76. При этом, требования по плотности вещества (при температуре 20 градусов Цельсию) не обозначены, однако ее определение до отгрузки топлива потребителю обязательна.

ГОСТ ГОСТ Р 51105-97 с изменениями от 1 января 1999 года регламентирует определение плотности неэтилированных бензинов различных марок. В зависимости от данного требования автомобильные бензины подразделяются на: Нормаль 80, Регулятор 91, Регулятор 92. Премиум 98, Супер 98. Отметим, что плотность топлива с октановым числом от 91 до 98 определяется при температурном режиме 15 градусов по Цельсию и составляет от 725 до 780 кг/м3. Все измерения проводятся в соответствии с ГОСТом Р 51069-97 и при помощи ареометра.

Более качественное топливо определяется в соответствии с ГОСТ Р 51886-2002, изменения в который внесены в 2008 году. Данный документ соответствует европейским стандартам автомобильного топлива и распространяется на автомобильные бензины (неэтилированные), марок Супер Евро-98 и Премиум Евро-95. Плотность таких бензинов лежит в пределах от 720 до 750 кг/м3.

Условная вязкость

Этот параметр (обозначение ВУ) получают путем деления промежутка времени, за который истекает определенный объем жидкого образца, на период времени, за который истекает такой же объем стандартной жидкости. Время истекания измеряется в вертикальной трубе заранее определенной длины и диаметра. Условия для обеих жидкостей должны быть абсолютно одинаковы.

Теплофизические свойства жидких топлив при 20ºС

В таблице приведены следующие свойства жидких топлив при 20ºС и атмосферном давлении:

• состав горючей смеси, % по массе;
• зольность, %;
• содержание влаги, %; , кДж/кг;
• плотность, кг/м 3 ;
• массовая теплоемкость, кДж/(кг·град);
• кинематическая вязкость, м 2 /сек;
• теплопроводность, Вт/(м·град);
• температура вспышки, К;
• температура кипения, К.

Свойства даны для следующих жидких топлив: бензин высшего качества, бензин 3-го сорта, керосин высшего качества, керосин торговый, дизельное автотракторное горючее, соляровое масло, мазут малосернистых марок.

Примечание: мазут содержится в нефтяных фракциях, перегоняемых, при температурах 473-643К; его химический состав и удельный вес меняются в зависимости от сорта нефти. Химические свойства и состав горючей массы бензина изменяются в зависимости от метода получения и сорта нефти. Обычно бензин состоит из насыщенных алифатических соединений, меняющихся в пределах от C₅H₁₂ до C₁₂H₂₆; в среднем состав соответствует C₈H₁₈ (октан).

Следует отметить, что коэффициент объемного расширения нефтепродуктов приблизительно равен 955·10 -6 1/град при температуре 120ºС.

Теплопроводность дизельного топлива

В таблице представлены значения теплопроводности в ккал/(м·ч·град) дизельного топлива в зависимости от температуры (в интервале от 0 до 250ºС) при давлении 1,5 и 10 атм.

Теплопроводность бензина НК-140 прямой гонки

В таблице представлены значения теплопроводности в ккал/(м·ч·град) бензина НК-140 в зависимости от температуры (в интервале от 0 до 200ºС) при давлении 1,5 и 40 атм.

Теплопроводность мазута при давлении 3 атм.

В таблице представлены значения теплопроводности в ккал/(м·ч·град) мазута прямой гонки в зависимости от температуры (в интервале от 0 до 300ºС) при давлении 3 атм.

Примечание: перевод величин размерности в единицы СИ можно осуществить здесь

Источники:
1. Теплопроводность газов и жидкостей. Н. В. Цедерберг. М.: Госенергоиздат, 1963. — 408 с.
2. Физические величины. Справочник. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. — М.:Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
3. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники.