گرانروی - ویسکوزیته (Viscosity)

گرانروي ( ويسكوزيته )  مايعات شفاف و تيره

هدف و دامنه كاربرد

هدف تعيين گرانروي كنيماتيك فرآورده هاي نفتي مايع شفاف و تيره مي باشد كه  بوسيله زمان جريان حجم مايع ، تحت نيروي جاذبه در يك ويسكومتر نوع موئينه شيشه اي كاليبره شده، اندازه گيري مي شود. گرانروي ديناميك از حاصلضرب گرانروي كنيماتيك اندازه گيري شده در چگالي مايع بدست مي آيد.

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

روش فوق بستگي به رفتار نمونه دارد و در حالت ايده آل ضريب گرانروي بايد مستقل از سرعت برش باشد (اين رفتار معمولا جريان نيوتني ناميده مي شود). اگر ضريب گرانروي با توجه به سرعت برش تغيير نمايد ،  استفاده از ويسكومترها با لوله هاي 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 نمي گيرد بلكه رعايت جوانب ايمني به عهده آزمايشگر خواهد بود. بنابراين آزمايشگر بايد قبل از انجام آزمايش با  به كار گرفتن روش هاي ايمني و بهداشتي مناسب و توجه به دستورالعمل هاي مربوط ، پيش بيني هاي لازم را به كار گيرد.

تعاریف

گرانروی  مقاومتی است که سیال دربرابر جاری شدن ازخود نشان می دهد.

گرانروی اندازه گیری زمان لازم برای عبور حجم معینی از نمونه در دمای ثابت از داخل یک  کانال باریک به  ا بعاد استاندارد ( viscometer ) می باشد.

کلیه سیالات مقاومت معینی در مقابل تغییر شکل از خود نشان می دهند این خصو صیت را که می توان نوعی اصطکاک درونی دانست گرانروی می نامند.

گرانروی با واحد های مختلفی بیان می شود . گرانروی سینماتیک بر حسب سانتی استوک بر ثانیه می باشد.

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

اهميت آزمايش

بسياري از محصولات نفتي مانند مواد غير نفتي به عنوان روان كننده در ياتاقا ن ها ، دنده ها سيلندرهاي كمپرسور، لوازم هيدروليك و غيره به كار مي روند. استفاده صحيح از تجهيزات بستگي به گرانروي كينماتيك مناسب ( يا گرانروي ديناميك ) مايع دارد. بنابراين اندازه گيري دقيق گرانروي كنيماتيك و گرانروي ديناميك از ويژگي هاي اساسي بسياري از فرآورده ها مي باشد.

ميزان گرانروي كينماتيك سوخت هاي نفتي براي استفاده صحيح از آنها مهم است ، براي مثال جريان سوخت در ميان خطوط لوله نفت ، نازل هاي تزريقي و منافذ لوله ها و تعيين گستره دما براي كاربرد صحيح در مشعل ها.

• ·  گرانروي كنيماتيك

مقدار مقاومت سيال در برابر جريان ، تحت تاثير نيروي وزن را گرانروي كنيماتيك مي گويند . ضريب گرانروي كنيماتيك  داراي رابطه ابعادي  است كه  تابعي از طول ( L ) و   زمان ( T )  است. در دستگاه    CGSواحد گرانروي كينماتيك يك سانتيمتر مربع برثانيه است كه يك استوك ( st ) ناميده مي شود. در دستگاه  SI  واحد گرانروي كينماتيك يك متر مربع برثانيه  معادل  با   104استوك مي باشد. اغلب از واحد سانتي استوك ( c.st ) استفاده مي شود .

1 mm2/s = st 10 -2 =   1 cst

• ·  فشار هيدرواستاتيك

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

• ·  چگالي

چگالي برابر جرم واحد حجم سيال است. در دستگاه   CGSواحد چگالي يك گرم بر ميلي      ليتر و در دستگاه  SI واحد چگالي يك كيلوگرم برمتر مكعب است.

• ·  گرانروي ديناميك

نسبت بين تنش برش به كار رفته و سرعت برش است. گرانروي ديناميك همچنين دلالت مي كند بر يك مقدار تكرارپذيري در هر كدام از تنش برشي و سرعت برش كه بستگي سينوسي به زمان دارد . ضريب η اندازه گيری مقاومت جريان سيال است که معمولا گرانروي سيال  ناميده مي شود. 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 مي شود (P  ).  اغلب از سانتي پواز استفاده مي شود . در دستگاه  SI  واحد گرانروي ديناميك ، يك پاسكال ثانيه است كه اغلب جهت هماهنگي از مضرب ميلي پاسكال ثانيه استفاده ميشود.= 1 cP  1 mPa.s

خلاصه آزمايش

اندازه گيري 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 كاملا كنترل شده انجام مي شود. گرانروي كنيماتيك از حاصلضرب زمان جريان و ثابت كاليبراسيون ويسكومتر بدست مي آيد.

هر كدام از  گستره هاي ذكر شده در جداول ، يك سري از ويسكومترها را شامل مي شود. جهت اجتناب  از لزوم تصحيح انرژي جنبشي ، اين ويسكومترها  براي زمان جريان بيش از   200 ثانيه طراحي شده اند . در هر كدام از سري ها ، حداقل زمان براي ويسكومترها با كوچكترين ثابت ويسكومتر بيش از  200ثانيه مي باشد . مشخصات و دستورالعمل ها براي ويسكومترها در استاندارد ملي آمده است.

شرح آزمایش :

ابتدا مقار 10 سی سی از  Hcl M 02/0 را داخل سیستم می ریزیم و آن را می شوییم . سپس 10 سی سی آب مقطر خالص را در داخل سیستم ریخته تا یونهای آن شسته شود در آخر با 10 سی سی استون ویسکومتر را خشک کی کنیم .در این حالت ابتدا باید ویسکوزیته آب مقطر را به عنوان ویسکوزیته مرجع اندازه گیری می کنیم . برای این کار 10 سی سی از آب مقطر را از دهانه ( 1 ) داخل سیستم ریخته و سپس از دهانه ( 2 ) یک مکش انجام می دهیم 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  می زنیم و با عبور آب مقطر از نقطه  B  کرنومتر را متوقف کرده و زمان بدست آمده برای آب مقطر را تحت عنوان زمان مرجع یادداشت می کنیم ، آزمایش را برای دو نوع الکل دیگر نیز تکرا ر می کنیم.

شکل آزمایش :   

 شکل آزمایش در فایل Lab می باشد

شما می توانید از لینک زیر نحوه آزمون سازمان ملی استاندارد ایران را مشاهده نمائید