Критические параметры

Температура, давление и объем при критическом состоянии очень важны для физики нефти, особенно для высокотемпературных процессов при высоких давлениях.

Критическим состоянием вещества называется такое, при котором исчезает различие (граница) между его жидкой и паровой фазами, т.е. они имеют одни и те же основные свойства. Для каждого вещества существует такая температура, выше которой оно никаким повышением давления не может быть переведено в жидкость. Эта температура называется критической температурой Т_кр. Давление насыщенных паров, соответствующее критической температуре, называется критическим давлением Р_кр. Объем паров при критической температуре и давлении называется критическим объемом.

Критические параметры веществ

Вязкость

Вязкость является важнейшим физическим свойством, характеризующим эксплуатационные свойства дизельных и котельных топлив, нефтяных масел и другихъ н/п. По значению вязкости судят о возможности распыления и прокачиваемости нефти и н/п.

Различают динамическую, кинематическую, условную и эффективную (структурную) вязкость.

Динамической (абсолютной) вязкостью (h), или внутренним трением, называют свойства реальных жидкостей оказывать сопротивление сдвигающим касательным усилиям. Очевидно, это свойство проявляется при движении жидкости, динамическая вязкость в системе СИ измеряется в Н∙с/м². Это сопротивление, которое оказывает жидкость при относительном перемещении двух ее слоев поверхностью 1 м², находящихся на расстоянии 1 м друг от друга и перемещающихся под действием внешней силы в 1 Н со скоростью 1 м/с. Учитывая, что Н/^м2 = Па, динамическую вязкость часто выражают в Па ∙ с или мПа ∙ с. В системе CGS размерность динамической вязкости – дин ∙ с/м². Эта единица называется пуазом (1 П = 0,1 Па ∙с).

Кинематической вязкостью (ν) называется величина, равная отношению динамической вязкости жидкости (h) к ее плотности (ρ) при той же температуре: ν = h/ρ.

Единицей кинематической вязкости является м²/с – кинематическая вязкость такой жидкости, динамическая вязкость которой равна 1 Н ∙ с/м² и плотность 1 кг/м³ (Н = кг ∙ м/с²). В системе CGS кинематическая вязкость выражается в см²/с. Эта единица называется стоксом(1 Ст = 10^-4 м²/с, 1 сСт = 1 мм²/с).

Нефти и н/п часто характеризуются условной вязкостью, за которую принимается отношение времени истечения через калиброванное отверстие стандартного вискозиметра 200 мл н/п при определенной температуре (t) ко времени истечения 200 мл дистиллированной воды при температуре 20 ⁰С. Условная вязкость при температуре t обозначается знаком ВУ_t и выражается числом условных градусов.

Для углеводородов вязкость существенно зависит от их химического состава: она повышается с увеличением молекулярной массы и температуры кипения, наличие боковых разветвлений в молекулах алканов и нафтенов и увеличение числа циклов также повышает вязкость. Для различных групп углеводородов вязкость растет в ряду алканы – арены – цикланы.

Для определения вязкости используют специальные стандартные приборы – вискозиметры, различающиеся по принципу действия.

Кинематическая вязкость определяется для относительно маловязких светлых н/п и масел с помощью капиллярных вискозиметров, действие которых основано на текучести жидкости через капилляр по ГОСТ 33-2000 и ГОСТ 1929-87 (вискозиметр типа ВПЖ, Пинкевича и др.).

Для вязких н/п измеряется условная вязкость в вискозиметрах типа ВУ, Энглера и др. Истечение жидкости в этих вискозиметрах происходит через калиброванное отверстие по ГОСТ 6258-85.

Между величинами условной ^оВУ и кинематической вязкостью существует эмпирическая зависимость:

Для ν от 1 до 120 мм²/с

ν_t = 7,31 ^оВУ_t – 6,31/^оВУ_t, (17)

Для ν > 120 мм²/с

ν_t = 7,4 ^оВУ_t (18)

Во всех описанных стандартных методах вязкость определяют при строго постоянной температуре (при 50, 90 ⁰С и др.), поскольку с ее изменением вязкость существенно меняется.