3. 5
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
Лабораторный практикум по эксплуатационным материалам имеет целью познакомить студен-
тов с основными приемами испытания качества топлив, смазочных материалов и технических
жидкостей и научить их правильно давать оценку эксплуатационным свойствам этих продуктов по
данным анализа или паспорта (прил. Д). Успешное выполнение заданий лабораторного практику-
ма зависит от предварительной подготовки студентов к лабораторным занятиям, строгого соблю-
дения методики проведения испытаний и соблюдения в лаборатории правил техники безопасности
и противопожарных мер.
На рабочем месте должно быть все необходимое для выполнения задания и не должно быть
ничего, что отвлекало бы внимание работающего и мешало проведению работы. Грязные посуда и
приборы, плохая подгонка деталей в местах соединения частей приборов, неправильно использо-
ванные реактивы искажают результаты испытания, поэтому к нему приступают лишь после того,
как аппарат или прибор собран и проверен.
Пробу продукта, подлежащего анализу, перед испытанием тщательно перемешивают взбалты-
ванием. Продукт, использованный для определения тех или иных показателей, ни в коем случае
обратно в склянку с пробой не выливают, так как он при анализе частично потерял первоначаль-
ные качества.
Исключение составляет только испытание по определению плотности, проделав которое про-
дукт можно слить обратно в склянку с образцом и использовать для других испытаний.
Работы должны выполняться студентами с заданными образцами продуктов и в точном соот-
ветствии с методическими указаниями. Непродуманность или поспешность в выполнении испы-
тания не только исказят результат работы, но могут также привести к порче приборов и даже к
несчастному случаю.
По окончании испытания прибор разбирают, и рабочее место приводят в порядок.
В отчете по выполненной работе должны быть отражены:
— номер и наименование работы;
— характеристика исследуемого показателя качества и его раз-мерность;
— сущность испытания;
— краткое описание хода испытания с зарисовкой принципиальных схем приборов;
— наименование продукта (номер пробы) и данные опыта;
— расчет показателя, при необходимости делается графическое построение;
— оценка результата испытания, включая сравнение с нормами стандарта.
ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
В лаборатории эксплутационных материалов работающие имеют дело с легковоспламеняющи-
мися, горючими и токсическими жидкостями. К первым относятся бензины и другие нефтепродукты
и растворители. Ко второй группе относятся керосины, дизельные топлива и некоторые тормозные
жидкости. Токсическими являются различные ароматические углеводороды, антифризы и тормоз-
ные жидкости. Поэтому главной опасностью при работах в данной лаборатории является пожарная
опасность, а также опасность отравления парами токсических веществ или от попадания их в пище-
вой тракт. Существуют следующие правила.
1. При работах в лаборатории запрещается применять открытое пламя или другой источник
возможного воспламенения. Сжигание образцов топлив при их анализе допускается только в при-
готовленном для этой цели вытяжном шкафу, из которого предварительно удалены все склянки с
нефтепродуктами.
2. Для работы следует употреблять нефтепродукты в количестве не большем, чем указано в ме-
тодических указаниях. Подготовку проб к испытанию нужно проводить до включения нагрева-
тельных приборов.
3. При сильном запахе бензина или другого легковоспламеняющегося продукта следует все ра-
боты прекратить и помещение лаборатории тщательно проветрить. Так же поступают при проливе
бензинов.
4. Использованные пробы нефтепродуктов и других жидкостей нельзя сливать в раковины: в
сифонах раковин эти продукты скапливаются и могут послужить причиной взрыва и травм.
5. При воспламенении испытуемых проб вне приборов пламя следует тушить струей углеки-
слоты из углекислотного огнетушителя или засыпать очаг пламени песком. Нельзя тушить пен-
ным огнетушителем электроприборы, находящиеся под напряжением: пена электропроводна, и
4. 6
ток может поразить человека, тушащего пожар. Если загорелась одежда, нельзя бежать, нужно
гасить пламя обертыванием полотенцем или одеялом.
6. Остерегаться прикасания к горячим приборам. Не разбирать горячие приборы, а подождать,
когда они остынут.
7. После работ с этилированными бензинами, антифризом и тормозными жидкостями обяза-
тельно вымыть руки водой с мылом.
8. При работе со стеклянными приборами и посудой не употреблять лишних усилий при закры-
вании приборов пробками, одевании резиновых трубок и т.п. во избежание поломок стекла и поре-
зов рук осколками.
9. Нельзя загромождать рабочие столы портфелями, сумками. На рабочем месте допускается
наличие руководства к работам, справочных материалов, тетради для записей.
10. При работах нужно строго придерживаться методических указаний. Следует помнить, что
поспешность или непродуманное отклонение от рекомендованного порядка работы могут привес-
ти к пожару или несчастному случаю.
Лабораторная работа № 1
ОЗНАКОМЛЕНИЕ С АССОРТИМЕНТОМ ТОПЛИВА.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТОПЛИВА
1.1. Ознакомление с внешним видом и запахом топлив
Цвет. Неэтилированные бензины бесцветны. Этилированные бензины специально окраши-
вают: бензин А-76 — в желтый; АИ-93 — в оранжево-синий; АИ-98 — в желтый цвет.
Иногда неэтилированные бензины обладают желтоватым цветом, вызванным наличием в них
смолистых веществ. Лигроин и тракторный керосин имеют цвет от светло-желтого до темно-
желтого. Цвет дизельного топлива — от желтого до темно-жел-того, почти светло-коричневого.
Прозрачность. В соответствии со стандартом прозрачность топлив определяется в стеклянном
цилиндре. Топливо, налитое в цилиндр, должно быть совершенно прозрачным и не должно содер-
жать взвешенных и осевших на дно цилиндра посторонних примесей, в том числе и воды. Мут-
ность топлива при комнатных температурах вызывается обычно наличием в нем воды в виде
эмульсии или механических примесей. Такое топливо перед применением подвергается отстою и
фильтрации.
Наличие воды в карбюраторном топливе особенно опасно в зимнее время, когда образующиеся
кристаллы льда нарушают дозировку топлива и даже могут вызвать полное прекращение его по-
дачи. Кроме того, в присутствии воды увеличивается коррозионное действие топлива, усиливают-
ся процессы окисления. В ингибированных бензинах вода может вымывать ингибитор окисления.
В летнем дизельном топливе согласно стандарту на период с 1 мая по 1 октября допускается
наличие следов воды (не более 0,025 %).
Ввиду более высокой по сравнению с карбюраторными топливами вязкостью возможность об-
разования устойчивой эмульсии воды в дизельном топливе возрастает, но процесс отстаивания
воды требует большего времени.
Наличие эмульгированной воды может быть обнаружено по мутности топлива при осмотре его в
проходящем свете. Топливо не должно содержать воды и должно быть совершенно прозрачным.
Механические примеси могут попадать в топливо при пользовании грязной и неисправной та-
рой и загрязненным заправочным оборудованием. В карбюраторных топливах присутствие даже
мельчайших механических примесей не допускается. В наших условиях убедиться в отсутствии их
можно путем осмотра испытуемого образца непосредственно в той стеклянной емкости, в которой
находится испытуемый образец.
Наличие в дизельных топливах механических примесей ведет к засорению фильтров, сопла
форсунки и к более интенсивным износам топливной аппаратуры, особенно прецизионных пар
топливных насосов высокого давления. Этим обуславливается требование полного отсутствия ме-
ханических примесей в дизельном топливе.
1.2. Определение присутствия водорастворимых кислот
и щелочей в топливе (определение нейтральности топлива)
Коррозионный износ двигателя во многом зависит от присутствия в топливе сильнодействую-
щих водорастворимых кислот и щелочей.
Водорастворимые кислоты и щелочи могут оказаться в топливе из-за нарушения технологии
его очистки. Так, например, при неполной нейтрализации после воздействия серной кислотой
(сернокислотная очистка) не исключено наличие остатков как самой кислоты, так и ее производ-
5. 7
ных сульфокислот и кислых эфиров. Щелочь попадает в топливо при плохой отмывке в процессе
очистки (обычно NaOH и реже Na2CO3). Другие водорастворимые кислоты и щелочи могут ока-
заться в топливе случайно и крайне редко.
Вследствие исключительно сильного действия водорастворимых кислот и щелочей на корро-
зию металлов нормы стандарта предусматривают их полное отсутствие как в бензинах и дизель-
ных топливах, так и в моторных маслах.
При наличии в топливах водорастворимых кислот и щелочей, последние безоговорочно браку-
ются и к применению не допускаются.
Определение наличия водорастворимых кислот и щелочей производится качественной пробой
по ГОСТ 6307–75.
1.2.1. Аппаратура и реактивы
1. Воронки делительные вместимостью 50–100 мл.
2. Мерный цилиндр на 10 мл.
3. Пробирки из бесцветного стекла.
4. Вода дистиллированная, проверенная на нейтральность.
5. Фенолфталеин 1 %-й спиртовой раствор.
6. Метилоранж 0,02 %-й водный раствор.
7. Химический штатив.
1.2.2. Порядок проведения работ
1. Образец топлива тщательно перемешивают взбалтыванием в бутылке, затем наливают в де-
лительную воронку (рис. 1.1) 10 мл испытуемого топлива, добавляют такое же количество дистил-
лированной воды и взбалтывают смесь в течение 5 мин.
Рис. 1.1. Приборы для определения в топливе водорастворимых
кислот и щелочей:
1 — делительная воронка; 2 — штатив с пробирками; 3 — индикаторы;
4 — вода; 5 — топливо
2. Дают смеси отстояться, после чего водный слой, находящийся внизу делительной воронки,
опускают через кран в две пробирки.
3. В одну пробирку добавляют 1–2 капли метилоранжа. При наличии в топливе минеральных
кислот водная вытяжка в пробирке окрашивается в розовый или оранжево-красный цвет, при от-
сутствии кислот цвет водной вытяжки будет желто-оран-жевым.
4. В другую пробирку добавляют 1–2 капли фенолфталеина. При наличии в топливе щелочей
водная вытяжка окрасится в фиолетово-розовый цвет, при отсутствии щелочей водная вытяжка
останется бесцветной или слегка побелеет.
Бензин может быть допущен к применению только при неизменяющейся окраске его водной
вытяжки, что будет свидетельствовать о полном отсутствии в нем водорастворимых кислот и ще-
лочей.
1.2.3. Заключение
Результаты проведения работы необходимо сопоставить с требованиями стандарта на испы-
туемый бензин по данному показателю качества. Заключение дается в отчете по лабораторной ра-
боте.
6. 8
1.3. Определение плотности бензина
Как известно, фонды на автомобильный бензин устанавливаются в весовых единицах, отовари-
вание и учет на нефтебазах и при оптовых перевозках также производится в весовых единицах.
Розничная продажа бензина и его отпуск при заправке баков транспортных средств производится
в литрах. Утвержденные нормы расхода бензина автотранспортом устанавливаются в литрах.
Следовательно, система учета и отчетности, а также расчеты при составлении заявок на снаб-
жение должны предусматривать перевод количества бензина из весовых единиц в объемные и об-
ратно. Кроме того, контроль наличия и остатков в емкостях автомобильных заправочных станций
(АЗС) также невозможен без четко налаженного перевода весовых единиц измерения в объемные.
Для пересчета количества бензина в объемных единицах в весовые достаточно умножить объ-
емное количество бензина, замеренное при какой-либо температуре, на плотность бензина при той
же температуре, т.е.
T T tG V= ρ ,
где GT — количество бензина в весовых единицах, кг; VT — количество бензина в объемных еди-
ницах, л; ρt — плотность бензина при той же температуре, г/см3
.
Практическое определение плотности бензина при данной температуре и приведение ее к за-
данной температуре составляет основное целевое назначение работы.
1.3.1. Основные определения и обозначения
Плотность измеряется массой тела, заключенной в единице его объема и имеет размерность в
СГС г/см3
(ГОСТ 3900–85), в СИ кг/м3
.
Плотность не следует смешивать с удельным весом, который представляет собой отношение веса
тела к весу воды в том же объеме. За единицу массы принята масса воды объемом 1 см3
при +4 ºС.
Следовательно, удельный вес, отнесенный к воде, имеющей температуру +4 ºС, численно равен
плотности. В СИ удельный вес имеет размерность Н/м3
. Если же удельный вес отнесен к воде,
имеющей другую температуру, как в некоторых старых стандартах к 15 ºС или 20 ºС, то он численно
не равен плотности. По действующему стандарту плотность обозначается ρt, где t — температура
бензина. Удельный вес обозначается буквой
1
2
σ ,t
t где t1
— температура бензина, t2 — температура
воды, к которой отнесен удельный вес (например:
15
20
σ ,t
t
20
20
σt
t и т.д.).
1.3.2. Необходимые аппаратура и приборы
1. Стеклянный цилиндр.
2. Нефтеденсиметр по ГОСТ 1284–89 с ценой деления 0,0005 г/см3
или 0,001 г/см2
.
1.3.3. Проведение испытаний
Для определения плотности бензина стеклянный цилиндр устанавливается на прочный гори-
зонтальный стол. По стеклянной палочке осторожно наливают в него бензин, причем температура
бензина не должна отклоняться от температуры в помещении, где производят измерение более
чем на ±5 °С.
Далее чистый и сухой нефтеденсиметр медленно погружают в бензин до момента его свобод-
ной плавучести.
Отсчет производится по верхнему краю мениска. Во избежание явления параллакса и связан-
ной с этим ошибкой, глаз наблюдателя должен находится на уровне мениска (см. рис. 1.2). Темпе-
ратура бензина определяется термометром.
7. 9
Рис. 1.2. Определение плотности нефтеденсиметром:
а — нефтеденсиметр; б — замер плотности топлива;
1 — шкала плотности; 2 — шкала температуры
Плотность бензина принято указывать при температуре +20 °С. Если температура бензина в
момент определения его плотности отличалась от указанной, следует ввести температурную по-
правку.
Температурная поправка определяется по формуле
ρ20 = ρt + γ(t – 20),
где ρ20 — плотность при температуре +20 °С, кг/м3
; ρt — плотность при температуре замера, кг/м3
;
t — температура бензина в момент замера, °
С; γ — температурная поправка (табл. 1.1).
Таблица 1.1
Средние температурные поправки плотности нефтепродуктов, кг/м3
Замеренная
плотность
нефтепродуктов
Температурная
поправка на 1 °С
Замеренная
плотность
нефтепродуктов
Температурная
поправка на 1 °С
0,720–0,7299 0,000870 0,820–0,8299 0,000738
0,730–0,7399 0,000857 0,830–0,8399 0,000725
0,740–0,7499 0,000844 0,840–0,8499 0,000712
0,750–0,7599 0,000831 0,850–0,8599 0,000699
0,760–0,7699 0,000818 0,860–0,8699 0,000686
0,770–0,7799 0,000805 0,870–0,8799 0,000673
0,780–0,7899 0,000792 0,880–0,8899 0,000660
0,790–0,7999 0,000778 0,890–0,8999 0,000647
0,800–0,8099 0,000765 0,900–0,9099 0,000633
0,810–0,8199 0,000752 0,910–0,9199 0,000620
1.3.4. Оценка результатов испытаний
Плотность автотракторного топлива стандартами не нормируется, по этому показателю можно
только ориентировочно судить о виде топлива: бензины, керосины, дизельное топливо и т.д., так
как многие марки различных топлив имеют одинаковую плотность.
8. 10
Лабораторная работа № 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ НЕФТЕПРОДУКТОВ
2.1. Общие сведения
Плотность и вязкость нефтепродуктов являются важными параметрами, характеризующими
эксплуатационные свойства. От них зависят качество распыливания и полнота сгорания топлива,
надежность смазки трущихся поверхностей.
Вязкостью называется сопротивление, которое оказывают частицы жидкости их взаимному пе-
ремещению под действием внешней силы. Различают абсолютную (динамическую и кинематиче-
скую) и условную вязкости.
Динамическая вязкость (ηt) представляет собой коэффициент внутреннего трения, равный по
величине отношению силы трения, действующей на поверхность жидкости при градиенте скоро-
сти, равной единице, к площади этого слоя.
В СИ динамическая вязкость измеряется в н.с.м–2
или Па⋅с. Паскаль-секунда — это вязкость та-
кой жидкости, которая оказывает сопротивление взаимному перемещению двух слоев жидкости
площадью 1 м2
, находящихся на расстоянии 1 м друг от друга и перемещающихся относительно
друг друга со скоростью 1 м/с, силой в 1 Н.
В СГС за единицу динамической вязкости принят Пуаз (П), 1 П = г(см⋅с)-1
. Сотая часть Пуаза
называется саптипуаз (сП), т.е. 1 сП = 0,01 П.
Кинематической вязкостью (νt) называется коэффициент внутреннего трения или отношение
динамической вязкости жидкости к ее плотности при температуре t
ν t
t
t
η
=
ρ
. (2.1)
Измеряется кинематическая вязкость в СИ в м2
⋅с-1
, в СГС в стоксах (Ст) или сантистоксах
(сСт).
1 Ст = 1 см2
⋅с-1
= 100 Ст = 10-6
м2
⋅с-1
.
Условная вязкость — величина безразмерная, показывающая во сколько раз вязкость нефте-
продукта больше или меньше вязкости дистиллированной воды при 20 °С.
Наиболее широко в стандартах на нефтепродукты применяется кинематическая вязкость. Она
определяется по ГОСТ 33–2000 с помощью стеклянных капиллярных вискозиметров
(ГОСТ 10028–81). Динамическая вязкость используется при плохой текучести нефтепродукта, ко-
гда его приходится продавливать через капилляр под воздействием внешней силы.
При большой вязкости нефтепродуктов затрудняется их прокачиваемость по трубопроводам и
магистралям через фильтры, что затрудняет подвод масел к трущимся поверхностям и создает
большие сопротивления при работе узлов, приводящие к снижению КПД механизмов. Повышение
вязкости топлива приводит к плохому распыливанию его при впрыске.
При применении нефтепродуктов с очень малой вязкостью ухудшаются смазочные свойства
масел и дизельных топлив, в результате чего возрастает износ топливной аппаратуры дизелей,
увеличивается подтекание топлива через форсунки и зазоры в плунжерных парах, затрудняется
обеспечение условий жидкостного трения в подлинниках скольжения.
Вязкость и плотность жидкостей существенно зависят от температуры. При ее увеличении вяз-
кость и плотность снижаются, при уменьшении — возрастают вплоть до полной потери подвиж-
ности. Свойство нефтепродуктов изменять свою вязкость при различных температурах называется
вязкостно-темпера-турным свойством. Поскольку нефтепродукты, а особенно моторные и транс-
миссионные масла, работают в широком диапазоне температур, необходимо, чтобы они обладали
достаточной вязкостью, обеспечивающей надежность масляного слоя при рабочих температурах
(100 °С), а при низких имели достаточную подвижность.
Существующими стандартами устанавливаются плотность и вязкость дизельных топлив при 20
°С, кинематическая вязкость моторных и трансмиссионных масел при 100 °C, вязкостно-
температурные свойства масел по максимально допустимому отношению кинематической вязко-
сти при 50 °С к кинематической вязкости при 100 °C, для зимних сортов масел — предельному
значению вязкости при 0 °С.
Значения кинематической вязкости и плотности нефтепродуктов также используются в расче-
тах топливных и масляных систем, при пересчете нефтепродуктов из весовых единиц в объемные
для обеспечения учета при транспортировке и при заправке баков.
9. 11
2.2. Приборы и принадлежности
1. Термометр ртутный с ценой деления 1 °С.
2. Цилиндры стеклянные.
3.Вискозиметры капиллярные ВПЖ-1 или ВПЖ-4 по ГОСТ 10028–81.
4. Водяной термостат с электроподогревом.
5. Секундомер.
6. Резиновая груша.
7. Образец нефтепродукта.
2.3. Назначение термостата
Термостат (рис. 2.1) предназначен для поддержания заданной температуры при проведении изме-
рения вязкости по ГОСТ 33–2000 в диапазоне температур от 15 до 150 °С.
Рис. 2.1. Внешний вид термостата
2.3.1. Устройство и принцип работы
Устройство термостата схематично представлено на рис. 2.2.
Принцип действия термостата основан на поддержании заданной температуры путем нагревания
и охлаждения жидкого теплоносителя, циркулирующего в основной и рабочей ванне. Подогрев теп-
лоносителя и поддержание заданной температуры осуществляется с помощью нагревателя и датчика
температуры, расположенных в бочонке 3 электронного регулятора. Охлаждение — путем теплооб-
мена с окружающей средой, а при температурах, близких к окружающей, — дополнительно с помо-
щью теплообменника. Для этого необходимо подключить входные и выходные патрубки теплооб-
менника 4 к водопроводной сети или другому специальному холодильному устройству. Поток ох-
лаждающей жидкости должен быть равномерным и по возможности небольшим. Охлаждение не
требуется, если температура в рабочей ванне выше температуры окружающей среды более, чем
на 25 °С.
10. 12
Рис. 2.2. Общий вид термостата:
1 — блок терморегулирования и индикации; 2 — теплообменник;
3 — бочонок для размещения платинового термодатчика сопротивления
и нагревателя; 4 — циркуляционный насос; 5 — входной патрубок насоса;
6 — выходной патрубок насоса; 7 — муфта на дне внутренней ванны;
8 — сливной кран; 9 — муфта на насосе; 10 — рабочая ванна;
11 — основная ванна; 12 — вискозиметры
Индикация текущего значения температуры происходит с помощью цифрового табло, распо-
ложенного на передней панели блока регулирования 4.
На рис. 2.2 термостат представлен без внешнего кожуха. Циркуляция теплоносителя происхо-
дит следующим образом: насос через патрубок 5 всасывает теплоноситель из внешней ванны 11 и
нагнетает его в бочонок 3, в котором он при необходимости нагревается. Далее теплоноситель че-
рез выходной патрубок насоса 6 поступает в рабочую ванну, и из нее он через верхний край пере-
ливается в основную ванну. Три отверстия на выходном патрубке насоса 6 рекомендуется ориен-
тировать так, чтобы поток теплоносителя не раскачивал вискозиметры.
2.3.2. Маркировка
На лицевой панели блока терморегулирования термостата нанесены надписи и обозначения,
указывающие назначение органов управления, которые представлены на рис. 2.3:
Рис. 2.3. Лицевая панель
блока терморегулирования
термостата:
1 — индикатор включения
нагревателя; 2 — индикатор
режима вывода текущей
температуры; 3 — индикатор
режима установки
температуры;
4 — индикаторное табло;
5 — кнопка включения
режима установки
температуры; 6 — кнопка
повышения значения
температуры; 7 — кнопка
понижения значения
температуры; 8 — кнопка
«коррекция температуры»;
9 — сетевой выключатель
2.4. Использование термостата
2.4.1. Эксплуатационные ограничения
1. Термостат нельзя устанавливать во взрывоопасных помещениях.
2. Рабочая температура окружающей среды должна быть в диапазоне от +10 до +35 °С.
3. Не допускается попадание влаги на внутренние электрические элементы термостата.
11. 13
4. Не допускается включение термостата без теплоносителя.
2.4.2. Подготовка термостата к использованию
1. Перед началом эксплуатации термостата необходимо установить блок терморегулирования
на ванну термостата. При установке блока терморегулирования убедитесь, что патрубок точно по-
пал в соединительную муфту, расположенную на дне основной ванны термостата. При этом сете-
вой выключатель 9 (см. рис. 2.3) должен быть установлен в положение «О» (отключено).
2. Заземлить корпус термостата с помощью клеммы заземления.
3. Заполнить ванны термостата рабочей жидкостью через отверстия в крышке термостата. Уро-
вень жидкости в основной ванне должен быть ниже на 1–2 см уровня переливных отверстий рабо-
чей ванны.
4. При включении тумблера 9, заработает циркуляционный насос, уровень жидкости в основ-
ной ванне понизится. Долить в термостат рабочую жидкость до уровня на 15–20 мм ниже верхней
рамки стекла. Метки вискозиметра должны быть легко наблюдаемы. Для подсветки меток можно
использовать настольную лампу или любой другой источник света, расположив его на противопо-
ложной стороне термостата.
2.4.3. Использование термостата
1. Включить блок терморегулирования с помощью тумблера 9 (см. рис. 2.3). На индикаторном
табло 4 появится текущее значение температуры и термостат начнет выход на установленное ра-
нее значение температуры (уставку). Одновременно должен заработать двигатель насоса.
2. Для задания уставки (точки термостатирования) необходимо:
— включить режим установки температуры, нажав кнопку 5, при этом загорается индикатор
режима установки температуры 3, и на индикаторном табло 4 появится установленное ранее зна-
чение, например, «30.00 °С»;
— кнопками 6 (▲) и 7 (▼) установить на индикаторе требуемое значение уставки температу-
ры, при этом необходимо учитывать, что при длительном удерживании соответствующей кнопки
меняется шаг изменения уставки, т.е. вначале изменяются сотые доли, затем десятые доли, потом
единицы и т.д.;
— выключают режим установки температуры, нажав кнопку 5. При этом загорится индикатор
режима текущей температуры 2, а индикаторное табло 4 будет показывать значение измеряемой
температуры.
Установленное значение сохраняется в энергонезависимой памяти. При повторном включении
блока регулирования автоматически устанавливается значение температуры, заданное ранее.
2.4.4. Коррекция
Так как датчик температуры находится вблизи нагревателя (это обеспечивает более быструю
реакцию блока регулирования на изменение температуры), то показания цифрового табло могут
не совпадать со значением температуры в рабочей ванне. Поэтому в блоке управления предусмот-
рена операция коррекции. Для этого необходимо, после стабилизации показаний цифрового табло,
в рабочую ванну установить эталонный термометр (±0,01 °С) и сравнить его показания с цифро-
вым табло. В случае расхождения показаний более, чем на 0,01 °С, провести коррекцию показаний
цифрового табло. Например, регулятор отрабатывает уставку 40,00 °С и устойчиво показывает на
табло значение температуры «40,00 °С», а эталонный термометр показывает 39,31 °С; тогда необ-
ходимо выполнить следующее:
1) нажать правую кнопку 8, при этом светодиодный индикатор 2 начнет мигать;
2) кнопками 6 (▲) и 7 (▼) установить на табло блока терморегулирования значение температу-
ры эталонного термометра 39,31 °С;
3) еще раз нажать правую кнопку 8, регулятор запомнит величину коррекции в энергонезави-
симой памяти и перейдет в основной режим, отработает коррекцию, т.е. через некоторое время
показания эталонного термометра и цифрового табло регулятора не будут отличаться, при этом
реальная температура в рабочей ванне после достижения установившегося режима изменится на
величину коррекции, т.е. приблизится к заданным 40,00 °С;
4) при необходимости повторить корректировку температуры.
2.4.5. Дополнительные указания
При эксплуатации термостата необходимо опасаться статического электричества. Статический
разряд иногда изменяет содержимое энергонезависимой памяти. Поэтому если показания термо-
стата вызывают сомнения, то необходимо проверить сохранность коэффициентов регулирования и
12. 14
значение уставки. При необходимости восстановите их и, если необходимо, проведите коррекцию
температуры. При этом блок терморегулирования должен быть заземлен.
Не путайте уставку с коррекцией!
Уставка — это то значение температуры, на которое термостат должен выйти и отработать в те-
чение необходимого времени.
Коррекция — это процедура, с помощью которой показания цифрового табло блока терморегу-
лирования приводятся в соответствие с эталонным термометром.
2.5. Вискозиметр капиллярный стеклянный типа ВПЖ-1
2.5.1. Назначение
Вискозиметр капиллярный стеклянный ВПЖ-1 (см. рис. 2.4) предназначен для определения ки-
нематической вязкости жидкостей по ГОСТ 33–2000.
Рис. 2.4. Общий вид
вискозиметра ВПЖ-1:
1 — входная трубка;
2 — измерительная трубка
с отметками М1 и М2;
3 — изогнутая трубка;
4 — измерительный резервуар;
5 — капилляр;
6 — резервуар для образования
«висячего уровня»;
7 — резервуар с отметками
М3 и М4;
8 — шарообразный резервуар
2.5.2. Технические характеристики
Диаметр капилляра 1,52 мм.
Кинематическая вязкость жидкости, мм2
/с, определяется по формуле
ν
9,807
g
TK= ,
где К — постоянная вискозиметра, К = 0,3091 мм2
/с2
; Т — время истечения жидкости, с; g — уско-
рение свободного падения, g = = 9,81 м/с2
.
2.5.3. Устройство и принцип работы
Измерение вязкости при помощи капиллярного вискозиметра основано на определении време-
ни истечения через капилляр определенного объема жидкости из измерительного резервуара (см.
рис. 2.4).
Вискозиметр капиллярный стеклянный типа ВПЖ-1 с висячим уровнем состоит из измеритель-
ного резервуара 4, ограниченного двумя кольцевыми отметками M1 и M2; резервуар переходит в
капилляр 5 и резервуар 6, который соединен изогнутой трубкой 3 и трубкой 1.
Последняя имеет резервуар 7 с двумя отметками М3 и М4, указывающими пределы наполнения
вискозиметра жидкостью. Жидкость из резервуара 4 по капилляру 5 стекает в резервуар 6 по стен-
кам последнего, образуя у нижнего конца капилляра «висячий уровень».
2.5.4. Подготовка к работе
Перед определением вязкости жидкости вискозиметр должен быть тщательно промыт и высу-
шен.
Вискозиметр вначале необходимо промыть несколько раз бензином, затем петролейным эфи-
ром.
После растворителя промыть водой и залить не менее чем на 5–6 ч хромовой смесью.
После этого вискозиметр промывают дистиллированной водой и сушат. Для более быстрой
сушки вискозиметр можно промыть спиртом-ректификатом или ацетоном.
13. 15
2.5.5. Порядок работы
Испытуемая жидкость заливается в чистый вискозиметр через трубку 1 так, чтобы уровень ее
установился между отметками М3 и М4. На концы трубок 2 и 3 надевают резиновые трубки, при-
чем первая из них снабжена краном и резиновой грушей, вторая — краном.
Вискозиметр устанавливают вертикально в жидкостный термостат так, чтобы уровень воды на-
ходился на несколько сантиметров выше расширения 8.
При температуре измерения выдерживают прибор не менее 15 мин, после чего засасывают
(грушей) при закрытой трубке 3 жидкость выше отметки M1 примерно до половины резервуара 8 и
перекрывают кран, соединенный с трубкой 2.
Если вязкость жидкости менее 500–1000 сантистоксов, открывают кран на трубке 2 и освобож-
дают зажим на трубке 3.
При более вязких жидкостях сначала открывают трубку 3, затем трубку 2.
Далее измеряют время понижения уровня в трубке 2 от отметки M1 до отметки М2.
Необходимо при этом обращать внимание на то, чтобы к моменту подхода уровня жидкости к
отметке M1 в расширении 6 образовался висячий уровень, а в капилляре не было бы пузырьков
воздуха.
Вязкость вычисляется по формуле, приведенной выше, по среднему (из нескольких измерений)
времени истечения жидкости.
2.6. Вискозиметр капиллярный стеклянный типа ВПЖ-4
2.6.1. Назначение
Вискозиметр капиллярный стеклянный ВПЖ-4 (рис. 2.5) предназначен для определения кине-
матической вязкости жидкостей по ГОСТ 33–2000.
Рис. 2.5. Общий вид
вискозиметра ВПЖ-4:
1 — входное колено
вискозиметра;
2 — широкое колено
вискозиметра;
3 — отводная трубка;
4, 5 — шарообразные
калиброванные емкости;
6 — капилляр;
7 — расширение широкого
колена вискозиметра
2.6.2. Технические характеристики
Диаметр капилляра 1,47 мм.
Кинематическая вязкость жидкости, мм2
/с, определяется по формуле
ν
9,807
g
ТK= ,
где К — постоянная вискозиметра, К = 0,2838 мм2
/с2
; Т — время истечения жидкости, с; g — уско-
рение свободного падения, g = = 9,81 м/с2
.
2.6.3. Устройство и принцип работы
Вискозиметр капиллярный стеклянный типа ВПЖ-4 (см. рис. 2.5) представляет собой U-
образную трубку, в колено 1 которой впаян капилляр 6.
Измерение вязкости при помощи вискозиметра основано на определении времени истечения
через капилляр определенного объема жидкости из измерительного резервуара.
2.6.4. Подготовка к работе
Перед определением вязкости жидкости вискозиметр должен быть тщательно промыт и высу-
шен.
Вискозиметр вначале необходимо промыть бензином, затем петролейным эфиром. После рас-
творителя промыть водой и залить не менее чем на 5–6 ч хромовой смесью. После этого вискози-
метр промывают дистиллированной водой и сушат.
Для более быстрой сушки вискозиметр можно промыть спиртом-ректификатом или ацетоном.
14. 16
2.6.5. Порядок работы
Для измерения времени течения жидкости на отводную трубку 3 надевают резиновый шланг.
Далее, зажав пальцем колено 2 и перевернув вискозиметр, опускают колено 1 в сосуд с жидкостью
и засасывают ее (с помощью груши, водоструйного насоса или иным способом) до отметки М2,
следя за тем, чтобы в жидкости не образовывалось пузырьков воздуха.
В тот момент, когда уровень жидкости достигнет отметки М2, вискозиметр вынимают из сосуда
и быстро переворачивают в нормальное положение. Снимают с внешней стороны кольца колена 1
избыток жидкости и надевают на него резиновую трубку.
Вискозиметр устанавливают в термостат так, чтобы расширение 5 было ниже уровня жидкости в
термостате. После выдержки в термостате не менее 15 мин при заданной температуре засасывают
жидкость в колено 1, примерно до одной трети высоты расширения 5. Сообщают колено 1 с атмосфе-
рой и определяют время истечения опускания мениска жидкости от отметки М1 до отметки М2.
Вязкость вычисляют по среднему (из нескольких измерений) времени истечения жидкости.
2.7. Определение кинематической
и расчет динамической вязкости
Кинематическая вязкость обычно определяется в стеклянных капиллярных вискозиметрах
ВПЖ-1, ВПЖ-4 ГОСТ 10028–81. Метод определения основан на том, что вязкость жидкостей
прямо пропорциональна времени перетекания их одинаковых количеств через один и тот же ка-
пилляр, обеспечивающей ламинарность потока.
Капиллярный вискозиметр представляет собой U-образную трубку (см. рис. 2.5), в колене 1 ко-
торой имеются две шарообразные калиброванные емкости 4 и 5 с отметками М1 и М2 и впаянный
капилляр 6. На широком колене 2 выполнено расширение 7 для нагревания продукта и отросток 3.
Для определения вязкости нефтепродукт наливают в стаканчик. Надев на отводную трубку 3
резиновый шланг с грушей, вискозиметр перевертывают и опускают его узкое колено 1 в стакан-
чик с нефтепродуктом. Большим указательным пальцем правой руки зажимают отверстие широ-
кого колена 2 и грушей засасывают нефтепродукт до метки М2 так, чтобы он заполнил внутрен-
нюю полость без пузырьков воздуха. После этого вискозиметр вынимают из стаканчика и быстро
возвращают в нормальное положение. Шланг с грушей снимают с отводной трубки и надевают на
узкое колено.
Вискозиметр помещают в термостат и закрепляют зажимом на штативе, обеспечивая строго
вертикальное положение капилляра, а также для того, чтобы отметка М2 была ниже уровня воды в
термостате.
В н и м а н и е! Чтобы не сломать вискозиметр, необходимо при заполнении держать его за од-
но колено, при снятии и надевании резинового шланга с грушей — только за то колено, с которого
снимается или надевается шланг; не затягивать чрезмерно зажим при закреплении вискозиметра в
штативе; не допускать попадания в него воздуха. Закрепляют термометр в штативе так, чтобы его
шарик с ртутью находился на одном уровне с расширением 7. Устанавливают заданную температу-
ру воды в термостате и, выдержав 10–15 мин для достижения температурного равновесия, медленно
засасывают нефтепродукт на 5 мм выше отметки М1, следя за тем, чтобы не образовывались пузырь-
ки воздуха.
Снимают резиновый шланг с грушей и наблюдают за перетеканием нефтепродукта. Когда его
уровень достигнет отметки М1, включают секундомер, а выключают после достижения метки М2.
Показания секундомера записывают. Опыт повторяют три раза. Данные отдельных замеров не
должны отличаться от среднеарифметического более чем на 5 %.
2.8. Обработка результатов
Кинематическую вязкость исследуемого нефтепродукта определяют по формуле
νt C= τ , (2.2)
где С — постоянная вискозиметра, зависящая от геометрических размеров прибора (диаметр ка-
пилляра и постоянная вискозиметра указываются в паспорте), мм2
/с2
; τ — среднее время истече-
ния нефтепродукта, с.
Динамическая вязкость исследуемого нефтепродукта в МПа вычисляют с использованием дан-
ных предыдущих замеров по формуле (2.1). В формулу подставляют данные кинематической вяз-
кости и плотности нефтепродукта при исследуемой температуре t.
Контрольные вопросы
1. Что представляет собой вязкость жидкости?
15. 17
2. Кинематическая вязкость, единицы измерения, назначение.
3. Динамическая вязкость, единицы намерения, связь с кинематической вязкостью, принцип определе-
ния.
4. Что называется условной вязкостью?
5. Прибор и порядок определения кинематической вязкости.
6. При каких температурах для различных нефтепродуктов нормируется стандартами кинематическая
вязкость?
7. Что определяют вязкостно-температурные свойства нефтепродуктов и как они нормируются стандар-
тами?
Лабораторная работа № 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА ТОПЛИВА
3.1. Общие сведения
Топливо может сгорать только в газообразном состоянии, поэтому сгоранию должны предше-
ствовать процессы испарения топлива и его качественного смешения с воздухом.
Фракционный состав бензина во многом определяет его важнейшие эксплуатационные свойст-
ва. Легкость пуска холодного двигателя, необходимая интенсивность подогрева впускного трубо-
провода, мощностные показатели, топливная экономичность, наконец, интенсивность износа дви-
гателя тесно связаны с фракционным составом бензина.
В отличие от химически однородных веществ (таких, например, как вода, спирт, эфиры),
имеющих постоянную температуру кипения, зависящую только от барометрического давления,
бензин является сложной смесью ряда индивидуальных углеводородов, кипящих при различных
температурах. Поэтому для оценки испаряемости бензина определяют зависимость количества
испарившегося бензина от температуры. Дело в том, что по температурам, при которых перегоня-
ются отдельные фракции бензина, можно косвенно судить о давлении насыщенных паров этих
фракций. Чем ниже температура перегонки какой-либо фракции, тем выше давление насыщенных
паров.
Нефтяные жидкие топлива представляют собой сложную смесь углеводородов, отличающихся
различными молекулярными массами, плотностью, вязкостью. Меньшие температуры кипения
имеют легкие топлива или его фракции. С утяжелением фракционного состава топлива темпера-
тура кипения увеличивается. При этом под фракцией понимается часть топлива, испарившегося в
определенном интервале температур.
Испаряемостью называется способность топлива переходить из жидкого состояния в газооб-
разное. Она является важным показателем топлива, оказывающим значительное влияние на экс-
плуатационные показатели двигателя. От полноты испарения топлива зависят легкость пуска,
мощностные, экономические и токсические показатели двигателя, интенсивность механического
износа, нагарообразование и долговечность. Так, наличие большого количества неиспарившегося
топлива в начале процесса сгорания в карбюраторном двигателе сопровождается затягиванием
процесса сгорания, повышенными потерями тепла через стенки цилиндра, в результате чего сни-
жаются мощностные и экономические показатели двигателя, увеличиваются дымность и токсич-
ность отработавших газов. Попадая на стенки цилиндров, капли неиспарившегося топлива смы-
вают находящуюся на них пленку смазочного масла, что приводит к повышенному износу цилин-
дро-поршневой группы.
Применение топлива тяжелого фракционного состава для быстроходных автотракторных дизе-
лей сопровождается увеличенным расходом топлива, ухудшением пуска, повышением нагарооб-
разования, закоксовыванием форсунок, повышенным износом цилиндро-поршневой группы, уве-
личением дымности и токсичности отработавших газов. При применении топлива легкого фрак-
ционного состава увеличивается жесткость работы дизеля, возрастает перетечка топлива в преци-
зионных парах топливоподающей аппаратуры, повышается их износ вследствие снижения сма-
зочных свойств топлива.
Фракционный состав жидких топлив определяют путем перегонки. График, показывающий за-
висимость объема отогнанного топлива, %, от температуры, называется кривой перегонки. Кривая
перегонки дает наглядное представление о фракционном составе топлива.
По характерным точкам на кривой фракционного состава можно приближенно судить о неко-
торых эксплуатационных качествах топлива.
16. 18
А. Бензины. Температура начала кипения tнк характеризует наличие в топливе легкокипящих
углеводородов, обуславливающих потери легких фракций при хранении топлива под воздействи-
ем тепла окружающей среды.
Температура выкипания 10 % бензина характеризует его пусковые свойства, в частности воз-
можность пуска при низких температурах воздуха. Чем меньше эта температура, тем при более
низкой температуре возможен запуск двигателя. При высоких температурах воздуха, вследствие
испарения топлива, возможно образование паровых пробок в топливопроводах, поэтому темпера-
тура выкипания 10 % топлива для летних сортов автомобильных бензинов должна быть не менее
170 °С.
Температура выкипания 50 % бензина характеризует необходимую интенсивность подогрева
впускного трубопровода, а также скорость прогрева двигателя и возможность более быстрого пре-
кращения обогащения горючей смеси при пуске. Чем ниже t50%, тем однороднее его состав и круче
поднимается в средней части кривая перегонки, тем лучше приемистость и устойчивость работы
двигателя.
Температура выкипания 90 % топлива t90% определяет конец перегонки рабочей фракции. Чем
выше эта температура, тем больше в топливе тяжелых углеводородов, вызывавших ухудшение
технико-экономических показателей двигателя и его приемистости.
Температура конца кипения характеризует хвостовые фракции. Они крайне нежелательны в
топливе, так как испаряются не полностью, вызывают смывание смазки с гильзы цилиндров, раз-
жижение моторного масла, нагарообразование и т.д. Чем меньше интервал температур от t90% до
конца кипения, тем выше качество топлива.
Б. Дизельное топливо. Стандартами на дизельное топливо (прил. Б) регламентируются темпера-
туры выкипания 50 % и конца перегонки 96 % топлива.
Температура выкипания 50 % дизельного топлива t50% характеризует его пусковые свойства.
Чем ниже эта температура, тем лучше пусковые свойства топлива, мягче работа двигателя.
Температура выкипания 96 % топлива t96% позволяет оценить хвостовые фракции, определяе-
мые присутствующими в топливе тяжелыми углеводородами. Чем меньше эта температура, тем
качественнее топливо, лучше полнота его испарения, ниже склонность к образованию нагара и
сажи.
3.2. Аппаратура
1. Прибор для перегонки (разгонки) нефтепродуктов.
2. Цилиндры измерительные на 100 и 10 мл по ГОСТ 1770–74.
3. Круглодонная колба на 200 мл.
4. Термометр с корковой пробкой.
5. Горелка газовая или электрическая плитка.
Прибор для определения фракционного состава топлива (рис. 3.1) состоит из стеклянной колбы 1
с отводной трубкой, холодильника 2, выполненного в виде водяной ванны с проходящей в ней ме-
таллической трубкой и приемника конденсата – мерного цилиндра 4 на 100 мл или 125 мл. Нагрев
колбы осуществляется электрической плиткой 5 с регулятором нагрева. Для замера температуры
перегонки колба снабжена термометром 3. Для обеспечения безопасности работы колба закрывается
кожухом 6.
3.3. Проведение испытаний
Отмерив измерительным цилиндром 10 мл исследуемого бензина, переливают его в колбу,
держа ее в таком положении, чтобы носок (отводная труба) был направлен вверх. После заполне-
ния колбы бензином (100 мл) в шейку колбы вставляется термометр так, чтобы ось термометра
совпала с осью колбы, а верх ртутного шарика находился бы на уровне нижнего края отводной
трубки в месте ее припая, после чего колба ставится на место и закрывается кожухом. Измери-
тельный цилиндр, не высушивая, следует поставить под нижний конец отводной трубки холо-
дильника так, чтобы трубка входила в цилиндр не менее, чем на 25 мм, но не ниже метки 100 мл
(см. рис. 3.1).
После проведения указанных подготовительных операций приступают непосредственно к про-
ведению перегонки.
Перегонка производится в следующем порядке:
1. Включается электроплитка или зажигается газовая горелка. Интенсивность нагрева должна
быть такой, чтобы первая капля дистиллята упала из трубки холодильника через 5–10 мин (высота
пламени горелки 60–70 мм).
17. 19
2. Температуру, показанную термометром в момент падения первой капли, условно принимают
за температуру начала перегонки.
3. Дальнейшую перегонку ведут со скоростью 4–5 мл/мин, что соответствует 20–25 каплям за 10
с. Запись показаний термометра производится через каждые 10 мл перегонки дистиллята.
4. После отгона 90 % дистиллята нагрев колбы регулируют так, чтобы до конца перегонки про-
шло 3–5 мин. Перегонку заканчивают, когда ртутный столбик остановится. В этот момент записы-
вают температуру конца перегонки, выключают подогрев, снимают верхний кожух и дают колбе
охладиться в течение 5 мин.
Рис. 3.1. Прибор для определения фракционного состава топлива:
1 — колба с испытуемым топливом; 2 — холодильник; 3 — термометр;
4 — мерный цилиндр; 5 — электрическая плитка; 6 — защитный кожух
Дизельное топливо прекращают перегонять после отгонки 96 мл дистиллята.
5. После остывания колбы из нее вынимают термометр и снимают с прибора. Оставшийся в кол-
бе остаток сливают в измерительный цилиндр на 10 мл и замеряют с точностью до 0,1 мл.
По барометру измеряется атмосферное давление.
3.4. Обработка результатов
Определяются потери при перегонке как разность между 100 мл и суммой объемов дистиллята
и остатка. Полученные в опыте температуры приводятся к нормальному барометрическому давле-
нию по формуле
( )П 0,00012 760 ,t t p t= ± − (3.1)
где tП — приведенная температура, °С; t — измеренная температура, °С; p — барометрическое дав-
ление, мм рт. ст.
Знак плюс используется, если барометрическое давление ниже 750 мм рт. ст., знак минус — если
выше 770 мм рт. ст. При давлениях от 750 до 770 поправки не вносятся. По результатам перегонки,
которые должны быть записаны в виде таблицы, строится график перегонки. По вертикали отклады-
вается объем дистиллята, %, а по горизонтали — температура. Кривая должна иметь плавный харак-
тер и не доходить до 100 % на величину остатка в колбе и потерь при перегонке, т.е. практически на
2–3 %.
Результаты сравниваются со стандартом, для чего составляется табл. 3.1.
Таблица 3.1
Паспорт на испытуемое топливо
Показатель качества
Результаты
испытаний
Данные
стандарта
Отклонение
1. Фракционный состав, °С
начало кипения 40 35 –5
10 % 80 70 –10
50 % 118 115 –3
90 % 178 180 +2
конец кипения 190 195 +5
остаток и потери, % 3,5 < 4,0 +0,5
2. Цвет бесцветн. бесцветн. —
18. 20
3.5. Заключение
Данные перегонки топлива сравниваются с нормами стандарта (см. прил. А, Б), составляется
таблица и дается заключение, что данное топливо по фракционному составу соответствует нормам
стандарта.
Контрольные вопросы
1. Что называется фракцией и испаряемостью топлива?
2. Как оценивается фракционный состав топлива?
3. Какие параметры бензинов характеризует температура начала перегонки?
4. О каких качествах топлива можно судить по температуре выкипания 10 % топлива?
5. По температуре выкипания какой части топлива можно охарактеризовать рабочую фракцию?
6. Почему нежелательно присутствие в топливе тяжелых его фракций? Что такое хвостовая фракция топ-
лива?
7. Как можно определять по данным разгонки топлива рабочие температуры окружающей среды, при ко-
торых возможен пуск двигателя и его бесперебойная работа?
Лабораторная работа № 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВСПЫШКИ
И ВОСПЛАМЕНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ
4.1. Общие сведения
Температурой вспышки нефтепродукта называется минимальная температура, при нагревании
до которой над поверхностью образуется смесь его паров и воздуха, способная вспыхивать при
поднесении открытого пламени. При этом скорость образования паров еще не обеспечивает по-
следующего горения.
В стандартах температуру вспышки нормируют для ограничения в нефтепродуктах количества
фракций с более высоким давлением насыщенных паров. Этот показатель служит в основном для
оценки пожароопасности и потерь на испарение (фактическая стабильность), что весьма важно для
правильной организации применения и хранения нефтепродуктов.
Существует два способа определения температуры вспышки: в открытом тигле и закрытом
тигле. Принципиальным отличием способов является наличие крышки на тигле во втором спосо-
бе. Это создает более благоприятные условия для концентрации паров испытуемого нефтепродук-
та и образования с воздухом горючей смеси. Температуры вспышки, определенные в открытом
тигле, выше на 20–25 °С, чем в закрытом.
Наличие замкнутого объема при испытании в закрытом тигле в большей степени соответствует
условиям хранения нефтепродуктов и, естественно, его пожароопасности. Поэтому для нефтепро-
дуктов с невысокой температурой вспышки стандартом предусмотрено определение температуры
вспышки в закрытом тигле.
Температура вспышки — самая низкая температура горючего вещества, при которой в услови-
ях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхи-
вать от источника зажигания, но скорость их образования еще не достаточна для устойчивого го-
рения.
При этом сгорает только паровая фаза, после чего пламя гаснет.
Температура воспламенения — наименьшая температура вещества, при которой в условиях
специальных испытаний вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после их
зажигания возникает устойчивое пламенное горение.
При нагревании горючих жидкостей до определенной критической температуры возможно их
самовоспламенение.
Температура самовоспламенения — самая низкая температура вещества, при которой в усло-
виях специспытаний происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчи-
вающихся пламенным горением.
Сгораемые жидкости делятся на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) — с температурой вспышки в
тигле не выше 61 °С или в открытом тигле не выше 66 °С и горючие (ГЖ) — с температурой
вспышки в закрытом и открытом тигле 61 °С и 66 °С соответственно.
4.2. Аппаратура, реактивы, материалы
Для выполнения лабораторной работы необходимы:
1) прибор для определения температуры вспышки (ТВЗ или ТВО),
19. 21
2) ухват для переноски тигля,
3) реостат,
4) секундомер,
5) образцы испытуемых нефтепродуктов.
Прибор для определения температуры вспышки (воспламенения) возможен в двух модифика-
циях с закрытым (ТВЗ) и открытым (ТВО) тиглем. В зависимости от этого изменяется ход экспе-
римента.
4.3. Определение температуры вспышки нефтепродуктов
в закрытом тигле
4.3.1. Назначение аппарата
Аппарат лабораторный ТВЗ (рис. 4.1) предназначен для определения температур вспышки и
воспламенения нефтепродуктов в закрытом тигле по:
— ГОСТ 6356–75 «Нефтепродукты. Продукты химические органические. Метод определения
температуры вспышки в закрытом тигле»;
— Международного стандарта ISO 2719–73 (А) «Метод определения температуры вспышки и
воспламенения в приборе Мартенс-Пенского с закрытым тиглем».
Рис. 4.1. Внешний вид аппарата ТВЗ
Аппарат обеспечивает испытание нефтепродуктов и продуктов химических органических с
температурой вспышки:
1) от –30 до +12 °С с жидкостной баней;
2) от 12 до 360 °С с воздушной баней.
4.3.2. Указание мер безопасности
1. Аппарат является точным изделием, которое требует аккуратного обращения и ухода в про-
цессе эксплуатации.
2. Перед эксплуатацией произвести проверку комплектности аппарата.
3. При испытании продуктов с температурой вспышки и воспламенения выше 300 °С нагрев
вести со скоростью не более 5–6 °С в минуту во избежание перегрева нагревателя и срабатывания
устройства защиты, отключающего нагрев. В случае срабатывания защиты необходимо отключить
аппарат от электросети и включить его после охлаждения нагревательного элемента до температу-
ры окружающего воздуха.
4. При подготовке аппарата к работе или наладке необходимо убедиться в том, что аппарат на-
дежно заземлен гибким проводником.
5. При подготовке аппарата к работе от газовой системы необходимо убедиться, что трубки,
подводящие газ к запальнику и зажигательному устройству, исправны, а соединение газовой ли-
нии с входным газовым штуцером аппарата герметично.
В процессе работы следить за горением пламени газового устройства и запальника при откры-
той ручке ГАЗ.
6. Световая индикация и предохранители должны быть исправны.
7. После окончания работы аппарат должен быть отключен от электрической и газовой сети.
8. При испытании токсичного продукта или продукта, который выделяет токсичные вещества
при разложении и горении, испытания должны проводиться с соблюдением правил техники безо-
20. 22
пасности, принятых для работ с токсичными веществами.
4.3.3. Конструкция и работа аппарата
Аппарат для определения вспышки нефтепродуктов состоит из: блока управления; двигателя с
приводом мешалки; тигеля; термоблока; воздушной и жидкостной бани; термометра и нагрева-
тельного элемента.
Конструктивно аппарат (рис. 4.2) представляет собой два блока, смонтированных на общем ос-
новании 1. Слева расположен блок управления 2.
Над кожухом блока управления находится рукоятка 3, в которой смонтирован двигатель с при-
водом мешалки. На лицевой панели блока управления расположены ручка регулировки нагрева
19, тумблер включения и выключения нагрева 18, лампы СЕТЬ и НАГРЕВ, ручки регулирования
подачи газа.
Лампа СЕТЬ сигнализирует о подключении аппарата к сети. Лампа НАГРЕВ загорается при
включении регулятора нагрева (тумблер в верхнем положении). При этом скорость нагрева регу-
лируется ручкой НАГРЕВ, расположенной над тумблером.
Ручки ГАЗ, ФИТИЛЬ и ЗАПАЛЬНИК служат соответственно для открытия (при повороте против
часовой стрелки) или закрытия (при повороте по часовой стрелке) газа и регулирования величины
пламени газового фитиля и величины пламени запальника.
Рис. 4.2. Конструкция аппарата ТВЗ:
1 — основание; 2 — блок управления; 3 — рукоятка; 4 — крючок;
5 — прижим; 6 — устройство зажигательное; 7 — термометр; 8 — мешалка;
9 — ручка; 10 — поводок; 11 — крышка; 12 — мешалка; 13 — баня воздушная;
14 — отражатель верхний; 15 — отражатель нижний; 16 — термоблок;
17 — колодка с герконом; 18 — тумблер; 19 — ручка регулировки нагрева
Справа от блока управления расположен термоблок 16 (см. рис. 4.2), в корпусе которого смон-
тированы воздушная баня 13 со встроенным нагревательным элементом, верхний 14 и нижний 15
отражатели. В воздушную баню устанавливается тигель с крышкой 11 и термометром 7. К крышке
тигля крепится прижим 5, на котором расположено зажигательное устройство 6. На крышке тигля
расположена ручка 19, которой осуществляется открытие и закрытие заслонки, опускание фитиля
в открытое окно крышки, а также управление работой мешалки 12, через поводок 10 и магнито-
управляемый контакт (геркон) 17.
4.3.4. Подготовка к работе
При подготовке аппарата к работе проверить работоспособность газовой системы.
Повернуть ручки открытия и регулировки газа по часовой стрелке до упора. Вынуть из укла-
дочного футляра прижим, запальник, фитиль и соединительные трубки. Установить трубку фити-
ля 2 и запальника 1 в прижим (рис. 4.3). Соединить запальник и фитиль резиновыми трубками 3 с
трубками подвода газа 4. Концы проволоки из резиновых трубок должны войти соответственно
внутрь запальника, фитиля и трубок подвода газа. При работе аппарата резиновые трубки не
должны касаться верхнего отражателя термоблока. Повесить на крючок 4 прижим с укрепленны-
ми в нем фитилем и запальником.
