Kelikatan ialah ukuran rintangan bendalir untuk mengalir. Ia adalah salah satu sifat bendalir yang paling penting dan memainkan peranan penting dalam industri petroleum.
Kelikatan minyak mentah menjejaskan keupayaan kita untuk mengepamnya keluar dari tanah; kelikatan dan kemeruapan bahan api mempengaruhi betapa mudahnya ia mengatom dalam penyuntik bahan api; dan kelikatan minyak pelincir menjejaskan keupayaannya untuk melindungi enjin.
Ia merupakan ciri ukuran penting dalam makanan, cat, salutan polimer dan industri lain di mana aliran perolakan adalah produk kritikal atau ciri penggunaan.
Perubahan kecil dalam kelikatan boleh memberi kesan yang besar terhadap sifat cecair petroleum. Kepentingan pengukuran kelikatan kinematik mendorong industri petroleum untuk membangunkan kaedah yang tepat, pertama kali diterbitkan pada tahun 1937, ASTM D445, Kaedah Ujian untuk Kelikatan Kinematik Cecair Lutsinar dan Legap.
Istilah "kinematics" hanya bermaksud bahawa pengukuran dibuat semasa bendalir mengalir di bawah pengaruh graviti. Ia ditentukan dengan mengukur masa yang diperlukan untuk isipadu cecair mengalir mengikut graviti melalui viskometer kapilari kaca yang ditentukur.
Walaupun kedengarannya mudah, mencapai ketepatan dan ketepatan tinggi yang diperlukan oleh industri adalah tugas yang amat sukar. Terdapat banyak faktor yang mempengaruhi ketepatan kaedah ujian ini.
Dari sudut ekonomi, kesilapan satu peratus dalam kelikatan produk yang mengakibatkan pelarasan adunan boleh menambah satu sen setiap gelen kepada kos produk dengan mudah. Bagi pengeluar pelincir utama, ini boleh mengakibatkan kehilangan hasil sebanyak $1 juta atau lebih setahun.
suhu
Bak kata pepatah, "Faktor terpenting yang mempengaruhi nilai rumah ialah lokasi, lokasi, lokasi." Apabila bercakap tentang ukuran kelikatan, "faktor paling penting yang mempengaruhi kualiti pengukuran kelikatan ialah suhu, suhu, suhu."
Kawalan suhu adalah parameter terpenting untuk mendapatkan ukuran kelikatan kinematik yang tepat dan tepat. Ini adalah benar terutamanya untuk produk petroleum kerana kadar perubahan kelikatan per unit suhu adalah jauh lebih besar daripada produk lain.
Oleh itu, perubahan kecil dalam suhu boleh memberi kesan besar kepada kelikatan cecair. Suhu mandian yang paling biasa diukur iaitu 40 darjah dan 100 darjah mesti dikawal dalam +/- 0.02 darjah . Ini adalah tingkap yang sangat ketat dan berhati-hati mesti diambil untuk mencapai kawalan ini.
Terdapat banyak faktor yang mempengaruhi suhu:
termometer. Apabila mengukur kelikatan, termometer tertentu atau peranti pengesan suhu lain dengan ketepatan tertentu dan memenuhi keperluan kaedah ujian mesti digunakan.
Membaca termometer dengan tepat hingga 0.01 darjah boleh menjadi sukar, jadi menggunakan kanta pembesar adalah disyorkan. Termometer mesti direndam dalam tab mandi dengan kedalaman yang betul. Mesti ditentukur kepada +/- 0.02 darjah sekurang-kurangnya setiap tahun. Di samping itu, takat beku termometer perlu ditentukan setiap enam bulan dan faktor pembetulan digunakan.
Prosedur untuk menentukur termometer adalah rumit dan diterangkan dalam ASTM E77, Kaedah Ujian untuk Pemeriksaan dan Pengesahan Termometer. Oleh kerana kawalan suhu adalah parameter penting, disyorkan untuk menggunakan dua termometer setiap mandi.
Suhu mandi adalah seragam dan stabil. Keseragaman dan kestabilan suhu mandi adalah parameter penting lain. Keseluruhan panjang viskometer mesti dikekalkan pada suhu yang sepatutnya. Jenis pengedar yang digunakan, umur cecair mandian, dan kelikatan cecair mandian mempengaruhi keseragaman suhu.
Kelikatan peredaran dan cecair mandian perlu diseimbangkan untuk memberikan suhu yang seragam sepanjang mandi. Cecair mandian perlu ditukar sepenuhnya sebelum ia mula bertukar warna, kerana perubahan warna biasanya menunjukkan bahawa cecair telah teroksida dan kelikatan mungkin telah meningkat.
Tempat mandi tidak boleh terletak berdekatan dengan bukaan pengudaraan, seperti di dalam hud wasap, kerana ini sering mengakibatkan kecerunan suhu yang berlebihan dalam tab mandi. Jika viskometer kedua ditambah pada tab mandi ujian manakala satu lagi viskometer bersebelahan digunakan untuk pengukuran, kestabilan suhu akan terjejas secara negatif.
penerangan. Semasa di dalam tab mandi, sampel dalam tiub perlu mempunyai pencahayaan yang mencukupi untuk memastikan pemeriksaan visual yang konsisten terhadap meniskus merentasi garis masa. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa pencahayaan ini tidak menjejaskan kawalan dan kestabilan suhu mandi.
Keperluan suhu ini tidak boleh dipandang ringan, kerana sedikit perubahan suhu boleh menyebabkan perubahan besar dalam kelikatan beberapa jenis produk petroleum.
Viskometer
Semua viskometer memerlukan kaca borosilikat pengembangan rendah annealed sepenuhnya untuk pembinaan. Terdapat banyak faktor yang perlu dipertimbangkan semasa memilih saiz viskometer yang diperlukan untuk analisis sampel. Pertama, viskometer mesti ditentukur untuk mengira kelikatan.
Prosedur ini diterangkan dalam ASTM D446, Spesifikasi dan Arahan Operasi untuk Viskometer Kinematik Kapilari Kaca. Piawaian kelikatan digunakan untuk menentukan pemalar viskometer. Walaupun satu piawaian adalah mencukupi untuk mendapatkan pemalar, menggunakan dua piawaian yang meliputi julat kapilari akan menghasilkan pemalar penentukuran yang lebih dipercayai.
Piawaian kelikatan mempunyai tarikh luput dan tidak boleh digunakan melebihi tarikh tersebut. Ia adalah mungkin untuk membeli viskometer yang ditentukur yang mempunyai pemalar pada suhu yang sesuai. Kerana bagi sesetengah jenis viskometer, pemalar viskometer berubah mengikut suhu, adalah penting untuk mengira pemalar viskometer untuk suhu sampel yang dianalisis. Pemalar viskometer hendaklah disahkan sekurang-kurangnya setiap tahun.
Viskometer mesti bersaiz supaya masa aliran untuk penentuan manual adalah sekurang-kurangnya 200 saat; jika tidak, koordinasi mata-tangan akan menjadi faktor penting. Operator menunggu meniskus bendalir melepasi garisan pemasaan dan mengukur masa aliran menggunakan jam atau jam randik. Masa aliran lebih daripada 200 saat diperlukan untuk menghapuskan kemungkinan variasi operator.
Jelas sekali, tiub viskometer yang bersih mesti digunakan untuk analisis, tetapi apakah sebenarnya maksud "bersih"? Tiub mestilah bebas daripada habuk atau zarah lain, dan cecair itu hendaklah dengan jelas membasahi permukaan kaca.
Lazimnya, adalah mencukupi untuk membilas beberapa kali dengan pelarut sampel seperti nafta, diikuti dengan pelarut kering seperti aseton, dan kemudian membersihkan dengan gas kering, bebas habuk seperti udara atau nitrogen. Pelarut juga mesti kering tanpa meninggalkan sebarang residu. Ini amat membimbangkan jika pelarut gred komersial atau utiliti digunakan.
Sisa sampel terdahulu yang disalut pada bahagian dalam viskometer boleh dikeluarkan dengan larutan pembersih Asid Kromik 1 atau larutan pembersih pengoksidaan kuat yang tidak mengandungi kromium. 2
Jangan sekali-kali menggunakan pembersih cecair beralkali atau sebarang larutan pembersih dengan pH lebih daripada 8.0 kerana ia sebenarnya akan menukar saiz kapilari dengan melarutkan dinding kaca, sekali gus menukar pemalar penentukuran.
Jenis cecair ini biasanya ditemui di seluruh makmal analisis dan boleh digunakan untuk aplikasi lain, tetapi jika digunakan untuk membersihkan tabung uji, ia memerlukan penentukuran semula tabung uji. Satu lagi cara untuk menukar dengan ketara pemalar penentukuran viskometer saiz minimum adalah dengan merendam tabung uji dalam air mendidih semalaman. Tiub mungkin bersih tetapi perlu ditentukur semula sebelum digunakan.
Tiub juga mesti kering sebelum digunakan. Adalah disyorkan untuk menggunakan udara kering, bebas habuk atau nitrogen.
Apabila digantung dalam mandi suhu malar, paip hendaklah dalam kedudukan menegak yang ditentukan, bebas daripada getaran, dan pada kedalaman rendaman yang ditentukan. Ikut arahan pengilang dan arahan dalam kaedah ujian.
peranti pemasaan
Peranti pemasaan mestilah tepat dalam +/- 0.07% bacaan dan mesti boleh membaca dalam julat resolusi 2,000 saat atau 0.1 saat untuk satu bahagian untuk masa aliran 200 saat. Penjagaan mesti diambil apabila menggunakan peranti pemasaan elektronik kerana arus ulang alik mungkin tidak memberikan ketepatan yang diperlukan.
Pemprosesan sampel
Jika zarah kelihatan, sampel yang ditapis hendaklah dikumpulkan. Ini amat penting apabila menganalisis minyak terpakai. Kerana sampel harus bebas daripada udara, ia harus dibenarkan untuk memejal untuk menghilangkan udara terperangkap, jika ada. Sama seperti cecair pembersih yang menghakis akan mengubah pemalar penentukuran, begitu juga dengan sampel yang menghakis (pH tinggi).
Apabila pH sampel meningkat, perubahan dalam pemalar meningkat dengan lebih cepat. Lebih kecil kapilari, lebih cepat perubahan berterusan. Selepas menganalisis sampel kaustik, mungkin perlu untuk menentukur semula tabung uji, walaupun sampel yang sangat kaustik biasanya tidak ditemui dalam industri petroleum.
Sampel mesti diseimbangkan pada suhu ujian yang diperlukan. Ia mungkin mengambil masa sehingga 30 minit, sesetengah bahan mungkin mengambil masa lebih lama.
Dua ukuran masa aliran perlu diperolehi untuk setiap sampel. Jika dua penentuan kelikatan kinematik yang dikira daripada pengukuran masa aliran adalah konsisten dengan had kebolehukur yang ditentukan untuk jenis sampel yang diuji, purata kedua-dua penentuan hendaklah dilaporkan.
Jika ketidakkonsistenan ditentukan dua kali dalam julat kebolehtentuan yang ditentukan, pengukuran mesti diulang selepas kemungkinan punca telah disiasat dan diperbetulkan. Viskometer yang kotor, suhu mandi yang salah, atau masa keseimbangan mungkin boleh dipersalahkan.
Viskometer automatik
Viskometer automatik telah digunakan dalam industri petroleum selama lebih daripada 30 tahun untuk menentukan kelikatan kinematik D445. Mereka mensimulasikan keadaan fizikal, operasi atau proses peralatan manual dan mesti memenuhi ketepatan yang ditentukan oleh kaedah.
Semua keperluan kecuali satu daripada keperluan di atas digunakan sama rata untuk instrumen automatik. Untuk instrumen automatik, keperluan masa aliran melebihi 200 saat telah dilonggarkan. Jawatankuasa Kecil ASTM D02.07 Ciri Aliran, yang bertanggungjawab untuk kaedah ujian ini, sedang menentukan masa aliran minimum yang dibenarkan untuk instrumen automatik ini.
Jika keperluan masa aliran memang dilonggarkan, dua keperluan tambahan akan dimainkan. Pertama, pengiraan kelikatan kinematik daripada pemalar tiub dan masa aliran mungkin memerlukan istilah tambahan, faktor pembetulan tenaga kinematik. Faktor ini mengambil kira tenaga yang dikenakan untuk mempercepatkan bendalir semasa ia mengalir dari takungan ke tiub kapilari.
Untuk masa aliran yang lebih lama, pembetulan ini boleh diabaikan. Kedua, peranti pemasaan perlu mengekalkan resolusi dan sensitiviti pengesanan 1 bahagian pada tahun 2000.
QC
Sampel kawalan kualiti harus digunakan secara berkala untuk memantau sistem pengukuran dan mengesahkan bahawa keputusan adalah dalam ketepatan kaedah ujian.
Mana-mana sampel yang mempunyai komposisi yang serupa dengan yang biasanya dianalisis harus digunakan. ASTM D6299, Amalan Standard untuk Aplikasi Teknik Jaminan Kualiti Statistik untuk Menilai Prestasi Sistem Pengukuran Analitikal, menyediakan maklumat terperinci tentang sistem kawalan kualiti.
membuat generalisasi
Kaedah ujian untuk kelikatan kinematik cecair lutsinar dan legap adalah salah satu ujian paling kritikal dalam industri petroleum. Ia telah digunakan sejak 1937, tetapi kaedahnya sentiasa diperbaiki. Teknik ini kelihatan mudah, tetapi banyak faktor mempengaruhi ketepatan pengukuran. Memenuhi semua keperluan untuk melaksanakan kaedah ujian akan membolehkan makmal memenuhi atau melebihi ketepatan yang ditentukan.
Nota Pengarang
Asid kromik berbahaya kepada kesihatan dan mesti dikendalikan dengan berhati-hati. Ia adalah toksik, karsinogen yang diiktiraf, sangat menghakis dan berpotensi berbahaya apabila bersentuhan dengan bahan organik.
Penyelesaian pembersihan yang mengoksida dengan kuat yang tidak mengandungi kromium juga sangat menghakis dan berpotensi berbahaya apabila bersentuhan dengan bahan organik.
