Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «Пожарная и промышленная безопасность»
Лабораторные работы
по курсу «Физико- химические основы развития и тушения пожаров»
Выполнил: ст.гр. ПБ – 08 – 01 Ситдиков Ф.Ф.
Проверил : доцент Байбазарова Р.Р.
Уфа 2010
Лабораторная работа №1
Определение плотности нефтепродуктов
Цель работы: Определение плотности нефтепродуктов, являющихся пожаровзрывоопасными веществами (бензин, реактивное топливо, дизельное топливо,масла).
Плотность нефтепродуктов зависит от их химического состава (наибольшей плотностью обладают ароматические углеводороды, наименьшей - парафиновые) и от температуры. При возрастании температуры плотность уменьшается. Поэтому для сравнения различных топлив её приводят к температуре 20 С.
Плотность горючего может изменяться в результате испарения наиболее легких фракций или смешения разных продуктов.
Плотность является нормируемым показателем для некоторых нефтепродуктов. К ним относятся: авиационные керосины, топливо котельное и для газотурбинных установок, некоторые марки мазутов, масел и специальных жидкостей. По величине плотности могло ориентировочно судить о марке топлива. Она обычно находится в пределах (при 20°С): для бензинов 720-750 кг/м3, авиакеросинов 775-840 кг/м3, дизельных топлив 800-860 кг/м3.
Плотность нефтепродуктов определяется с помощью ареометров. Применение ареометров основано на законе Архимеда, согласно которому на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной жидкости в объеме погруженной части тела.
Ареометр (рис.1) представляет собой стеклянную пустотелую трубку переменного сечения, запаянную с обоих концов. Внизу ареометра имеется груз 4, вверху - шкала плотности 1. Ареометры выпускаются трех типов. У ареометров I типа цена деления шкалы равна 0,0005г/см3, у II и III типов - 0,001 г/см3. Ареометры I и II типов имеют термометры 3. У ареометров Ш типа термометров нет.
Определение плотности нефтепродуктов с помощью ареометров проводится по ГОСТ 3900-85.
Методика определения
Сущность метода заключается в погружении ареометра в испытуемый продукт, снятии показаний по шкале ареометра при температуре определения и пересчете результатов на плотность при температуре 20°С.
Аппаратура
Ареометры для нефти по ГОСТ 18481-81 или аналогичные ареометры, отградуированные по нижнему мениску.
Цилиндры для ареометров стеклянные или металлические.
Термометры ртутные стеклянные лабораторные.
Термостат или водяная баня для поддержания температуры с погрешностью не более 0,2С.
Рис. 1.Отсчет плотности по нефтеденсиметру (ареометру).
1-шкала плотности; 2 - линия отчета; 3 - термометр; 4 – груз.
Проведение испытания
Пробы бензинов, растворителей и других нефтепродуктов, имеющих температуру начала кипения не выше 120°С, перед определением плотности охлаждают в закрытом сосуде до 20 °С и ниже, используя водяную баню или термостат. Температуру поддерживают с погрешностью не более 0,2 °С. Пробы остальных нефтепродуктов выдерживают при температуре окружающей среды до достижения этой температуры.
Для измерения количества нефтепродукта по объему (или обратного пересчета) плотность определяют при температуре, при которой известен объем. Цилиндр для ареометров, диаметр которого в два и более раз больше диаметра поплавка ареометра, устанавливают на ровной поверхности. Пробу испытуемого продукта наливают в цилиндр (см. рис.1), имеющий ту же температуру, что и проба, избегая образования пузырьков и потерь от испарения. Пузырьки воздуха, которые образуются на поверхности, снимают фильтровальной бумагой. Температуру испытуемой пробы измеряют до и после измерения плотности по термометру ареометра (при испытании темных нефтепродуктов термометр ареометра приподнимают над уровнем жидкости настолько, чтобы был виден верхний конец столбика термометрической жидкости и можно было отсчитать температуру) или дополнительным термометром. Чистый и сухой ареометр медленно и осторожно опускают в цилиндр с испытуемым продуктом, поддерживая ареометр за верхний конец, не допуская смачивания части стержня, расположенной выше уровня погружения ареометра. Когда ареометр установится и прекратятся его колебания, отсчитывают показания по верхнему краю мениска, при этом глаз находится на уровне мениска (см. рис.1) .Отсчет по шкале ареометра cooтветствует плотности нефтепродукта при температуре испытания (мacce продукта, содержащейся в единице его объема, г/см3). Измеренную температуру испытания округляют до ближайшего значения температуры, указанной в таблице обязательного приложения I ГОСТ 3900-85. По округленному значению температуры и плотности , определенной по шкале ареометра, находят плотность испытуемого продукта при 20°С по таблице обязательного приложения I к ГОСТ 3900-85. За результат испытания принимают среднее арифметическое двух определений.
Ход работы:
Опыт №1
Берем пробирку и наливаем 200 мл Аи – 95,опускаем в пробирку ареометр определяем плотность и температуру.
Плотность 749 кг/м3
Температура 22ºС
0,000844*2+0,749=751
Опыт №2
Берем пробирку и наливаем 200 мл дизельное топливо, опускаем в пробирку ареометр и определяем плотность и температуру.
Плотность 810 кг/м3
Температура 23 ºС
0,810+0,000752*3=812
Опыт №3
Берем пробирку и наливаем 200 мл ТС-1, опускаем в пробирку ареометр и определяем плотность и температуру.
Плотность 795 кг/м3
Температура 22 ºС
0,795+0,000778*2=797
Вывод: мы определили плотности нефтепродуктов, являющихся пожаровзрывоопасными веществами (бензин, реактивное топливо, дизельное топливо,масла).
Сущность метода заключался в погружении ареометра в испытуемый продукт, снятии показаний по шкале ареометра при температуре определения и пересчете результатов на плотность при температуре 20°С. Определение плотности нефтепродуктов с помощью ареометров проводился по ГОСТ 3900-85.
Лабораторная работа №2
Определение кинематической вязкости нефтепродуктов
Цель работы: Определение кинематической вязкости нефтепродуктов (бензины, масла).
Вязкость является показателем качества, характеризующим эксплуатационные свойства топлив и масел. У топлив она влияет на тонкость распыливания, скорость испарения, прокачиваемость. От вязкости масел зависит уменьшение износа трущихся деталей, потерь энергии на трение, уплотнение поршней в цилиндрах двигателя, скорость перемещения деталей, несущая способность подшипников.
Различные группы и марки нефтепродуктов должны отличаться друг от друга по величине вязкости в широком диапазоне. От правильного выбора вязкости нефтепродукта для определенных конкретных условий во многом зависит надежность и экономичность работы машин и механизмов.
Наибольшее распространение при различных расчетах, а также при контроле качества нефтепродуктов получила кинематическая вязкость. В существующих ГОСТах на нефтепродукты кинематическая вязкость нормируется в мм2/с (сСт). Так как вязкость сильно зависит от температуры, то необходимо всегда указывать, при какой температуре она определена. В технических условиях на топлива вязкость нормируется при 20°С, на смазочные масла чаще всего при 50 и 100 °С.
Определение кинематической вязкости нефтепродуктов проводится по ГОСТ 33-82 с помощью стеклянных капиллярных вискозиметров.
Методика определения
Сущность определения кинематической вязкости заключается в измерении времени истечения определенного объема испытуемой жидкости под влиянием силы тяжести через капиллярную трубку вискозиметра.
Аппаратура, реактивы и материалы
Вискозиметры капиллярные из стекла с мальм коэффициентом температурного расширения, обеспечивающие требуемую точность, типов ВПЖТ-I, ВПЖТ -2, ВПЖТ -4 (типа Пинкевича) (рис.1). Допускается использовать вискозиметры типов ВПЖ-1, ВПЖ-2, ВПЖ-4, ВНЖ.
Для каждого диапазона вязкости необходимо иметь набор вискозиметров. Чтобы не было необходимости вносить поправку на кинетическую энергию, конструкция всех этих вискозиметров рассчитана на минимальное время истечения 200 с. Штативы или другие устройства дл; закрепления вискозиметров.
Термостат или баня вискозиметра. Для наполнения бани используют прозрачную жидкость, которая остается в жидком состоянии при температуре определения. В качестве бани используют любой прозрачный сосуд такой глубины, чтобы нефтепродукт, находящийся в вискозиметре, был погружен не менее чем на 20 мм ниже уровня жидкости в бане и не менее чем на 20 мм над дном бани. Баня должна быть снабжена устройством, позволяющим точно регулировать температуру жидкости в бане. Наибольшее изменение температуры жидкости по длине вискозиметров и между местом расположения отдельных вискозиметров и местом расположения термометра не должно превышать:
± 0,01 °С - при температуре от 15 до 100°С;
± 0,03 °С - при температуре вне этого диапазона.
Для заполнения термостата применяют: спирт этиловый технический или спирт этиловый синтетический технический или изооктан технический - для температуры от минус 60 до плюс 15 °С; воду дистиллированную - для температуры от 15 до 60 °С; глицерин или глицерин разбавленный водой 1:1, или светлое нефтяное масло - для температуры свыше 60 °С или 25 %-й раствор азотнокислого аммония - для температуры выше 90 °С. Для охлаждения жидкостей в термостате применяют лед, твердую углекислоту (сухой лед), жидкий азот.
Термометры.
Секундомеры.
Шкаф сушильный, обеспечивающий температуру от 100 до 200 °С.
Бумага фильтровальная лабораторная.
Соль поваренная крупнокристаллическая или сульфат натрия безводный
Бензин-растворитель для резиновой промышленности или Нефрас-С50/170 Эфир петролейный.
Ацетон. Толуол.
Спирт этиловый ректификованный технический высшей очистки.
Смесь хромовая.
Кислота соляная.
Вода дистиллированная.
Рис. 1. Определение кинетической вязкости нефтепродуктов:
1- отводная трубка; 2,3- колено; 4- верхнее расширение; 5- нижнее расширение; М1-метка1; М2-метка2; 6- капилляр вискозиметра; 7- термометр; 8- термостат с глицерином, светлым маслом или водой
Проведение испытания
Для испытания применяют чистый сухой вискозиметр с пределами измерения, соответствующими ожидаемой вязкости испытуемого образца. Температура термостата (бани) 8 должна соответствовать заданной с необходимой точностью. Между последовательными определениями вискозиметр несколько раз промывают растворителем. Сушат в сушильном шкафу при t = 100-120 °С или пропуская через него слабый ток чистого сухого воздуха до полного удаления следов растворителя, периодически вискозиметр промывают хромовой смесью для удаления отложений органических веществ, тщательно прополаскивают последовательно дистиллированной водой и ацетоном и сушат, как указано выше. Отложение неорганических солей удаляют соляной кислотой перед промывкой хромовой смесью.
Пробу испытуемого нефтепродукта фильтруют через сито, стеклянный или бумажный фильтр.
При наличии в нефтепродукте воды его сушат безводным сульфатом натрия или прокаленной крупнокристаллической поваренной с! и фильтруют через бумажный фильтр.
Вискозиметр заполняют испытуемым нефтепродуктом (рис. 1). Для этого на отводную трубку I вискозиметра надевают резиновую трубку с грушей. Далее, зажав пальцем колено 2 и перевернув вискозиметр, опускают колено 3 в сосуд с нефтепродуктом и засасывают его с помощью резиновой груши до метки М2, следя за тем, чтобы в жидкости не образовались пузырьки воздуха. Вынимают вискозиметр из сосуда и быстро возвращают в нормальное положение. Снимают резиновую трубку с отводной трубки. Подготовленный вискозиметр с пробой нефтепродукта с помощью держателей или штатива устанавливают в строго вертикальном положении в подготовленный заранее термостат 8. Вискозиметр устанавливают в термостат так, чтобы верхнее расширение 4 было ниже уровня жидкости. Заполненный вискозиметр выдерживают в термостате примерно 30 мин для достижения температурного равновесия. Затем засасывают жидкость в колено 3 примерно до 1/3 высоты верхнего расширения 4. Соединяют колено 3 с атмосферой и определяют время перемещения мениска жидкости от метки М1 до М2 . Время перемещения мениска от первой до второй метки при свободном истечении исследуемого нефтепродукта определяют с точностью до 0,2 с. Если результаты трех последовательных измерений не отличаются более чем на 0,2 %, кинематическую вязкость исследуемом нефтепродукта ( ν ) в мм2 /с вычисляют по формуле
Ν=С·τ
где С - постоянная вискозиметра, мм2 /с2;
τ - среднее арифметическое время истечения нефтепродукта в вискозиметре, с.
За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов определений кинематической вязкости в двух вискозиметрах, если схождение между ними не превышает значений, указанных в табл. 2
Таблица 2
|
Температура измерения вязкости, °С |
Допускаемое расхождение, % для вискозиметров типа |
||
|
ВПЖ-1 |
ВПЖ-2, ВПЖ-4 (Пинкевича) |
ВНЖ |
|
|
От -60 до -30 От -30 до +15 От +15 до +150 |
±2,0 ±1,2 ±1,0 |
±2,5 ±1,5 ±1,2 |
±3,0 ±2,0 ±1,5 |
Результаты определения кинематической вязкости округляют до 0,1 %.
Ход работы:
Опыт №1
Мы заполнили визкозиметр ТС-1(дизельное топливо), далее в вертикальном положении устанавливаем в термостат. Выдерживаем 30 минут для температурного равновесия. Определяем время перемещения мениска жидкости.
С=0,008670 мм2/с2
t=3,45 мин
N=C*t
N=225*0,008670=1,95
t=3,1мин
С=0,008670 мм2/с2
N=C*t
N=181*0,008670=1,56
Опыт №2
С=0,008670 мм2/с2
t=4,33 мин
N=C*t
N=273*0,008670=2,36
С=0,008670 мм2/с2
t=3,41 мин
N=C*t
N=221*0,008670=1,91
Вывод: мы определили кинематическую вязкость нефтепродуктов (бензины, масла). Сущность определения кинематической вязкости заключается в измерении времени истечения определенного объема испытуемой жидкости под влиянием силы тяжести через капиллярную трубку вискозиметра. Определение кинематической вязкости нефтепродуктов проводится по ГОСТ 33-82 с помощью стеклянных капиллярных вискозиметров.
Лабораторная работа №3
Определение содержания воды и механических примесей (качественный метод)
Цель работы: Определение содержания воды и механических примесей в нефтепродуктах (бензины, масла).
Одним из видов примесей в нефтепродуктах является вода. Топлива и смазочные масла не должны содержать воду. Вода в топливе снижает его теплоту сгорания, засоряет карбюратор и вызывает закупорку распыляющих форсунок, увеличивает коррозионную агрессивность и способствует износу двигателя.
Содержание воды в масле усиливает его склонность к окислению, а также ускоряет процесс коррозии металлических деталей, соприкасающихся с маслом.
При низких температурах вода превращается в кристаллики льда, засоряет топливные фильтры, что может привести к нарушению питания двигателя.
Механические примеси состоят из мелкого песка, частиц глины, различных солей. Они заносятся в нефтепродукты при переработке нефти, а также попадают при их хранении и транспортировании.
Наиболее опасными примесями в топливах, смазочных маслах и пластичных смазках являются песок, окалина, металлическая стружка и другие частицы, царапающие и истирающие металлические поверхности. Механические примеси в топливе вызывают засорение топливопроводов, загрязнение фильтров, увеличение износа топливной аппаратуры, нарушение питания двигателя. В маслах и пластичных смазках они вызывают закупорку маслопроводов, фильтров, образование задиров на трущихся поверхностях и способствуют их быстрому износу. Поэтому присутствие механических примесей в горючем, смазочных маслах (без присадок) и пластичных смазках по техническим нормам не допустимо.
Определение содержания воды и механических примесей в топливах
Методика определения
Сущность метода заключается в визуальном определении взвешенных или осевших на дно капелек воды и механических примесей, в налитом в стеклянный мерный цилиндр топливе при просмотре на свет.
Проведение испытания
Пробу испытуемого горючего тщательно перемешивают в склянке, заполненной не более чем на 3/4 объема, наливают в стеклянный цилиндр диаметром 40-55 мм и просматривают на свет. Горючее должно быть прозрачным и не содержать взвешенных или осевших на дно частиц.
Определение содержания воды в маслах (ГОСТ 1547-84)
Методика определения
Сущность метода заключается в нагревании масла до 150 °С и наблюдении за его состоянием при этой температуре.
Аппаратура и материалы
При проведении испытаний применяют (рис.1):
Рис. 2. Прибор для определения содержания воды качественным методом:
1-масляная баня; 2- стеклянная пробирка;
3-термометр; 4 - металлический диск.
Проведение испытания
Масляную баню 1 заполняют на 80 мм ее высоты минеральным маслом и нагревают до 1755С. В стеклянную пробирку 2, предварительно промытую и высушенную теплым воздухом, наливают испытуемое масло при комнатной температуре до высоты 80-90 мм. В пробирку вставляют термометр 3 на пробке так, чтобы шарик термометра находился на равных расстояниях от стенок пробирки и на расстоянии 20-30 мм от дна пробирки. Пробирку с испытуемым маслом устанавливают вертикально в нагретую баню и наблюдают за пробиркой и маслом несколько минут до достижения температуры масла в пробирке 150 °С. Наличие влаги в масле считается установленным, если при вспенивании или без него слышен треск не менее двух раз. Опыт повторяют, нагревая пробирку с испытуемым маслом до 130 °С, если при первом испытании наблюдается:
а) однократный треск со вспениванием;
б) малозаметный треск со вспениванием;
б) вспенивание.
Если при повторном испытании вновь наблюдается однократный или малозаметный треск со вспениванием, то наличие влаги считается установленным. Если при повторном испытании вновь наблюдается только однократный или малозаметный треск или вспенивание, то испытуемое масло не содержит влаги.
Определение содержания механических примесей в маслах
Методика определения
Сущность метода заключается в визуальном определении взвешенных или осевших на дно посторонних примесей в испытуемом масле, разбавленном растворителем, налитом в стеклянный мерный цилиндр при просмотре на свет.
Проведение испытания
Пробу испытуемого масла тщательно перемешивают в склянке, заполненной не более чем на ¾ объема, наливают в чистый сухой стеклянный цилиндр или банку и разбавляют четырьмя объемами растворителя нефрас С50/170. В разбавленном масле при рассмотрении его в проходящем свете не должно содержаться взвешенных или осевших на дно посторонних примесей, в том числе и капель воды.
Ход работы:
Опыт №1
Наливаем дизельное топливо в стеклянный цилиндр и смотрим имеются ли механические примеси. Видим, что механические примеси имеются.
Опыт №2
Наливаем ТС-1 в стеклянный цилиндр и смотрим имеются ли механические примеси. Видим , что механические примеси имеются.
Опыт №3
Наливаем Аи-95 в стеклянный цилиндр и смотрим имеются ли механические примеси. Видим, что механические примеси не имеются, вода внизу цилиндра.
Опыт№4
Наливаем масло МС-8п в стеклянный цилиндр и смотрим имеются ли механические примеси. Видим, что механические примеси имеются, подогреваем, масло не брызгалось, значит воды нет.
Вывод: в ходе проделанной работы, мы наблюдали содержание воды и механических примесей в нефтепродуктах (бензин, дизельное топливо, масло). Узнали, что присутствие механических примесей в горючем, смазочных маслах (без присадок) и пластичных смазках по техническим нормам не допустимо.