Метод испытаний поверхностного напряжения нефтепродуктов и воды

Метод испытания поверхностного натяжения нефтепродуктов и воды

Поверхностное натяжение жидкости - это натяжение, действующее вдоль любой границы на поверхности жидкости, которое вызвано дисбалансом молекулярного притяжения в поверхностном слое жидкости. Проще говоря, поверхность жидкости ведет себя как растянутая эластичная пленка, стремящаяся сократиться до минимальной площади поверхности.

Это вызвано тем, что расстояние между молекулами на поверхности жидкости больше, чем расстояние между молекулами внутри жидкости. Это приводит к тому, что поверхностные молекулы подвергаются силе притяжения, направленной внутрь жидкости, тем самым создавая силу сокращения. Общие примеры включают в себя капли воды, образующие сферическую форму, и мелких насекомых, способных ходить по поверхности воды.

Цель эксперимента：

Оценка качества нефтепродуктов. Оценка концентрации примесей (таких как поверхностно-активные вещества) в масле по значению межфазного натяжения, чтобы косвенно отразить чистоту масла.

Оптимизация технологических параметров. Руководство по регулировке таких параметров, как время отстаивания и температура в процессе нефтепереработки, для повышения эффективности разделения нефти и воды.

Предотвращение отказов оборудования. Аномальное межфазное натяжение может указывать на риск отложения коллоидов и асфальтенов, требующих предварительной очистки или корректировки процесса.

Контроль старения масла. Межфазное натяжение быстро меняется на начальной стадии старения, что можно использовать для быстрой оценки тенденции к образованию шлама.

Обеспечение безопасности оборудования. Например, снижение межфазного натяжения трансформаторного масла сделает его склонным к поглощению воды, что ухудшает его изоляционные характеристики.

Экспериментальные приборы и образцы

Экспериментальные образцы：Нефтепродукты, вода

Экспериментальный прибор：Автоматический измеритель межфазного натяжения SH107

，соответствующий стандарту GB/T6541.

Метод испытания

I. Отбор проб и подготовка

Используйте сухой шприц или пипетку, чтобы взять необходимое количество образца масла для испытания, избегая вторичного загрязнения или попадания пузырьков воздуха.

Впрысните деионизированную воду в испытательную ячейку в объеме, достаточном для покрытия рабочего диапазона кольца.

Контроль температуры: Запустите термостатическое устройство и стабилизируйте температуру окружающей среды до заданного значения (например, 20°C). Приступайте к работе только после стабилизации колебаний температуры.

II. Процесс измерения межфазного натяжения

Образование интерфейса: Медленно впрысните образец масла в испытательную ячейку, чтобы он соприкоснулся с деионизированной водой, образуя четкий и стабильный интерфейс масло-вода.

Работа с кольцевым методом: Вертикально погрузите измерительное кольцо в интерфейс масло-вода, убедившись, что плоскость кольца параллельна интерфейсу. Обнаруживайте восходящую силу тяги (вызванную натяжением), оказываемую на кольцо на интерфейсе, с помощью датчика прибора. Запишите значение после стабилизации силы тяги и повторите измерение 2–3 раза для повышения точности.

Регистрация данных: Немедленно запишите значение силы тяги и температуру окружающей среды после каждого измерения. Если данные ненормальны (например, чрезмерные колебания), снова очистите кольцо и повторите вышеуказанные шаги.

III. Расчет и представление результатов

Расчет межфазного натяжения: Основываясь на значении силы тяги, выводимом прибором, и в сочетании с геометрическими параметрами кольца (например, окружностью), подставьте данные в стандартную формулу для расчета коэффициента межфазного натяжения.

Пример формулы (упрощенный): Межфазное натяжение = Сила тяги × Коэффициент коррекции / Окружность кольца

Результаты эксперимента：

Результат эксперимента составляет 32,5 мН/м (миллиньютонов на метр), что отражает интенсивность межмолекулярных сил на границе раздела масло-вода. Это значение соответствует типичному диапазону (30–35 мН/м) для аналогичных нефтепродуктов, указанному в стандартной литературе, что подтверждает надежность эксперимента.