PRODUKTY ROPOPOCHODNE:

• WYZNACZANIE WŁAŚCIWOŚCI FIZYKOCHEMICZNYCH

• METODY ZWALCZANIA ROZLEWÓW OLEJOWYCH -

ADHEZJA NA WLACU MAGNETYCZNYM

INSTRUKCJĘ PRZYGOTOWAŁY

Justyna Łuczak

Monika Żurawska

GDAŃSK 2004

„Olej" oznacza ropę naftową w każdej postaci łącznie z surową ropą naftową, olejem
paliwowym, szlamem, odpadami olejowymi oraz produktami rafinacji.

1. WPROWADZENIE

Ubocznym skutkiem rozwijającej się aktywności gospodarczej człowieka jest

zanieczyszczenie środowiska naturalnego. Przybiera ono różnorodne formy i obejmuje w
pierwszym rzędzie rejony największych skupisk przemysłowych, a także rejony objęte innymi
rodzajami działalności o dużym nasileniu (np. rolnictwo, transport).

Zgodnie z konwencją o ochronie środowiska morskiego obszaru Morza Bałtyckiego

sporządzoną w Helsinkach dnia 9 kwietnia 1992 r. "zanieczyszczenie" oznacza wprowadzenie
przez człowieka, bezpośrednio lub pośrednio do morza, łącznie z ujściami rzek, substancji lub
energii, które mogą stwarzać zagrożenie dla zdrowia człowieka, niszczyć żywe zasoby
i morskie ekosystemy, stwarzać utrudnienie w dozwolonym użytkowaniu morza łącznie
z rybołówstwem, pogarszać jakość użytkowanej wody morskiej oraz prowadzić do
zmniejszenia walorów rekreacyjnych morza.
Wszystkie

źródła zanieczyszczeń morza objęte powyższą definicją można podzielić na

powodujące skażenia drogą bezpośrednia i pośrednią.
Źródła bezpośredniego skażenia mórz to:

• Eksploatacja statków,

• Eksploatacja dna morskiego,
• Prace pogłębiarskie,

• Krzyżowanie się różnych przejawów działalności ludzkiej na morzu,

• Zatapianie niezniszczalnych, niebezpiecznych substancji,
• Działalność związana z potrzebami wojska.

Przykładami zanieczyszczenia mórz droga bezpośrednią są m.in.:

• Eksploatacja instalacji balastowych, zęzowych i paliwowych na statkach prowadząca

do zanieczyszczeń olejowych lub chemicznych,

• Wydobywanie ropy naftowej z dna morskiego i towarzyszące temu awaryjne rozlewy,
• Katastrofy różnych rodzajów statków (zbiornikowców do przewozu ropy naftowej,

chemikaliowców, i in.),

• Uszkodzenie przez kotwice statków lub urządzenia połowowe podwodnych

rurociągów transportujących substancje szkodliwe.

Głównymi źródłami skarżenia mórz drogą pośrednią są: przemysł, aglomeracje miejskie,
transport lądowy i rolnictwo. Pochodzące z tych źródeł zanieczyszczenia docierają do morza
głównie za pośrednictwem rzek. W rejonach przybrzeżnych nośnikiem znacznej części
różnego rodzaju zanieczyszczeń może być również powietrze. Wymienionymi drogami
docierają rozmaite substancje, mające bardzo często szkodliwe właściwości typu: związki
rtęci, ołowiu, fenole, detergenty, ropa naftowa i jej produkty, ścieki komunalne, środki
chemiczne używane w rolnictwie itp.

2. ŹRÓDŁA ZANIECZYSZCZEŃ PRODUKTAMI ROPOPOCHODNYMI

Statki są przyczyną ciągłego zanieczyszczenia mórz produktami ropopochodnymi.

Transport morski obsługuje ponad 70% światowych obrotów handlowych. Nie wyrządzał on
większych strat dla środowiska dopóki na morzach nie pojawiły się pierwsze tankowce.
Wzrost zapotrzebowania na ropę naftową i jej produkty był powodem nagłego
zapotrzebowania na potężne zbiornikowce (tonaż od kilku do kilkuset tysięcy ton).
Każdego roku mają miejsce katastrofy i awarie tankowców oraz platform wiertniczych.
Wielkie ilości ropy naftowej, olejów i innych szkodliwych substancji dostają się do wód,

powodując olbrzymie szkody w ekosystemach. Potężne obszary mórz (zwłaszcza
przybrzeżnych, w okolicach portów) zamieniają się w tzw. "martwe wody".

Znacznie mniej słychać o wyciekach z portów i stoczni oraz mniejszych awariach na

morzu, spuszczaniu wód zęzowych, przeciekach, czyszczeniu zbiorników na otwartym
morzu, operacjach przeładunkowych w bazach paliwowych, doprowadzaniu ścieków z dróg,
pól zawierających produkty ropopochodne. Na skutek chronicznego zanieczyszczenia mórz
produktami ropopochodnymi ginie więcej ptaków niż po katastrofach tankowców.

Budowa wielkich portów morskich ciągnących się niekiedy kilkadziesiąt kilometrów

wzdłuż wybrzeża, niszczy florę i faunę terenów nadmorskich.

3. ZACHOWANIE SIĘ OLEJU NA POWIERZCHNI MORZA
Znajomość zjawiska zachodzących po rozlaniu się oleju na powierzchni morza jest jednym z
podstawowych warunków przeprowadzenia skutecznej akcji ratunkowej. Brak rozeznania w
tym zakresie może doprowadzić do podjęcia błędnych decyzji.
• Ropa naftowa składa się z wielu rodzajów węglowodorów, od lotnych frakcji

niskocząsteczkowych do wielkocząsteczkowych związków asfaltowych. Lotne składniki
ropy naftowej są tracone bardzo szybko poprzez odparowanie. Największy procent
składników odparowuje w ciągu pierwszych godzin od chwili rozlania się oleju na morzu.
Odparowaniu lżejszych frakcji olejowych sprzyja duża powierzchnia plamy oraz
wzburzenie powierzchni morza. Po odparowaniu lekkich składników rośnie lepkość
pozostałej frakcji. W rzadkich przypadkach dochodzi do tonięcia pewnej części rozlanego
na morzu po odparowaniu jego lotnych części.

• Olej, który dostał się do wody, rozprzestrzenia się po jej powierzchni z szybkością zależną

od rodzaju oleju oraz warunków zewnętrznych (siła wiatru, stan morza, temperatura
otoczenia, itp.). Lekkie frakcje ropy naftowej rozprzestrzeniają się szybko, oleje ciężkie
maja skłonność do łączenia się w bryły. Prędkość rozprzestrzeniania się oleju jest
największa w początkowej fazie i spada znacznie, gdy grubość warstwy sięga kilku
milimetrów. Na prędkość rozprzestrzeniania się oleju ma również wpływ tworzenie się
emulsji olejowo-wodnej o lepkości większej niż lepkość samego oleju.

• Rozlany olej może w krótkim czasie ulec dyspersji w wodzie morskiej, tworząc trudno

rozbijalną emulsję, zawierającą 40-80 % wody. Zjawisku powstawanie tej emulsji zwanej
„musem czekoladowym”, towarzyszy znaczny wzrost lepkości. Emulgowanie oleju jest
wynikiem działania fal morskich, nawet bardzo spokojnych. Proces zachodzi tym szybciej
im bardziej wzburzone jest morze.

• Węglowodory wchodzące w skład ropy naftowej mogą ulegać rozkładowi przez

mikroorganizmy morskie. Bakterie wywołujące ten rozkład występują najliczniej
w wodach płytkich. Stopień biologicznego rozkładu oleju zależy od złożoności jego
budowy chemicznej oraz od obecności odpowiednich pożywek (gł. N, P, O) i właściwej
temperatury. W praktyce dla rozkładu 1 litra ropy naftowej potrzeba tlenu zawartego
w 400 000 litrach wody morskiej. Biodegradacja zachodzi na powierzchni rozdziału fazy
wodnej i olejowej. Stąd też korzystne jest rozpraszanie oleju w jak największej objętości
wodnej.

• Rozpuszczalność ropy naftowej w wodzie jest bardzo mała, stąd też ilość oleju tracona

w ten sposób jest niewielka. Część oleju może natomiast ulec rozpuszczeniu drogą
fotoutleniania. Czynnikami sprzyjającymi fotoutlenianiu są światło słoneczne i obecność
tlenu. Efekt końcowy jest wprost proporcjonalny do powierzchni filmu olejowego, sam
zaś proces jest bardzo powolny i nie ma większego wpływu na rozkład oleju. Olej ulega
także częściowemu rozpuszczeniu w wyniku biodegradacji. Produkty pośrednie są
mianowicie bardziej hydrofilowe niż ropa i bardziej rozpuszczają się w wodzie.

4. SKUTKI ZANIECZYSZCZENIA ŚRODOWISKA MORSKIEGO PRODUKTAMI
ROPOPOCHODNYMI

Wycieki ropy naftowej przyczyniają się do wymierania wielu gatunków roślin i

zwierząt, które giną, oblepione ohydną mazią. „Zaraza oliwna" jest potocznym terminem
określającym śmiertelne schorzenie ptaków, powstałe na skutek kontaktu z produktami
ropopochodnymi. Ptak próbując czyścić zabrudzone upierzenie, bezwiednie połyka substancje
ropopochodne. Prowadzi to do nieżytu żołądka, jelit i zatrucia organizmu. Silnie zabrudzone
ptaki giną w miarę szybko, a przy małym zanieczyszczeniu konają całymi tygodniami.
Plamka ropy o średnicy 2-3 cm na piersi ptaka lub 7 g oleju napędowego wystarczy do jego
zabicia.

Ponadto, zabrudzone upierzenie traci swoje właściwości izolacyjne i uniemożliwia

latanie. W przestrzenie pomiędzy pozlepianymi piórami, które w normalnych warunkach
wypełnione są powietrzem, dostaje się woda i ptak w gwałtowny sposób traci ciepło i energię.
Rozmiary zniszczeń potęguje fakt, że ptaki nurkując traktują pływające po morzu plamy
olejowe na równi z ławicami ryb, na których żerują, co prowadzi do ich samozagłady.
Możliwe jest także połknięcie ropy wraz z pokarmem, na którym osadzają się cięższe, tonące
jej frakcje.

Rozlana ropa naftowa i oleje gromadzą się na powierzchni wody tworząc olbrzymie

plamy uniemożliwiające dostęp powietrza do żyjących w wodzie organizmów (l t ropy
pokrywa 12 km

2

powierzchni morza). W przypadku zdyspergowania oleju w wodzie, jego

cząstki mogą być wchłonięte przez organizmy żywe (np. ryby, skorupiaki) doprowadzając do
ich chorób, degeneracji lub całkowitego wyginięcia. Może też nastąpić przemijająca lub
trwała biokumulacja oleju w organizmach będących elementami łańcucha pokarmowego. Ich
obecność w organizmach zwierząt morskich może stanowić zagrożenie dla zdrowia
człowieka.

Tego, co się dzieje pod powierzchnią wody, oko nie widzi, ale zniszczenia bywają

nie mniej dramatyczne. Powłoka ropy na powierzchni wody hamuje dopływ tlenu, a zarazem
dopływ światła dla producentów, którzy są przecież również "producentami" tlenu. Giną
wszystkie zwierzęta osiadłe, ryjące w dnie, mniej sprawne w ruchu. Ryby mogą ratować się
ucieczką, ale wśród nich spustoszenia są także ogromne. Poza tym ciężkie frakcje ropy
koagulują i opadają na dno, powodując długotrwałe naruszenie równowagi biologicznej lub
wyniszczenie życia biologicznego tej strefy.

Sytuacja przedstawia się inaczej, gdy zostaną zanieczyszczone wody przybrzeżne lub

gdy kierunek przeważających w danym rejonie wiatrów znosi warstwy oleju na ląd. Wówczas
mogą ulec uszkodzeniu instalacje przybrzeżne, zanieczyszczone zostają porty, plaże,
miejscowości wypoczynkowe oraz tereny lęgowe. Powoduje to uszkodzenie lub wyginiecie
żyjącej tam fauny i flory, pozbawia wybrzeża mórz wartości rekreacyjnych, często też
gospodarczych, może skazać rybaków na przymusowe bezrobocie.

Transport śródlądowy powoduje także wielkie szkody. Życie w rzekach i innych

zbiornikach śródlądowych niszczone jest przez wycieki szkodliwych chemikaliów. Rzeki,
będące głównymi arteriami komunikacyjnymi na wielu odcinkach są już martwe. Na skutek
zanieczyszczenia tych wód cierpią również ludzie. Szkodliwe substancje dostają się do wód
podziemnych, spożywanych przez człowieka. Zanieczyszczenie jezior i rzek przyczynia się
do ubożenia wielu ekosystemów. Nie giną tylko ryby, ale zwierzęta i rośliny żyjące wokół
zbiorników wodnych.

Transport ropy, gazu i innych substancji za pomocą rurociągów jest raczej bezpieczny,

ale i tu zdarzają się katastrofy. Mogą one zniszczyć środowisko w promieniu wielu
kilometrów. Przykładem może tu być klęska ekologiczna w Zatoce Perskiej w 1990 roku.

5. METODY ZWALCZANIA ROZLEWÓW OLEJOWYCH NA MORZU

Stosuje się następujące metody zwalczania rozlewów olejowych na morzu: spalanie, topienie,
sorbowanie, rozpraszanie i zbieranie oleju.

• Spalanie ropy na powierzchni morza. Jest to możliwe dopóki ropa jest świeża,

zawiera lotne składniki i jej warstwa na powierzchni jest dostatecznie gruba.
W momencie, gdy produkty naftowe są już pozbawione palnych frakcji lotnych
spalanie staje się niemożliwe. Podejmowano różne próby mające na celu
wspomaganie procesu spalania oleju na wodzie, żadna jednak nie powiodła się. Jest to
przyczyną chłodzącego działania wody. Ciepło spalania pozostałych związków może
być niewystarczające. Poza tym spalanie nigdy nie zachodzi do końca. Jako produkty
uboczne powstają WWA. Spalenie oleju może się udać gdy ropa pozbawiona
w niewielkim stopniu lotnych frakcji skupi się gruba warstwa przy brzegu (niska
temperatura utrudnia odparowanie) i nie utworzy się emulsja olejowo-wodna.

• Zatapianie produktów naftowych polega na obsypaniu rozlanej na powierzchni

morza plamy olejowej odpowiednio rozdrobnionym materiałem, który wiążąc się
fizycznie z olejem zwiększa jego ciężar właściwy, powodując tym samym jego
toniecie. W praktyce wypróbowano bardzo wiele różnych substancji, np. gips, żwir,
sproszkowany koks, różne rodzaje piasków. Metoda ta obarczona jest wieloma
wadami m.in. pozostawianie zatopionego oleju w środowisku morskim, trudości w
rozpylaniu materiału zatapiającego w czasie wietrznej pogody, możliwość
wypływania ropy po pewnym czasie od zatopienia, pokrycia dna morza
nierozpuszczalnym osadem, wyginięcie przydennych organizmów żywych, możliwość
przemieszczania się osadu w inne rejony pod wpływem prądów przydennych. Jest to
metoda nie zalecana, a jej stosowanie ogranicza się tylko do szczególnie
uzasadnionych przypadków.

• Sorbowanie produktu naftowego pływającego po powierzchni wody polega na

zastosowaniu pływających materiałów pochłaniających, które w kontakcie z olejami
nasiąkają nim i ułatwiają zebranie go. Materiały sorpcyjne, zwane też
aglomerującymi, maja na celu zapobieganie rozprzestrzenianiu się oleju na wodzie
oraz ułatwienie jego zbierania metodami mechanicznymi. Sorbentami mogą być
trociny, torf, słoma, tworzywa sztuczne np. PE, PU w postaci rozproszonej lub jako
specjalne maty. Stosowanie sorbentów jest przydatne głównie na wodach
ograniczonych i przybrzeżnych. Zbieranie nasyconych olejem sorbentów na pełnym
morzu jest trudne, a w warunkach wzburzonego morza niemożliwe.

• Dyspergowanie oleju może być stosowane tylko do usuwania resztek filmu oleju,

jako ostatni etap. W celu przyspieszenia zemulgowania oleju w wodzie stosuje się
mieszaniny emulgatorów (związków powierzchniowo czynnych) sproszkowanych lub
zmieszanych z rozpuszczalnikami mieszającymi się z olejem. Drugim etapem jest
mechaniczne wzburzenie powierzchni wody pokrytej olejem. Pozwala to na usuniecie
oleju z powierzchni wody, mniejsze zagrożenie dla ptactwa, zwiększa intensywność
procesu biodegradacji, zmniejsza przyczepność oleju do powierzchni, z którymi styka
się woda morska (np. budowle portowe). Jednak produkowane emulgatory często są
toksyczne dla organizmów wodnych, mają działanie bakteriobójcze, w związku z tym
opóźniają znacznie mikrobiologiczny rozkład oleju, istnieją trudności z
obsypywaniem oleju na morzu przy wietrznej pogodzie, wysoki koszt metody.

• Zbieranie oleju jest najkorzystniejsza z punktu widzenia ochrony środowiska

morskiego metodą zwalczania rozlewów olejowych, ponieważ prowadzi do usunięcia
oleju z ekosystemu morskiego. Zbieranie przebiega zwykle w dwóch etapach:

I etap: Ustawienie zapór i barier pływających, które zapobiegają rozprzestrzenianiu
się plamy ropy. Ograniczenie powierzchni ma na celu:

- uniemożliwienie lub ograniczenie rozprzestrzeniania się plamy ropy na

powierzchni morza,

- ułatwienie mechanicznego zbierania ropy,
- ochronę przed zanieczyszczeniem terenów przybrzeżnych,
- zmniejszenie zagrożenia pożarowego obiektów portowych i statków

znajdujących się poza zaporą.

Stosuje się lekkie, wykonane z tworzywa sztucznego zapory pływające lub zapory
zatapiane, które dzięki obecności metalowych obciążników zanurzone mogą być
do głębokości około 1 m.

I

I

I

I

e

e

t

t

a

a

p

p

:

:

Mechaniczne zebranie oleju z powierzchni wody. Stosuje się łapaczki

olejowe – statki zbierające olej z powierzchni wody. Na ich pokładzie następuje
separacja fazy wodnej od olejowej (grawitacyjna lub odśrodkowa), woda zawracana
jest do morza. Stosuje się też urządzenia wyposażone w hydrofobowe zgarniacze,
kolektory, które zbierają cienki film z powierzchni wody. Przykładowo bęben pokryty
hydrofobowym materiałem zwilżany jest przez olej a nie przez wodę. Podczas obrotu
bęben pokrywa się filmem, który jest następnie zgarniany z bębna.

Niestety pływające bariery i urządzenia do wychwytywania ropy z powierzchni morza mogą
być skuteczne tylko w basenach portowych lub na spokojnym morzu. Umiarkowane
falowanie powoduje, że ropa przedostaje się przez pływające bariery, a nawet mała jej plama
stanowi potencjalne zagrożenie dla ptaków, natomiast urządzenia podczas falowania zbierają
zarówno wodę jak i olej.

7. PRZEBIEG ĆWICZENIA

7.1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest pomiar właściwości fizykochemicznych produktów ropopochodnych
oraz wyznaczenie wydajności procesu zbierania mechanicznego tych substancji z powierzchni
wody przy użyciu walca magnetycznego.

7.2. Sposób przeprowadzenia pomiarów
7.2.1. Adhezja oleju na walcu magnetycznym

Proces adhezji przeprowadza się stosując walec magnetyczny, który obraca się ze stałą
prędkością. Do zbiornika przymocowanego do walca podawany jest olej o znanej objętości.
Podczas obrotu bęben pokrywa się filmem, który jest następnie zgarniany z bębna i podawany
do naczynia, w którym następuje rozdzielenie warstwy wodnej od olejowej.

Względna prędkość miedzy wodą a olejem, przy której warstwa oleju zanika poprzez adhezję
na powierzchni walca wyrażona jest wzorem:

4

1

4

1

0

11

,

3

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

+

=

w

ow

o

w

c

V

ρ

σ

ρ

ρ

ρ

gdzie:

ρ

o

– gęstość oleju,

ρ

w

– gęstość wody,

σ

ow

– napięcie powierzchniowe oleju względem wody,

Wykonanie pomiaru :

1. Zbiornik z walcem wypełnić wodą do wskazanego poziomu,
2. W zlewce odmierzyć 100 ml oleju napędowego,
3. Do oleju dodać ok. 0,1 g rozrobionego hematytu/ żelaza redukowanego i wymieszać,
4. Mieszaninę wlać do zbiornika umieszczonego przy bębnie walca i uruchomić walec,
5. Zmierzyć czas zachodzącego procesu oraz objętość zebranego oleju.

Opracowanie wyników
Obliczyć wydajność mechanicznego zbierania oleju napędowego z powierzchni wody oraz
względną prędkość usuwania oleju z powierzchni wody.

7.3.2. Piknometryczny pomiar gęstości

Piknometr jest naczyniem miarowym służącym do wyznaczania gęstości cieczy. Metoda
pomiaru gęstości polega na zważeniu pustego piknometru oraz napełnionego określonym
medium. Znając objętość naczyńka, w prosty sposób obliczyć można gęstość badanej cieczy.

Wykonanie pomiaru:

1. Przed wykonaniem pomiarów piknometr dokładnie wymyć i wysuszyć,
2. Suchy i czysty piknometr zważyć z dokładnością 0,0002 g,
3. Napełnić wodą destylowaną o znanej temperaturze unikając powstawania

pęcherzyków powietrza i powtórzyć etap ważenia,

4.

Opróżnić naczyńko i wysuszyć,

5.

Pomiar powtórzyć dla oleju napędowego,

6.

Po skończonym pomiarze wymyć dokładnie i wysuszyć piknometr.

Opracowanie wyników
Obliczyć gęstość badanych cieczy i porównać z wynikami otrzymanymi innymi metodami.

7.3.3. Areometryczny pomiar ciężaru właściwego

Ciężar właściwy cieczy oznacza się najczęściej za pomocą aerometru. Działanie jego polega
na tym, że ciało zanurzone do cieczy traci pozornie tyle ze swego ciężaru, ile waży ciecz
przez nie wyparta (prawo Archimedesa). Aerometr składa się z pływaka obciążonego u dołu
i wąskiej rurki, na której znajduje się podziałka. Posiada on stały ciężar i zanurza się w cieczy
na głębokość, zależną od ciężaru właściwego tej cieczy. Im jest on mniejszy, tym mniejsza
jest głębokość zanurzenia aerometru.

Wykonanie pomiaru

1. Badaną ciecz wlewa się do ustawionego pionowo cylindra o odpowiedniej pojemności

(aerometr musi się w nim swobodnie mieścić i podczas wykonywania pomiaru nie
może dotykać jego ścianek),

2. Temperaturę badanej cieczy doprowadzić do temperatury podanej na skali aerometru.

Suchy i czysty aerometr ujmuje się za górny koniec, po czy ostrożnie i wolno zanurz
w cieczy w cylindrze,

3. Po zanurzeniu aerometru w cieczy należy odczekać do osiągnięcia właściwego stanu

zanurzenia (w przypadku cieczy o dużym ciężarze właściwym kilka minut) i dokonać
odczytu na podziałce aerometru,

4. Jeżeli temperatura nie została doprowadzona do temperatury wskazanej na

aerometrze, należy zmierzyć jej temperaturę i do odczytanej wartości ciężaru
właściwego wprowadzić poprawkę znalezioną w odpowiednich tablicach,

5. Po wykonaniu pomiary aerometr należy starannie umyć i wysuszyć.

Opracowanie wyników
Porównać wyniki z otrzymanymi innymi metodami. Sformułować wnioski.

7.3.4. Pomiar temperatury zapłonu i temperatury palenia metoda Marcussona
(Rys.1)

Temperatura zapłonu – najniższa temperatura, przy której w ściśle określonych warunkach
następuje zapalenie par oleju od zewnętrznego źródła ognia (miara zawartości lotnych
składników).
Temperatura palenia – najniższa temperatura, przy której zapalone pary badanego produktu,
palą się przez pewien okres (podany w normie) po oddaleniu płomienia.
Temperatura palenia według tej metody jest to najniższa temperatura, przy której zapalone
pary badanego produktu pala się co najmniej przez 3 sekundy po oddaleniu płomienia. Przed
wykonaniem każdego pomiary należy tygiel N dokładnie wyczyścić i osuszyć.

Rys.1 Aparat Marcussona: K - metalowe naczynie, F - pierścień żebrowy, N - tygiel,
P - krążek, T - termometr, Z - zapalnik, G – palnik.

Wykonanie pomiaru:

1. Aparat musi być umieszczony w świetle przyćmionym i w miejscu wolnym od

przewiewu,

2. Produkty o temperaturze zapłonu powyżej 220

o

C ogrzać do 50

o

C i wlać do tygla do

podanej wysokości. Natomiast produkty o temperaturze zapłonu poniżej 220

o

C

wlewać w temperaturze pokojowej,

3. Po umieszczeniu tygla N w pierścieniu F zanurzyć termometr T w ten sposób, aby

odległość dna naczyńka termometru od dna tygla wynosiła 2mm, a odległość
naczyńka rtęciowego od ściany 5mm,

4. Ogrzewać w ten sposób, aby przyrost temp. wynosił 3-4

o

C na minutę,

5. Od temp. niższej o około 30

o

C od przypuszczalnej temp. zapłonu zbliżać palnik G do

powierzchni produktu tak, aby płomyk długości 10 mm znajdował się ogółem przez 2
sekundy na powierzchni produktu, po czym palnik cofnąć,

6. Odczytać temperaturę zapłonu, a następnie temperaturę palenia.

Należy wykonać co najmniej 2 pomiary (dla których różnica nie może przekraczać 4

o

C)

używając do każdego pomiary świeżej próbki produktu.

Opracowanie wyników
Zestawić uzyskane temperatury zapłonu i palenia dla badanych paliw.

7.3.5. Pomiar lepkości metodą Englera (Rys.2)

Lepkość dynamiczna (dynamiczny współczynnik lepkości) [η] –współczynnik tarcia
wewnętrznego cieczy.

dx

du

A

F

η

=

Gdzie:
F – siła styczna potrzebna do pokonania tarcia wewnętrznego [N],
A - powierzchnia przesuwających się względem siebie warstw [m

2

],

du/dx – gradient predkości,
[η] = [P] = [N·s·m

-2

]

Lepkość kinematyczna [ν] - stosunek lepkości dynamicznej do gęstości płynu w danej
temperaturze.

d

η

ν

=

gdzie:
d = gęstość płynu,
[ν] = [St] = [cm

2

·s

-1

]

Lepkość względna [L] – stosunek lepkości dynamicznej danej cieczy do lepkości
dynamicznej cieczy wzorcowej (najczęściej wody). Określa się na podstawie pomiaru czasu
wypływu określonej objętości badanej cieczy i wody w danej temperaturze przez
znormalizowany otwór i wyraża się ja w [

o

E].

Jeden stopień lepkości Englera (E) jest to stosunek szybkości wypływu z lepkościomierza
200 ml badanej cieczy w temperaturze pomiaru (t) do czasu wypływu tej samej ilości wody
destylowanej w temp. 20

o

C (t

o

).

0

t

t

L

=

Lepkość względną w

o

E można przeliczyć na lepkość kinematyczną wg wzoru:

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

=

L

L

d

0631

,

0

0731

,

0

ν

Lepkościomierz Englera składa się z metalowego naczynia 1, w którego dnie znajduje się
otwarta rurka metalowa o ściśle określonych wymiarach, zamykana szczelną zatyczką 4.
W pokrywce znajdują się dwa otwory, jeden na termometr drugi na zatyczkę. Wewnątrz
naczynia rozmieszczone są symetrycznie haczyki wskazujące poziom, do jakiego napełnia się
naczynie badana cieczą. Naczynie umieszczone jest w ogrzewanej łaźni 2. Pod rurkę
odpływową podstawia się szklany odbieralnik miarowy 4. Przyrząd musi być ustawiony na
dokładnie poziomej płycie. Czas wypływu z wiskozymetru 200 ml wody destylowanej w
temp. 20

o

C jest dla każdego przyrządu wielkością stałą.

Wykonanie pomiaru:
Oznaczenie stałej wiskozymetru

1. Wodę destylowaną podgrzać do temperatury wyższej od temperatury pomiaru o

1-2

o

C,

2. Do czystego i suchego zbiornika wiskozymetru 1 wlać wodę destylowaną do

wierzchołków haczyków 7 i ostudzić do wskazanej temperatury,

3. Ostrożnie podnieść zatyczkę 4, aby rurkę wypływową napełnić całkowicie wodą – u

wylotu rurki powinna zwisać kropla,

4. Podstawić pod otwór naczynie cechowane 8,
5. Szybko wyciągnąć zatyczkę i jednocześnie uruchomić stoper,
6. Po wypłynięciu 200 ml wody zatrzymać stoper, odczytać czas wypływu t

o

,

7. Pomiar wykonać trzykrotnie (zgodność trzech oznaczeń co najmniej w granicach

0,5s),

Oznaczenie lepkości oleju dla temperatur 20

o

C, 40

o

C, 60

o

C

1. Badany olej podgrzać do temperatury wyższej od temperatury pomiaru o 1-2

o

C, po

czym wlać go do przyrządu i ostudzić do wskazanej temperatury,

2. Zmierzyć czas wypływu 200 ml badanej cieczy t – w sposób analogiczny jak do

oznaczania stałej wiskozymetru. Pomiar wykonać dwukrotnie,

3. Po zakończeniu pomiaru lepkościomierz starannie wymyć i wysuszyć.

Rys. 2 Wiskozymetr Englera: 1 – naczynie pomiarowe, 2 – łaźnia, 3 – otwór, 4 – zatyczka,
5 – mieszadło, 6 – termometr, 7 – haczyki, 8 – kolba miarowa.

Opracowanie wyników
Wyniki podać w jednostkach lepkości umożliwiających porównanie oznaczeń wykonanych
innymi metodami. Sformułować odpowiednie wnioski.

7.3.6. Pomiar lepkości wiskozymetrem Höpplera (Rys. 3)

W wiskozymetrze Höpplera (rys. 3), lepkość badanego ośrodka wyznacza na jest na
podstawie czasu opadania kuli o znanej wielkości i gęstości na określonym odcinku pionowo
ustawionej rurki. W tym przypadku lepkość wyznaczana jest ze wzoru:

η = F·(ρ

1

-ρ

2

)·K

gdzie:
η - lepkość dynamiczna [cP],
F - czas opadania kuli [s],
ρ

1

- gęstość kuli [g·cm

-3

],

ρ

2

- gęstość badanej cieczy w temperaturze pomiaru [g·cm

-3

],

K - stała kuli [cP·cm

3

·g

-1

·s

-1

] (patrz Tabela 1),

Tabela 1. Charakterystyczne parametry kul.

Do określenia gęstości olejów mineralnych dla temperatur wyższych niż 20

o

C, można

posłużyć się zależnością:

ρ

2

= (t

1

-t

0

)·k

gdzie:
k – współczynnik charakteryzujący zmianę gęstości ze zmiana temperatury [g·cm

-3

·

o

C

-1

],

t

o

– 20

o

C,

t

1

– temperatura pomiaru [

o

C],

Tabela 2. Zmiana gęstości spowodowana zmiana temperatury dla olejów mineralnych.

Wykonanie pomiaru:

1. Przed przystąpieniem do pomiaru należy wypoziomować wiskozymetr,
2. Ustawić temperaturę w termostacie na 20

o

C i włączyć obieg cieczy termostatującej,

3. Dokręcić dolna nakrętkę w wiskozymetrze zgodnie z Rys. 3

i napełnić rurkę badanym

olejem,

4. Następnie należy umieścić w środku kulkę. Kulę należy tak dobrać, aby jej czas

opadania pomiędzy punktami A-B zawierał się w przedziale 15-300 s,

5. Przyrząd skręcić zgodnie z Rys. 3,
6. Odciągając zatyczkę obrócić o 180

o

komorę wiskozymetru i poczekać na opadnięcie

kuli,

7. Następnie należy obrócić komorę do poprzedniego położenia i rozpocząć pomiar,

Następuje opadanie kuli. Należy zmierzyć czas opadania pomiędzy punktami
(przyjmując za momenty graniczne, początek lub koniec kulki) oraz temperaturę
pomiaru,

8. Pomiar wykonać dla temperatur 20

o

C, 40

o

C, 60

o

C,

9. Zlać olej do właściwej butelki, wytrzeć do sucha kule i rurkę przyrządu,

Rys. 3. Wiskozymetr Höpplera: 1 – uszczelka, 2 – termometr, 3 – rurka pomiarowa,
4 – kruciec cieczy termostatującej, 5 – nakrętka, 6 – górny element rurki pomiarowej,
7 – pierścień, 8 – poziomica, 9 – dolny element rurki pomiarowej.

Opracowanie wyników
Obliczyć lepkość badanych olejów dla poszczególnych temperatur. Porównać (w
przypadkach, których jest to możliwe) otrzymane wyniki. Przeprowadzić dyskusję
sformułować odpowiednie wnioski.