Teoria
Obniżanie temperatury cieczy, powoduje zwiększenie jej lepkości, a dla większości substancji również gęstości. Zmianie ulegają również inne właściwości. Charakter tych zmian, ma ścisły związek z budową związków chemicznych wchodzących w skład cieczy.
Temperatura, w której następuje topnienie ciała stałego, jest nazywana temperaturą topnienia. Temperatura krzepnięcia i topnienia są to wielkości charakterystyczne dla czystych związków chemicznych. Substancje jednorodnym składzie chemicznym mają jednakową temperaturę krzepnięcia i topnienia. Zależą one od ciśnienia. Z tego względu, w określonych przypadkach, ta właściwość substancji jest podawana wraz z ciśnieniem, w którym została zmierzona. Zjawiska krzepnięcia i topnienia są nazywane przemianami fazowymi.
Ciecze o dużej masie molowej, lub mieszaniny wielu związków chemicznych, np. produkty naftowe, zachowują się odmiennie. Odprowadzanie ciepła od takich cieczy powoduje płynną zmianę ich temperatury i właściwości. Zwiększa się lepkość i gęstość, aż do uzyskania konsystencji ciała stałego, a substancja w dalszym ciągu jest cieczą. Przyjmuje się, że temperatura krzepnięcia takich cieczy, jest temperaturą, w której ciecz osiągnie określoną lepkość (konsystencję) i jest nazywana temperaturą płynięcia.
Podczas obniżania temperatury cieczy, będącej roztworem ciał stałych lub innych cieczy, rozpuszczone substancje mogą wypadać z roztworu w postaci kryształków lub odrębnej fazy ciekłej, tworząc zawiesinę lub emulsję. Wypadanie substancji z roztworu, następuje w temperaturze i w warunkach, gdy stężenie tej substancji jest większe niż jej rozpuszczalność. Temperatura, w której rozpoczyna się wypadanie rozpuszczonej substancji z roztworu, jest nazywana temperaturą początku krystalizacji lub temperaturą mętnienia. Zjawisku wypadania rozpuszczonej substancji z roztworu, towarzyszy skokowa zmiana właściwości reologicznych roztworu. W większości przypadków ciecz newtonowska przechodzi w ciecz nienewtonowską.
Temperatury przemian fazowych są ważnymi wielkościami, charakteryzującymi produkty naftowe i inne ciecze eksploatacyjne. Określają one dolną granicę, w której ciecz może być jeszcze użytkowana. Ciecz powinna być użytkowana w temperaturze nieco wyższej niż temperatura przemian fazowych.
Schładzanie rozpuszczalników, a także paliw ciekłych, obok zmian lepkości powoduje w pewnej temperaturze zmętnienie, wywołane wydzielaniem się odrębnej fazy stałej lub ciekłej, np.: benzenu, parafiny, wody lub innych substancji stałych. W temperaturze mętnienia rozpuszczalnik zachowuje jeszcze płynność, następuje jednak skokowa zmiana lepkości, utrudniona jest filtracja i przepływ przez szczeliny.
Temperatura mętnienia — jest to najwyższa temperatura, w której przezroczysty produkt, schładzany w sposób znormalizowany staje się mętny, wskutek wydzielenia odrębnej_ fazy stałej lub ciekłej
Temperatura płynięcia - jest to najniższa temperatura, w której obserwuje się jeszcze płynność badanego produktu podczas jego oziębiania, w znormalizowanych warunkach
Temperatura zblokowania zimnego filtru (CFPP) - jest to najwyższa temperatura, w której określona objętość paliwa, chłodzona
w znormalizowanych warunkach, nie _przepływa w określonym czasie _przez znormalizowany układ_ filtracyjny
Wyniki
Na laboratorium wykonywaliśmy badania dotyczące temperatury zablokowania zimnego filtra. Substancją, która była przez nas badana to tłuszcz zwierzęcy z dodatkiem depresatora. Ciecz tą stopniowo schładzaliśmy poprzez wykorzystanie lodówki w której temperatura wahała się w okolicach -34 . Podczas schładzania substancji, co określony spadek temperatury wykonywaliśmy próbę przepuszczenia substancji przez filtr CFPP. Poniżej przedstawię wyniki naszych badań.
| Temperatura [] | Czas napełniania [s] | Czas opróżniania [s] |
|---|---|---|
| 5 | - | - |
| Dodatek 0,5ml depresatora | ||
| 10 | 7 | 8 |
| 8 | 8 | 8 |
| 7 | 8 | 8 |
| 6 | 8 | 8 |
| 5 | 8,5 | 8 |
| 4 | 9 | 9 |
| 3 | - | - |
| Dodatek 0,5ml metanolu | ||
| 8 | 9 | 9 |
| 7 | - | - |
Tabela 1: Tabela przedstawia wyniki badań przeprowadzonych na laboratorium.
Wnioski
W tabeli 1 zostały przedstawione wyniki badań laboratoryjnych. Jak widać przeprowadziliśmy trzy próby badanego tłuszczu zwierzęcego. Każda z prób była wykonywana z dodatkiem nowej substancji. Koniec każdej próby jest oznaczony znakiem „-‘’, co oznacza, że filtr został zablokowany. Podczas pierwszej próby, zaczęliśmy pomiary od 5 i okazało się, że temperatura jest na tyle niska, że paliwo nam zamarzło. Po dodaniu 0,5ml depresatora, który ma za zadanie obniżyć temperaturę zamarzania paliwa, możemy zauważyć, iż tak mała ilość znacznie wpływa na temperaturę zamarzania naszej próbki. Tłuszcz zwierzęcy zamarzł w temperaturze 3, a więc w temperaturze o 2 niższej. Kolejne badanie przeprowadziliśmy po dodaniu do tłuszczu zwierzęcego jeszcze 0,5ml metanolu. Wyniki zaskoczyły nas wszystkich, gdyż dodatek alkoholu spowodował znaczne podwyższenie temperatury zamarzania naszej substancji. Jak widać w tabeli, temperatura zamarzania wzrosła o 4 w porównaniu do naszego poprzedniego badania. Na podstawie tych wyników możemy wywnioskować, że nawet mała ilość depresatora jest w stanie skutecznie obniżyć temperaturę zamarzania paliwa. Natomiast paliwo zanieczyszczone alkoholem powoduję, że ta temperatura jest znacznie wyższa.