श्यानता किसी द्रव के प्रवाह के प्रतिरोध का माप है। यह तरल पदार्थों के सबसे महत्वपूर्ण गुणों में से एक है और पेट्रोलियम उद्योग में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
कच्चे तेल की चिपचिपाहट इसे जमीन से बाहर पंप करने की हमारी क्षमता को प्रभावित करती है; ईंधन की चिपचिपाहट और अस्थिरता इस बात को प्रभावित करती है कि यह ईंधन इंजेक्टरों में कितनी आसानी से परमाणुकृत हो जाता है; और स्नेहक की चिपचिपाहट इंजन की सुरक्षा करने की उसकी क्षमता को प्रभावित करती है।
यह भोजन, पेंट, पॉलिमर कोटिंग्स और अन्य उद्योगों में एक महत्वपूर्ण माप विशेषता है जहां संवहन प्रवाह एक महत्वपूर्ण उत्पाद या उपयोग विशेषता है।
चिपचिपाहट में छोटे परिवर्तन पेट्रोलियम तरल पदार्थों के गुणों पर भारी प्रभाव डाल सकते हैं। गतिज श्यानता माप के महत्व ने पेट्रोलियम उद्योग को एक सटीक विधि विकसित करने के लिए प्रेरित किया, जो पहली बार 1937 में प्रकाशित हुई, एएसटीएम डी445, पारदर्शी और अपारदर्शी तरल पदार्थों की गतिक श्यानता के लिए परीक्षण विधि।
"कीनेमेटिक्स" शब्द का सीधा सा अर्थ है कि माप तब किया जाता है जब द्रव गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में बह रहा हो। यह एक कैलिब्रेटेड ग्लास केशिका विस्कोमीटर के माध्यम से गुरुत्वाकर्षण द्वारा द्रव की मात्रा के प्रवाह के लिए आवश्यक समय को मापकर निर्धारित किया जाता है।
हालाँकि यह सरल लगता है, उद्योग के लिए आवश्यक उच्च परिशुद्धता और परिशुद्धता प्राप्त करना एक अत्यंत कठिन कार्य है। ऐसे कई कारक हैं जो इस परीक्षण पद्धति की सटीकता को प्रभावित करते हैं।
आर्थिक दृष्टिकोण से, उत्पाद की चिपचिपाहट में एक प्रतिशत की त्रुटि जिसके परिणामस्वरूप मिश्रण समायोजन होता है, आसानी से उत्पाद की लागत में प्रति गैलन एक प्रतिशत जोड़ सकती है। एक प्रमुख स्नेहक निर्माता के लिए, इसके परिणामस्वरूप प्रति वर्ष $1 मिलियन या अधिक के राजस्व का नुकसान हो सकता है।
तापमान
जैसा कि कहा जाता है, "घर के मूल्य को प्रभावित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारक स्थान, स्थान, स्थान है।" जब चिपचिपाहट माप की बात आती है, तो "चिपचिपापन माप की गुणवत्ता को प्रभावित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारक तापमान, तापमान, तापमान है।"
सटीक और सटीक गतिज चिपचिपाहट माप प्राप्त करने के लिए तापमान नियंत्रण सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर है। यह पेट्रोलियम उत्पादों के लिए विशेष रूप से सच है क्योंकि प्रति यूनिट तापमान पर उनकी चिपचिपाहट परिवर्तन की दर अन्य उत्पादों की तुलना में काफी अधिक है।
इसलिए, तापमान में छोटे परिवर्तन किसी तरल पदार्थ की श्यानता पर बड़ा प्रभाव डाल सकते हैं। 40 डिग्री और 100 डिग्री के सबसे सामान्य रूप से मापे जाने वाले स्नान तापमान को +/- 0.02 डिग्री के भीतर नियंत्रित किया जाना चाहिए। यह एक बहुत ही तंग खिड़की है और इस नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए बहुत सावधानी बरतनी होगी।
ऐसे कई कारक हैं जो तापमान को प्रभावित करते हैं:
थर्मामीटर. चिपचिपाहट को मापते समय, निर्दिष्ट सटीकता के साथ और परीक्षण विधि की आवश्यकताओं को पूरा करने वाले एक निर्दिष्ट थर्मामीटर या अन्य तापमान संवेदन उपकरण का उपयोग किया जाना चाहिए।
थर्मामीटर को 0.01 डिग्री तक सटीकता से पढ़ना कठिन हो सकता है, इसलिए आवर्धक लेंस का उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है। थर्मामीटर को स्नान में सही गहराई तक डुबोया जाना चाहिए। कम से कम वार्षिक रूप से +/- 0.02 डिग्री पर कैलिब्रेट किया जाना चाहिए। इसके अलावा, थर्मामीटर का हिमांक बिंदु हर छह महीने में निर्धारित किया जाना चाहिए और एक सुधार कारक लागू किया जाना चाहिए।
थर्मामीटर को कैलिब्रेट करने की प्रक्रिया जटिल है और एएसटीएम ई77, थर्मामीटर के निरीक्षण और सत्यापन के लिए परीक्षण विधियां में वर्णित है। चूँकि तापमान नियंत्रण इतना महत्वपूर्ण पैरामीटर है, इसलिए प्रति स्नान दो थर्मामीटर का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है।
स्नान का तापमान एक समान और स्थिर होता है। स्नान तापमान की एकरूपता और स्थिरता अन्य महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं। विस्कोमीटर की पूरी लंबाई को उचित तापमान पर बनाए रखा जाना चाहिए। प्रयुक्त परिसंचारी का प्रकार, स्नान द्रव की आयु, और स्नान द्रव की चिपचिपाहट तापमान की एकरूपता को प्रभावित करती है।
पूरे स्नान में एक समान तापमान प्रदान करने के लिए परिसंचारी और स्नान द्रव की चिपचिपाहट को संतुलित करने की आवश्यकता होती है। स्नान के तरल पदार्थों का रंग बदलना शुरू होने से पहले उन्हें पूरी तरह से बदलना आवश्यक है, क्योंकि मलिनकिरण आमतौर पर इंगित करता है कि तरल पदार्थ ऑक्सीकरण हो गया है और चिपचिपाहट बढ़ गई है।
स्नान को वेंटिलेशन के उद्घाटन के करीब स्थित नहीं होना चाहिए, जैसे कि धूआं हुड में, क्योंकि इसके परिणामस्वरूप अक्सर स्नान में अत्यधिक तापमान परिवर्तन होता है। यदि परीक्षण स्नान में एक दूसरा विस्कोमीटर जोड़ा जाता है जबकि माप के लिए एक अन्य आसन्न विस्कोमीटर का उपयोग किया जा रहा है, तो तापमान स्थिरता नकारात्मक रूप से प्रभावित होगी।
रोशनी. स्नान के दौरान, समयरेखा के दौरान मेनिस्कस के लगातार दृश्य निरीक्षण को सुनिश्चित करने के लिए ट्यूब में नमूने को पर्याप्त रोशनी की आवश्यकता होती है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि यह प्रकाश स्नान के तापमान नियंत्रण और स्थिरता को प्रभावित नहीं करता है।
इन तापमान आवश्यकताओं को हल्के में नहीं लिया जाना चाहिए, क्योंकि तापमान में मामूली बदलाव से कुछ प्रकार के पेट्रोलियम उत्पादों की चिपचिपाहट में बड़े बदलाव हो सकते हैं।
विस्कोमीटर
सभी विस्कोमीटरों के निर्माण के लिए पूरी तरह से एनील्ड कम विस्तार वाले बोरोसिलिकेट ग्लास की आवश्यकता होती है। नमूना विश्लेषण के लिए आवश्यक विस्कोमीटर के आकार का चयन करते समय विचार करने के लिए कई कारक हैं। सबसे पहले, चिपचिपाहट की गणना करने के लिए विस्कोमीटर को कैलिब्रेट किया जाना चाहिए।
यह प्रक्रिया एएसटीएम डी446, ग्लास कैपिलरी किनेमेटिक विस्कोमीटर के विनिर्देशों और संचालन निर्देशों में वर्णित है। विस्कोसिटी मानकों का उपयोग विस्कोमीटर स्थिरांक निर्धारित करने के लिए किया जाता है। यद्यपि एक एकल मानक एक स्थिरांक प्राप्त करने के लिए पर्याप्त है, केशिका सीमा को कवर करने वाले दो मानकों का उपयोग करने से अधिक विश्वसनीय अंशांकन स्थिरांक उत्पन्न होगा।
चिपचिपापन मानकों की एक समाप्ति तिथि होती है और उस तिथि के बाद इसका उपयोग नहीं किया जाना चाहिए। एक कैलिब्रेटेड विस्कोमीटर खरीदना संभव है जिसमें उचित तापमान पर स्थिरांक हो। क्योंकि कुछ प्रकार के विस्कोमीटरों के लिए, विस्कोमीटर स्थिरांक तापमान के साथ बदलता है, इसलिए विश्लेषण किए गए नमूने के तापमान के लिए विस्कोमीटर स्थिरांक की गणना करना महत्वपूर्ण है। विस्कोमीटर स्थिरांक को कम से कम वार्षिक रूप से सत्यापित किया जाना चाहिए।
विस्कोमीटर का आकार ऐसा होना चाहिए कि मैन्युअल निर्धारण के लिए प्रवाह समय कम से कम 200 सेकंड हो; अन्यथा आँख-हाथ का समन्वय एक महत्वपूर्ण कारक होगा। ऑपरेटर समय रेखा को पार करने के लिए द्रव के मेनिस्कस की प्रतीक्षा करता है और एक घड़ी या स्टॉपवॉच का उपयोग करके प्रवाह समय को मापता है। संभावित ऑपरेटर भिन्नता को समाप्त करने के लिए 200 सेकंड से अधिक प्रवाह समय की आवश्यकता होती है।
जाहिर है, विश्लेषण के लिए एक स्वच्छ विस्कोमीटर ट्यूब का उपयोग किया जाना चाहिए, लेकिन वास्तव में "स्वच्छ" का क्या अर्थ है? ट्यूब धूल या अन्य कणों से मुक्त होनी चाहिए, और तरल को कांच की सतह को स्पष्ट रूप से गीला करना चाहिए।
आमतौर पर, नेफ्था जैसे नमूना विलायक के साथ कई बार कुल्ला करना, उसके बाद एसीटोन जैसे सूखे विलायक के साथ कुल्ला करना और फिर हवा या नाइट्रोजन जैसी सूखी, धूल रहित गैस से शुद्ध करना पर्याप्त है। विलायक को भी बिना कोई अवशेष छोड़े सूखना चाहिए। यदि वाणिज्यिक या उपयोगिता ग्रेड सॉल्वैंट्स का उपयोग किया जाता है तो यह विशेष रूप से चिंता का विषय है।
विस्कोमीटर के अंदर लेपित पिछले नमूनों के अवशेषों को क्रोमिक एसिड 1 सफाई समाधान या एक मजबूत ऑक्सीकरण सफाई समाधान के साथ हटाया जा सकता है जिसमें क्रोमियम नहीं होता है। 2
8. से अधिक पीएच वाले क्षारीय तरल क्लीनर या किसी भी सफाई समाधान का उपयोग कभी न करें। क्योंकि वे वास्तव में कांच की दीवारों को भंग करके केशिका के आकार को बदल देंगे, इस प्रकार अंशांकन स्थिरांक बदल जाएंगे।
इस प्रकार के तरल पदार्थ आमतौर पर विश्लेषणात्मक प्रयोगशालाओं में पाए जाते हैं और अन्य अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किए जा सकते हैं, लेकिन यदि परीक्षण ट्यूबों को साफ करने के लिए उपयोग किया जाता है तो उन्हें परीक्षण ट्यूबों के पुन: अंशांकन की आवश्यकता होगी। न्यूनतम आकार के विस्कोमीटर अंशांकन स्थिरांक को महत्वपूर्ण रूप से बदलने का दूसरा तरीका टेस्ट ट्यूब को रात भर उबलते पानी में भिगोना है। ट्यूब साफ हो सकती है लेकिन उपयोग से पहले इसे पुन: कैलिब्रेट करने की आवश्यकता होगी।
उपयोग से पहले ट्यूब भी सूखी होनी चाहिए। शुष्क, धूल रहित हवा या नाइट्रोजन का उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है।
स्थिर तापमान स्नान में लटकाए जाने पर, पाइप निर्दिष्ट ऊर्ध्वाधर स्थिति में, कंपन से मुक्त और निर्दिष्ट विसर्जन गहराई पर होना चाहिए। निर्माता के निर्देशों और परीक्षण विधि में दिए गए निर्देशों का पालन करें।
टाइमिंग डिवाइस
टाइमिंग डिवाइस +/- 0 के भीतर सटीक होना चाहिए। 07% पढ़ने के लिए और 2,000 सेकंड या एक भाग के लिए 0.1 सेकंड की रिज़ॉल्यूशन रेंज के भीतर पढ़ने में सक्षम होना चाहिए 200 सेकंड के प्रवाह समय के लिए. इलेक्ट्रॉनिक टाइमिंग उपकरणों का उपयोग करते समय सावधानी बरतनी चाहिए क्योंकि प्रत्यावर्ती धारा आवश्यक सटीकता प्रदान नहीं कर सकती है।
नमूना प्रसंस्करण
यदि कण दिखाई दे रहे हैं, तो फ़िल्टर किया गया नमूना एकत्र किया जाना चाहिए। प्रयुक्त तेल का विश्लेषण करते समय यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। चूँकि नमूना हवा से मुक्त होना चाहिए, इसलिए यदि कोई हो तो उसे अंदर घुसी हुई हवा को खत्म करने के लिए जमने देना चाहिए। जिस प्रकार संक्षारक सफाई तरल पदार्थ अंशांकन स्थिरांक को बदल देंगे, उसी प्रकार संक्षारक (उच्च पीएच) नमूने भी बदल देंगे।
जैसे-जैसे नमूने का पीएच बढ़ता है, स्थिरांक में परिवर्तन तेजी से बढ़ता है। केशिका जितनी छोटी होगी, स्थिरांक में परिवर्तन उतनी ही तेजी से होगा। कास्टिक नमूने का विश्लेषण करने के बाद, टेस्ट ट्यूब को पुन: कैलिब्रेट करना आवश्यक हो सकता है, हालांकि बहुत अधिक कास्टिक नमूने आमतौर पर पेट्रोलियम उद्योग में नहीं पाए जाते हैं।
नमूनों को आवश्यक परीक्षण तापमान पर संतुलित किया जाना चाहिए। इसमें 30 मिनट तक का समय लग सकता है, कुछ सामग्रियों में इससे अधिक समय भी लग सकता है।
प्रत्येक नमूने के लिए दो प्रवाह समय माप प्राप्त किए जाने चाहिए। यदि प्रवाह समय माप से गणना की गई गतिज चिपचिपाहट के दो निर्धारण परीक्षण किए जा रहे नमूने के प्रकार के लिए निर्दिष्ट मापनीयता सीमाओं के अनुरूप हैं, तो दो निर्धारणों का औसत रिपोर्ट किया जाना चाहिए।
यदि निर्दिष्ट निर्धारण सीमा के भीतर विसंगतियां दो बार निर्धारित की जाती हैं, तो संभावित कारणों की जांच और सुधार के बाद माप दोहराया जाना चाहिए। गंदा विस्कोमीटर, गलत स्नान तापमान या संतुलन समय इसके लिए जिम्मेदार हो सकता है।
स्वचालित विस्कोमीटर
गतिज चिपचिपाहट D445 निर्धारित करने के लिए पेट्रोलियम उद्योग में 30 से अधिक वर्षों से स्वचालित विस्कोमीटर का उपयोग किया जा रहा है। वे मैन्युअल उपकरणों की भौतिक स्थितियों, संचालन या प्रक्रियाओं का अनुकरण करते हैं और उन्हें विधि द्वारा निर्दिष्ट सटीकता को पूरा करना होगा।
उपरोक्त आवश्यकताओं में से एक को छोड़कर सभी आवश्यकताएँ स्वचालित उपकरणों पर समान रूप से लागू होती हैं। स्वचालित उपकरणों के लिए, 200 सेकंड से अधिक प्रवाह समय की आवश्यकताओं में एक बार छूट दी गई थी। एएसटीएम उपसमिति D02.07 फ्लो कैरेक्टरिस्टिक्स, जो इस परीक्षण विधि के लिए जिम्मेदार है, वर्तमान में इन स्वचालित उपकरणों के लिए न्यूनतम स्वीकार्य प्रवाह समय निर्धारित कर रही है।
यदि प्रवाह समय की आवश्यकता में वास्तव में ढील दी जाती है, तो दो अतिरिक्त आवश्यकताएं लागू होंगी। सबसे पहले, ट्यूब स्थिरांक और प्रवाह समय से गतिज चिपचिपाहट की गणना के लिए एक अतिरिक्त शब्द, गतिज ऊर्जा सुधार कारक की आवश्यकता हो सकती है। यह कारक जलाशय से केशिका ट्यूब तक प्रवाहित होने पर द्रव को तेज करने के लिए लगाई गई ऊर्जा को ध्यान में रखता है।
लंबे प्रवाह समय के लिए, यह सुधार नगण्य है। दूसरा, टाइमिंग डिवाइस को 2000 में 1 भाग की रिज़ॉल्यूशन और डिटेक्शन संवेदनशीलता बनाए रखने की आवश्यकता है।
क्यूसी
माप प्रणाली की निगरानी करने और यह सत्यापित करने के लिए कि परिणाम परीक्षण विधि की सटीकता के भीतर हैं, गुणवत्ता नियंत्रण नमूनों का समय-समय पर उपयोग किया जाना चाहिए।
कोई भी नमूना जो आमतौर पर विश्लेषण किए गए नमूनों की संरचना के समान है, का उपयोग किया जाना चाहिए। एएसटीएम डी6299, विश्लेषणात्मक मापन प्रणाली के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए सांख्यिकीय गुणवत्ता आश्वासन तकनीकों के अनुप्रयोग के लिए मानक अभ्यास, गुणवत्ता नियंत्रण प्रणालियों पर विस्तृत जानकारी प्रदान करता है।
सामान्यीकरण
पारदर्शी और अपारदर्शी तरल पदार्थों की गतिक चिपचिपाहट के लिए परीक्षण विधि पेट्रोलियम उद्योग में सबसे महत्वपूर्ण परीक्षणों में से एक है। इसका उपयोग 1937 से किया जा रहा है, लेकिन इस पद्धति में लगातार सुधार किया जा रहा है। तकनीक सरल लगती है, लेकिन कई कारक माप की सटीकता को प्रभावित करते हैं। परीक्षण विधि निष्पादित करने के लिए सभी आवश्यकताओं को पूरा करने से प्रयोगशाला को निर्दिष्ट सटीकता को पूरा करने या उससे अधिक करने की अनुमति मिल जाएगी।
लेखक के नोट्स
क्रोमिक एसिड स्वास्थ्य के लिए खतरनाक है और इसे सावधानी से संभालना चाहिए। यह विषाक्त है, एक मान्यता प्राप्त कैंसरजन है, अत्यधिक संक्षारक है और कार्बनिक पदार्थों के संपर्क में आने पर संभावित रूप से खतरनाक है।
अत्यधिक ऑक्सीकरण वाले सफाई समाधान जिनमें क्रोमियम नहीं होता है, कार्बनिक पदार्थों के संपर्क में आने पर अत्यधिक संक्षारक और संभावित रूप से खतरनाक होते हैं।
