vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2019-46-4-42-52vdgtu-712Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ, МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕPOWER, METALLURGICAL AND CHEMICAL MECHANICAL ENGINEERINGМОДЕРНИЗИРОВАННАЯ КОНСТРУКЦИЯ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ПЛОТНОМЕРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕФТЕЙMODERNISED DESIGN OF A HYDROSTATIC DENSIMETER FOR MEASURING DENSITY OF HIGHLY VISCOUS OILSСагдеевД. И.SagdeevD. I.

кандидат технических наук, доцент кафедры «Вакуумная техника электрофизических установок»,

1420015, г. Казань, ул. Карла Маркса, д. 68

Cand. Sci. (Technical), Ass. Prof., of the Department «Vacuum Technology of Electrophysical Installations»,

68 Karl Marx St., Kazan 1420015

sagdeev@mail.ruАбдулагатовИ. М.AbdulagatovI. M.

доктор технических наук, профессор кафедры «Физической химии»,

367000, г. Махачкала, ул. Гаджиева, д. 43-а

Dr. Sci. (Technical), Prof., Department of Physical Chemistry,

43-a Gadzhieva St., Makhachkala 367000

ilmutdina@gmail.comНикулинН. К.NikulinN. K.

кандидат технических наук, доцент кафедры «Вакуумная и компрессорная техника»,

105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1

Cand. Sci. (Technical), Ass. Prof., of the Department «Vacuum and compressor technology »,

5 Baumanskaya St., Moscow 105005

nikulinnk@gmail.comТюлькинВ. И.TyulkinV. I.

студент кафедры «Вакуумная и компрессорная техника физических установок»,

105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1

Student of the Department «Vacuum and compressor technology of physical installations»,

5 Baumanskaya St., Moscow 105005

tyulkin.vladislav@mail.ruКазанский национальный исследовательский технологический университетРоссияKazan National Research Technological UniversityRussian FederationДагестанский государственный университетРоссияDaghestan State UniversityRussian FederationМосковский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаРоссияBauman Moscow State Technical UniversityRussian Federation2019311220194644252Copyright © Сагдеев Д.И., Абдулагатов И.М., Никулин Н.К., Тюлькин В.И., 20202020Сагдеев Д.И., Абдулагатов И.М., Никулин Н.К., Тюлькин В.И.Sagdeev D.I., Abdulagatov I.M., Nikulin N.K., Tyulkin v.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/712Цель

Цель. Целью данной работы является модернизация плотномера ВТ-КХТИ, работающего по методу гидростатического взвешивания, для исследования плотности высоковязких нефтей и нефтепродуктов в интервале изменения температур от 293 К до 473 К при атмосферном давлении.

Метод

Метод. Из многочисленных методов исследования плотности в ходе исследования применены: пьезометры постоянного и переменного объемов, метод гидростатического взвешивания.

Результат

Результат. Представлены результаты исследования плотности высоковязких нефтей Республики Татарстан в интервале изменения температур от 293 К до 473 К при атмосферном давлении следующих марок: Ашальчинская нефть (сверхвязкая, СВН); Куакбашская нефть (сернистая), Кичуйская нефть и Девонская нефть. Произведен анализ и выбор методик измерения плотности. Приведена методика оценки погрешности и калибровки плотномера. Рассмотрена модернизированная конструкция гидростатического плотномера для измерения плотности высоковязких нефтей. Выполнен вывод расчетного выражения для метода гидростатического взвешивания.

Вывод

Вывод. Плотномер ВТ-КХТИ для вакуумных рабочих жидкостей модернизирован и откалиброван для научно-исследовательских работ по измерению коэффициента динамической вязкости реовискозиметром ВТ-КХТИ, как ньютоновских, так и неньютоновских жидкостей. 

Objectives

Objectives. The aim of this work is to modernise a VT-KHTI densimeter operated by the method of hydrostatic weighing in order to study the density of highly viscous oils and oil products in the temperature range from 293 K to 473 K at atmospheric pressure.

Method

Method. Among the many methods for studying density, the following were used in the course of the study: the constant- and variable-volume piezometer method and the method of hydrostatic weighing.

Results

Results. The results of the densimetric study of highly viscous oils obtained from the Republic of Tatarstan in the temperature range from 293 K to 473 K at atmospheric pressure. The following grades are presented: Ashalchinskaya oil (super-viscous, SVO); Kuakbash oil (sulphur), Kichuy oil and Devon oil. Following an analysis and selection of methods for measuring density, a technique for error estimation and densimeter calibration is presented. A calculated expression for the hydrostatic weighing method, derived from the modernised hydrostatic densimeter design for measuring the density of highly viscous oils, is presented.

Conclusion

Conclusion. The VT-KHTI densimeter for vacuum working fluids has been modernised and calibrated for research work on measuring the dynamic viscosity coefficient of both Newtonian and non-Newtonian liquids. 

плотностьнефтьгидростатический плотномерметоды измерения плотностиметод гидростатического взвешиванияdensityoilhydrostatic densimeterdensity measurement methodshydrostatic weighing methodИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №18‒19‒00478).The study was carried out with a grant from the Russian Science Foundation (Project No. 18‒19‒00478).ReferencesСагдеев Д.И., Фомина М.Г., Мухамедзянов Г.Х. Обобщенное уравнение для плотности жидкостей на псевдокритической изобаре. Вестник Казанского технологического университета, 2010, №2, C. 233-237.Sagdeyev D.I., Fomina M.G., Mukhamedzyanov G.H. Obobshchennoye uravneniye dlya plotnosti zhidkostey na psevdokriticheskoy izobare. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta, 2010, №2, P. 233-237. [Sagdeev D.I., Fomina M.G., Mukhamedzyanov G.Kh. A generalized equation for the density of liquids on a pseudocritical isobar. Bulletin of Kazan Technological University, 2010, No. 2, pp. 233-237. (In Russ)]Сагдеев Д.И., Фомина М.Г., Воробьев Е.С., Мухамедзянов Г.Х., Абдулагатов И.М. Модифицированное уравнение состояния смесей моно, ди- и триэтиленгликолей с учетом их состава. Вестник Казанского технологического университета, 2014, Т.17, вып. 19, C. 233-237.Sagdeyev D.I., Fomina M.G., Vorob'yev Y.S., Mukhamedzyanov G.H., Abdulagatov I.M. Modifitsirovannoye uravneniye sostoyaniya smesey mono, di- i trietilenglikoley s uchetom ih sostava. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta, 2014, Vol.17, v. 19, pp. 233-237. [Sagdeev D.I., Fomina M.G., Vorobev E.S., Mukhamedzyanov G.Kh., Abdulagatov I.M. The modified equation of state of mixtures of mono, di - and triethylene glycols, taking into account their composition. Bulletin of Kazan Technological University, 2014, Vol. 17, No. 19, pp 233-237. (In Russ)]Кивилис С.С. Плотномеры. – М.: Энергия, 1980. – 280 с.Kivilis S.S. Plotnomery. M.: Energiya, 1980. 280 p. [Kivilis S.S. Density meters. - M.: Energy, 1980 .-- 280 p. (In Russ)]Измерение массы, объема и плотности. Гаузнер С.И., Кивилис С.С., Осокина А.П., Павловский А.Н. М., Издательство стандартов, 1972, – 624 с.Izmereniye massy, obyema i plotnosti. Gauzner S.I., Kivilis S.S., Osokina A.P., Pavlovskiy A.N. M., Izdatel'stvo standartov, 1972, 624 p. [Measurement of mass, volume and density. Gauzner S.I., Kivilis S.S., Osokina A.P., Pavlovsky A.N. M., Publishing house of standards, 1972. 624 p. (In Russ)]Парфенов В.И. Классификация методов измерения плотности жидкостей. – Приборы и системы управления, 1977, №5, C.38-39.Parfenov V.I. Klassifikatsiya metodov izmereniya plotnosti zhidkostey. – Pribory i sistemy upravleniya, 1977, No. 5, pp.38-39. [Parfenov V.I. Classification of methods for measuring the density of liquids. - Devices and control systems, 1977, No. 5, pp.38-39. (In Russ)]Порхун А.И., Цатурянц А.Б., Порхун Л.Д. Учет деформаций для исследования р-V-T свойств жидкостей и газов. – ПТЭ, 1976, №5, с.253-256.Porkhun A.I., Tsaturyants A.B., Porkhun L.D. Uchet deformatsiy dlya issledovaniya r-V-T svoystv zhidkostey i gazov. – PTE, 1976, №5, p.253-256. [Porkhun A.I., Tsaturyants A.B., Porkhun L.D. Deformation accounting for the study of p-V-T properties of liquids and gases. - PTE, 1976, No. 5, pp. 253-256. (In Russ)]Порхун А.И., Болотин Н.К. Экспериментальная установка для исследования плотности легких углеводородов при низких температурах и давлениях до 1000 бар. – В кн.: Теплофизические свойства углеводородов, их смесей, нефтей и нефтяных фракций. М., 1973, вып. 1, с.181-186.Porkhun A.I., Bolotin N.K. Eksperimentalnaya ustanovka dlya issledovaniya plotnosti legkikh uglevodorodov pri nizkikh temperaturakh i davleniyakh do 1000 bar. – V kn.: Teplofizicheskiye svoystva uglevodorodov, ikh smesey, neftey i neftyanykh fraktsiy. M., 1973, v. 1, p.181-186.[ Porkhun A.I., Bolotin N.K. An experimental setup for studying the density of light hydrocarbons at low temperatures and pressures up to 1000 bar. - In the book: Thermophysical properties of hydrocarbons, their mixtures, oils and oil fractions. M., 1973, No. 1, pp. 181-186. (In Russ)]Doolittle A.K. Specific volumes of n-alkanes. – J.Chem. and Eng. Data, 1964, v. 9, №2, p.275-279.Doolittle A.K. Specific volumes of n-alkanes. – J.Chem. and Eng. Data, 1964, Vol. 9, №2, pp.275-279.Бриджмен П. В. Физика высоких давлений. – Л.-М.: ГОНТИНКТП-СССР, 1935. – 404 с.Bridgman P. V. High pressure physics. - L.-M.: GONTINKTP-USSR, 1935 . 404 p. [Bridzhmen P. V. Fizika vysokikh davleniy. L.-M.: GONTINKTP-SSSR, 1935. 404 p. (In Russ)].Циклис Д.С. Техника физико-химических исследований при высоких и сверхвысоких давлениях. – М.: Химия, 1965. – 416 с.Cyclis D.S. The technique of physical and chemical research at high and ultrahigh pressures. - M .: Chemistry, 1965 . 416 p. Tsiklis D.S. Tekhnika fiziko-khimicheskikh issledovaniy pri vysokikh i sverkhvysokikh davleniyakh. – M.: Khimiya, 1965, 416 p. Cyclis D.S. The technique of physical and chemical research at high and ultrahigh pressures. - M .: Chemistry, 1965 . 416 p. (In Russ)]Атанов Ю.А., Борзунов В.А., Разумихин В.Н. Измерение сжимаемости жидкостей методом сильфонного пьезометра при давлениях до 10000 кгс/см2 . – Труды/ВНИИФТРИ, 1964, вып. 75 (135), с.143-150.Atanov YU.A., Borzunov V.A., Razumikhin V.N. Izmereniye szhimayemosti zhidkostey metodom sil'fonnogo p'yezometra pri davleniyakh do 10000 kgs/sm2. – Trudy/VNIIFTRI, 1964, v. 75 (135), s.143-150. [Atanov Yu.A., Borzunov V.A., Razumikhin V.N. Measurement of compressibility of liquids by bellows piezometer at pressures up to 10,000 kgf / cm2. Transactions / VNIIFTRI, 1964, issue. 75 (135), pp. 143-150. (In Russ)]Шаховский Г.П., Лавров И.А., Пушкинский М.Д., Гоникберг М.Г. Установка для определения сжимаемости жидкостей. – ПТЭ, 1962, №1, с.181-183.Shakhovskiy G.P., Lavrov I.A., Pushkinskiy M.D., Gonikberg M.G. Ustanovka dlya opredeleniya szhimayemosti zhidkostey. PTE, 1962, №1, s.181-183. [Shakhovsky G.P., Lavrov I.A., Pushkinsky M.D., Gonikberg M.G. Installation for determining the compressibility of liquids. - PTE, 1962, No. 1, pp.181-183. (In Russ)]Борзунов В.А., Разумихин В.Н. Установка для измерения плотности жидкостей гидростатическим методом при давлениях до 10000 кгс/см. - Труды/ВНИИФТРИ. 1964, вып.75 (135), с.134-142.Borzunov V.A., Razumikhin V.N. Ustanovka dlya izmereniya plotnosti zhidkostey gidrostaticheskim metodom pri davleniyakh do 10000 kgs/sm. - Trudy/VNIIFTRI. 1964, vol.75 (135), pp.134-142. [Borzunov V.A., Razumikhin V.N. Installation for measuring the density of liquids by the hydrostatic method at pressures up to 10,000 kgf / cm. - Proceedings / VNIIFTRI. 1964, issue 75 (135), pp. 134-142. (In Russ)]Павлович Н.В., Тимрот Д.Л. Экспериментальное исследование зависимости р-V-T газообразного и жидкого метана. – Теплоэнергетика, 1958, № 4, с.69-75.Pavlovich N.V., Timrot D.L. Eksperimental'noye issledovaniye zavisimosti r-V-T gazoobraznogo i zhidkogo metana. Teploenergetika, 1958, № 4, p.69-75. [Pavlovich N.V., Timrot D.L. An experimental study of the p-V-T dependence of gaseous and liquid methane. Thermal Engineering, 1958, No. 4, pp. 69-75. (In Russ)]Голубев И.Ф. Определение удельного веса жидкостей и газов при высоких давлениях методом гидростатического взвешивания. – Труды/ГИАП, 1957, вып.7, с.47-61.Golubev I.F. Opredeleniye udel'nogo vesa zhidkostey i gazov pri vysokikh davleniyakh metodom gidrostaticheskogo vzveshivaniya. Trudy/GIAP, 1957, v.7, pp.47-61. [Golubev I.F. Determination of the specific gravity of liquids and gases at high pressures by hydrostatic weighing. Transactions / GIAP, 1957, Issue 7, pp. 47-61. (In Russ)]Голубев И.Ф., Добровольский О.А. Измерение плотности азота и водорода при низких температурах и высоких давлениях методом гидростатического взвешивания. – Газовая промышленность, 1964, № 5, с.43-47.Golubev I.F., Dobrovol'skiy O.A. Izmereniye plotnosti azota i vodoroda pri nizkikh temperaturakh i vysokikh davleniyakh metodom gidrostaticheskogo vzveshivaniya. Gazovaya promyshlennost', 1964, № 5, s.43-47.[ Golubev I.F., Dobrovolsky O.A. Measurement of the density of nitrogen and hydrogen at low temperatures and high pressures by hydrostatic weighing. The gas industry, 1964, No. 5, pp. 43-47. (In Russ)]Кацнельсон О.Г., Эдельштейн А.С. Автоматические измерительные приборы с магнитной подвеской. – М.: Энергия, 1970. – 216 с.Katsnel'son O.G., Edel'shteyn A.S. Avtomaticheskiye izmeritel'nyye pribory s magnitnoy podveskoy. Moscow.: Energiya, 1970. 216 p. [Katsnelson O.G., Edelstein A.S. Automatic measuring devices with magnetic suspension. - M .: Energy, 1970. 216 p. (In Russ)]Восканян P.O., Крайнов В. П., Воробьев А.Н., Никитский В.Б. Установка для измерения веса тела, находящегося в замкнутом сосуде. – Зав.лаборатория, 1976, т.42, № 3, с.310-311.Voskanyan P.O., Kraynov V. P., Vorob'yev A.N., Nikitskiy V.B. Ustanovka dlya izmereniya vesa tela, nakhodyashchegosya v zamknutom sosude. – Zav.laboratoriya, 1976, t.42, № 3, рp.310-311. [Voskanyan P.O., Kraynov V.P., Vorobyov A.N., Nikitsky V.B. Installation for measuring body weight in a closed vessel. Head of laboratory, 1976, t. 42, No. 3, рp. 310-311. (In Russ)]Sagdeev D.I., Fomina M.G., Mukhamedzyanov G. Kh., Abdulagatov I.M. Experimental study of the density and viscosity of polyethylene glycols and their mixtures at temperatures from 293 K to 473 K and at atmospheric pressure. J. Chem. Thermodynamics, 2011, v.43, №12, р.1824-1843.Sagdeev D.I., Fomina M.G., Mukhamedzyanov G. Kh., Abdulagatov I.M. Experimental study of the density and viscosity of polyethylene glycols and their mixtures at temperatures from 293 K to 473 K and at atmospheric pressure. J. Chem. Thermodynamics, 2011, Vol.43, №12, pp.1824-1843.Sagdeev D.I., Fomina M.G., Alyev V.A., Musin R.Z., Abdulagatov I.M. Density of working liguids for diffusion vacuum pumps. J. Chem. Eng. Data, 2018, v.63, p. 1698-1705.Sagdeev D.I., Fomina M.G., Alyev V.A., Musin R.Z., Abdulagatov I.M. Density of working liguids for diffusion vacuum pumps. J. Chem. Eng. Data, 2018, Vol.63, pp.1698-1705.Sagdeev D.I., Fomina M.G., Abdulagatov I.M. Viscosity and density of polyethylene glycols and their mixtures. LAP LAMBERT, Academic Publishing, 2017. - 146 p.Sagdeev D.I., Fomina M.G., Abdulagatov I.M. Viscosity and density of polyethylene glycols and their mixtures. LAP LAMBERT, Academic Publishing, 2017. 146 p.Sagdeev D.I., Fomina M.G., Mukhamedzyanov G. Kh., Abdulagatov I.M. Experimental study of the density and viscosity of n-heptane at temperatures from 298 K to 470 K and pressure up to 245 MPa. Int. J. Thermophys., 2013, v.34, №1, р.1-33.Sagdeev D.I., Fomina M.G., Mukhamedzyanov G. Kh., Abdulagatov I.M. Experimental study of the density and viscosity of n-heptane at temperatures from 298 K to 470 K and pressure up to 245 MPa. Int. J. Thermophys., 2013, Vol.34, No.1, pp.1-33.Sagdeev D.I., Fomina M.G., Abdulagatov I.M. Viscosity and density of n-heptane at high temperatures and pressures. LAP LAMBERT, Academic Publishing, 2017. - 91 p.Sagdeev D.I., Fomina M.G., Abdulagatov I.M. Viscosity and density of n-heptane at high temperatures and pressures. LAP LAMBERT, Academic Publishing, 2017. 91 p.Sagdeev D.I., Fomina M.G., Abdulagatov I.M. Density and viscosity of propilen glycol at high temperatures and high pressures. Fluid Phase Equilibria, 2017, т. 450, с.99-111.Sagdeev D.I., Fomina M.G., Abdulagatov I.M. Density and viscosity of propilen glycol at high temperatures and high pressures. Fluid Phase Equilibria, 2017, t. 450, pp.99-111.Турубинер И.К., Иппиц М.Д. Техника измерения плотности. М.: Машгиз, 1949, 127 с.Turubiner I.K., Ippits M.D. Tekhnika izmereniya plotnosti. Moscow.: Mashgiz, 1949, 127 p.[ Turubiner I.K., Ippits M.D. Density measurement technique. M .: Mashgiz, 1949, 127 p. (In Russ)]ГОСТ 8.207-76. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. – Введ. с 01.01.77. – 10 с.GOST 8.207-76. Pryamyye izmereniya s mnogokratnymi nablyudeniyami. Metody obrabotki rezul'tatov nablyudeniy. V. s 01.01.77. 10 p. [GOST 8.207-76. Direct measurements with multiple observations. Methods for processing the results of observations. - Enter. from 01.01.77. 10 p. (In Russ)]ГОСТ МИ 2083-90 ГСИ. Измерения косвенные. Определение результатов измерений и оценивание их погрешностей. – Введ. с 01.01.92. – 10 с.GOST MI 2083-90 GSI. Izmereniya kosvennyye. Opredeleniye rezultatov izmereniy i otsenivaniye ikh pogreshnostey. V. s 01.01.92. 10 p. [GOST MI 2083-90 GSI. The measurements are indirect. Determination of measurement results and evaluation of their errors. - Enter. from 01.01.92. 10 p. (In Russ)]Gide to the Expression of Uncertainty in Measurement; ISO: Geneva, Switzerland, 1993, (ISBN 92-67-10188-9)Gide to the Expression of Uncertainty in Measurement; ISO: Geneva, Switzerland, 1993, (ISBN 92-67-10188-9)D.I. Sagdeev, I.R. Gabitov, Ch.Kh. Isyanov, V.F. Khairutdinov, M.I. Farakhov, Z.I. Zaripov, I.M. Abdulagatov. Темperature Effect on Density and Viscosity of Oleic Acid. J Am Oil Chem Soc., 2019, v.96, рp.647-662.D.I. Sagdeev, I.R. Gabitov, Ch.Kh. Isyanov, V.F. Khairutdinov, M.I. Farakhov, Z.I. Zaripov, I.M. Abdulagatov. Temperature Effect on Density and Viscosity of Oleic Acid. J Am Oil Chem Soc., 2019, Vol.96, pp.647-662. В

The authors declare that there are no conflicts of interest present.