От чего зависит кислотное число масла. Контрактное производство. Определение кислотного числа

Смазывающая способность

Смазывающая способность, которой обладает масло, снижает сухое трение между двумя перемещающимися относительно друг друга твердыми поверхностями. Такое трение между металлическими деталями различных машин и механизмов при отсутствии смазки приводит к нагреву деталей, появлению задиров на их поверхностях и, в конечном итоге, к заклиниванию трущихся деталей. Наличие смазки обусловливает замену сухого трения трением между молекулами смазывающей жидкости.
Приборов, позволяющих измерить смазывающую способность масел, не существует. Однако существуют методы трибологического анализа, позволяющие изучать предельные значения сил трения, возникающих, например,при запуске компрессора в отсутствие и при наличии смазки, которые соответствуют непосредственному контакту «металл по металлу» для трущихся деталей. Наиболее часто для определения характеристик процесса трения используется так называемый метод Фалекса, заключающийся в следующем; металлическая игла приводится во вращательное движение внутри металлических губок, к которым приложена известная сила, нажимающая иглу. Во время испытаний определяется износ двух этих деталей, трущихся относительно друг друга, в зависимости от смазки.
В некоторых случаях антикоррозионные добавки на основе фосфора заметно снижают этот износ, однако, с другой стороны, их наличие сопровождается уменьшением растворимости хладагента в смазке, что является недостатком. Так происходит, например, при смеси с синтетическими маслами семейства полиалкиленгликолей (PAG).

Вязкость

Вязкость может определяться как свойство жидкости создавать сопротивление силам деформации ее элементарных объемов, в общем случае при любом относительном движении этих объемов внутри жидкости. Вязкость является реологической характеристикой. В стандарте NF T60-141 в качестве основы для классификации масел принята международная система классификации, приведенная в стандарте ISO 3448, согласно которой масла различают в зависимости от их средней вязкости, измеренной при температуре 40°С. Классы вязкости располагаются в определенной последовательности от VG 2 до VG 1500, причем вязкость холодильных масел, как правило, соответствует классам от VG 15 до VG 100.
Следовательно, холодильное масло поступает в продажу с указанием средней вязкости при 40°С, что обозначается соответствующим классом вязкости. Однако этот класс вязкости соответствует чистому маслу при вполне определенных температуре (40°С) и давлении (атмосферное давление). Вместе с тем для масла, заправленного в холодильный компрессор, температура и давление будут очень сильно отличаться от приведенных значений, например за очень короткое время температура может возрасти до 200°С, а давление до 10 бар, не считая того, что в масле будет растворяться часть хладагента. С другой стороны, на растворимость хладагента в масле влияют многие факторы, в частности природа хладагента (например, R22 растворяется хуже, чем R12, но лучше, чем R502), природа масла (синтетическое масло, как правило, растворяет лучше, чем минеральное), температура (при понижении температуры растворимость хладагента в масле возрастает) и, наконец, давление (чем ниже давление, тем меньше хладагента растворяется в масле).

Следовательно, вязкость смеси масло/хладагент непрерывно меняется в зависимости от значения всех перечисленных выше параметров в данный момент. Вместе с тем вязкость смеси должна оставаться достаточно высокой, чтобы обеспечить наличие непрерывной и достаточно толстой смазывающей пленки на трущихся поверхностях. Кроме того, высокая вязкость повышает герметичность между сжимающей деталью компрессора (поршнем или винтом) и корпусом камеры сжатия таким образом, чтобы поддерживать как можно более высокое значение объемного КПД.
Вязкость синтетических масел менее чувствительна к изменению температуры.

Химическая стабильность

Химическая стабильность холодильного масла во времени является залогом нормальной работы компрессора. Она зависит от двух основных факторов: температуры и природы используемого хладагента.
Говоря о термической стабильности, следует иметь в виду, что температура среды в зоне нагнетательных клапанов компрессора может достигать 175°С. Хотя в течение одного цикла время нахождения среды при такой температуре очень незначительно, однако в общей сложности за весь срок эксплуатации оно может достигать многосуточных значений. Поэтому проверка термической стабильности масел, называемая тестом Elsey, производится в течение 168 часов, т. е. времени, соответствующего полному сроку службы масла при нормальных условиях работы.
Стойкость масла при воздействии на него хладагента также является очень важным показателем, так как в случае химической реакции масла с хладагентами могут образовываться нежелательные соединения, оказывающие вредное воздействие на нормальную работу установки, в чем мы сможем убедиться ниже. Поэтому стойкость масла проверяется экспериментально путем его выдержки в течение 96 часов при температуре +250° в атмосфере паров хладагента с избытком воздуха при давлении, соответствующем температуре хладагента +40°С.

Среди соединений, которые могут образовываться вследствие химических реакций между маслом и хладагентом, назовем прежде всего такие продукты полимеризации, как отработанная смазка (шлам), вызывающая закупорю. масляных канавок компрессора, и палитура, откладывающаяся на металлических поверхностях, в частности на тарелях клапанов, которые в результате могут залипать и не открывался так, как нужно.
При понижении температуры смесь масла и хладагента может образовывать воскообразные частицы, вследствие чего возможны разного рода аномалии, начиная от заедания подвижных частей регуляторов и заканчивая полной закупоркой .

Еще одной причиной химической нестабильности масла может оказаться присутствие в контуре остатков кислорода, обусловленное недостаточным уровнем контура перед заправкой. В результате окисления масло меняет цвет от бледно-желтого до коричневого или даже черного. Сопротивляемость масла окислению измеряют, нагрев его до температуры 115°С и выдерживая при этой температуре в закрытом сосуде с погруженной в масло медной спиралью. Цвет масла и измерение электрической мощности указывают на стойкость масла к окислению.

Способность к поглощению влаги (гигроскопичность)

Содержание влаги в масле выражается в мг/ кг (или ррт). Если иметь в виду те предосторожности, которые предпринимаются для снижения следов влаги перед заправкой холодильной установки, то становится ясно, что используемое масло должно содержать как можно меньше влаги, чтобы при соединении масла с хладагентом с учетом остаточного содержания влаги после вакуумирования контура полное содержание воды в установке оставалось ниже допустимых пределов.
Определение содержания влаги в холодильных маслах обычно производится по методу Карла Фишера, однако существуют и другие, более общие методы, например азеотропное связывание диметилбензолом.

Содержание золы в масле соответствует сумме массы шлаков, остающихся после полного сжигания масла. Минеральное масло, будучи чистым органическим веществом, обыкновенно сгорает без остатка, поэтому количество золы, образующееся при его сжигании, позволяет измерять количество содержащихся в масле примесей.
Практически воспламененная и медленно сжигаемая пробная порция масла дает углерод-содержащие шлаки, которые прокаливаются в печи при 775°С до полного сгорания углерода.

Температура вспышки

Температура вспышки определяется как минимальное значение температуры, которую необходимо сообщить маслу, чтобы выделяющиеся масляные пары самопроизвольно вспыхнули в присутствии открытого пламени. Подъем температуры масла производится в нормальных условиях, т. е. в открытом тигле при давлении 1013 мбар. Точка вспышки холодильного масла представляет собой показатель, позволяющий оценивать густоту масла и его склонность к выбросу из компрессора. Заметим, что если после достижения температуры вспышки продолжать нагрев масла в открытом тигле, то время горения паров будет все увеличиваться, пока, наконец, не достигнет 5 с. Температура, при достижении которой пламя на поверхности масла держится не менее 5 с. после воспламенения, называется темвературой зажигания. Разница между температурой вспышки и температурой зажигания в общем случае может меняться от 5 до 60 К в зависимости от вязкости.

Точка текучести

Точка текучести определяется как минимальная температура, при которой масло сохраняет текучесть при в нормальных условиях в U-образной трубке. Точка текучести измеряется в °С для скорости подъема масла в U-образной трубке, равной 10 мм/мин.

Показатель омыления (число омыления)

Числом омыления называют количество гидроокиси калия КОН в миллиграммах, прореагировавшее с одним граммом вещества. Образец вещества растворяют в метилэтилацетоне и нагревают, размешивая в течение 30 минут в присутствии избытка гидроокиси калия, растворенной в спирте. После этого остаток непрореагировавшей гидроокиси калия титруют соляной кислотой. Число омыления позволяет определять содержание в масле легко омыляющихся элементов. Любое увеличение числа омыления в процессе эксплуатации свидетельствует об изменении состава масла.

Показатель кислотности (кислотное число )

Показателем кислотности или просто кислотным числом называют количество щелочи в миллиграммах (как правило, гидроокиси калия КОН), необходимое для нейтрализации кислот, содержащихся в одном грамме масла.
Это число зависит от общего количества кислотных продуктов, содержащихся в масле, и выражается кислотным числом TAN (Total Acid Number). Оно меняется в зависимости от типа масла и срока его эксплуатации. Высокое значение кислотного числа указывает в общему случае на перегрев или окисление масла. Присутствие кислот в масле может также указывать на разложение хладагента. Когда в контуре холодильной установки появляются кислоты то прежде всего они воздействуют на медные детали, т.е в первую очередь на обмотку электродвигателей герметичных и полугерметичных компрессоров. Частицы меди при этом могут перемещаться с одних деталей на другие и в яркие концов оседать на некоторых металлических поверхностях, например подшипниках, которые в результате быстро выходят из строя. Это явление называют «омеднением», и легко понять важность периодических проверок кислотности масел в целях предотвращения воздействия кислот на обмотку в самом начале процесса.

Явление пенообразования

При длительной остановке компрессора масло, содержащееся в его картере, насыщается хладагентом, и во время очередного запуска компрессора резкое падение давления в картере и рост температуры приводят к выделению хладагента из масла, сопровождающемуся более или менее значительным вспениванием последнего.
Образование пены порождает две проблемы. Во-первых, пена разрушает масляную пленку в подшипниках, препятствуя их качественной смазке. Во-вторых, происходит интенсивный выброс масла из картера в холодильный контур, что, в свою очередь, вызывает в числе прочего ухудшение теплообмена в местах, где есть опасность его оседания (например, в ). Кроме того, если масла в картере становится меньше, чем необходимо, это ухудшает условия смазки компрессора, что создает опасность его преждевременного износа.
Определение способности масла к пенообразованию осуществляется различными способами: барботажным, в процессе которого данный хладагент прокачивается через слой масла определенной толщины, или прямым испытанием компрессора на вспенивание масла в его картере с наблюдением за уровнем масла путем заглядывания в картер.

Смешиваемость и растворимость масел и хладагентов

Вначале уточним, что в данном случае смешиваемость означает образование однородной среды из масла и жидкого хладагента, а под растворимостью понимается насыщение масла хладагентом в паровой фазе.
Смешиваемость зависит от природы хладагента, типа масла и его температуры и вязкости, а растворимость, кроме перечисленных факторов, еще и от давления (закон Генри). Знание степени смешиваемости масла с хладагентом очень важно, поскольку от нее зависит, хорошо или плохо масло будет возвращаться в компрессор и, исходя из этого, достаточной или несовершенной будет его смазка.
С некоторыми хладагентами масло смешивается полностью, например с RH, R12, R21, R113, R500. При этом смесь представляет собой однородную среду, которая полностью возвращается в компрессор, обеспечивая его нормальную смазку.
С другими хладагентами масло смешивается только частично (R22, R13B1, RH4, R152a, R501, R502), при этом смешиваемость зависит от типа хладагента и температуры.

Некоторые хладагенты, такие, как R13, R14, R115, R503, очень плохо смешиваются с маслом, а что касается R717 (), то у него смешиваемость с маслом практически нулевая В этом последнем случае необходимо предусматривать соответствующим образом расположенные точки . В других случаях следует использовать такие масла, которые не приводят к образованию двухслойных смесей в рабочем диапазоне установки.
Понятие растворимости имеет важное значение для компрессоров, предназначенных к использованию в составе тепловых насосов, поскольку в них давление и температура нагнетания достигают довольно высоких значений. В связи с этим следует отметить, что растворимость хладагентов (кроме аммиака) в полиаль-фаолефиновых маслах хуже, чем в минеральных и, тем более, чем в диалкилбензеновых маслах.
По данным «Учебник по холодильной технике» Польманн 1998.

ГОСТ Р 52110-2003

Группа Н69

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МАСЛА РАСТИТЕЛЬНЫЕ

Методы определения кислотного числа

Vegetable oils. Methods for determination of acid value

ОКС 67.200.10
ОКСТУ 9109

Дата введения 2004-06-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Государственным научным учреждением "Всероссийский научно-исследовательский институт жиров" (ВНИИЖ)

ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 238 "Масла растительные и продукты их переработки"

2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 7 июля 2003 г. N 241-ст

3 Настоящий стандарт гармонизирован с международным стандартом ИСО 660-96 "Жиры и масла животные и растительные. Определение кислотного числа и кислотности" в части разделов 4 и 5

4 ВЗАМЕН ГОСТ Р 50457-92 (ИСО 660-83) в части растительных масел

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на растительные масла и устанавливает методы определения кислотного числа.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ 12.1.019-79 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

ГОСТ 1770-74 Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия

ГОСТ 4233-77 Натрий хлористый. Технические условия

ГОСТ 4328-77 Натрия гидроокись. Технические условия

ГОСТ 5477-93 Масла растительные. Методы определения цветности

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия

ГОСТ 12026-76 Бумага фильтровальная лабораторная. Технические условия

ГОСТ 17299-78 Спирт этиловый технический. Технические условия

ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия

ГОСТ 20015-88 Хлороформ. Технические условия

ГОСТ 24104-2001 Весы лабораторные. Общие технические требования

ГОСТ 24363-80 Калия гидроокись. Технические условия

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

ГОСТ 25794.1-83 Реактивы. Методы приготовления титрованных растворов для кислотно-основного титрования

ГОСТ 25794.3-83 Реактивы. Методы приготовления титрованных растворов для титрования осаждением, неводного титрования и других методов

ГОСТ 28498-90 Термометры жидкостные стеклянные. Общие технические условия. Методы испытаний

ГОСТ 29251-91 (ИСО 385-1-84) Посуда лабораторная стеклянная. Бюретки. Часть 1. Общие требования

ГОСТ Р 52062-2003 Масла растительные. Правила приемки и методы отбора проб

ИСО 660-96 Жиры и масла животные и растительные. Определение кислотного числа и кислотности

ИСО 661-89 Масла и жиры животные. Подготовка испытуемой пробы

ИСО 5555-91 Масла и жиры животные и растительные. Отбор проб

3 Диапазоны измерений и метрологические характеристики методов

3.1 Диапазоны измерения кислотного числа при определении методами:

- титриметрическим с визуальной индикацией 0,1-30,0 мг КОН/г;

- солевым 1,0-30,0 мг КОН/г;

- с применением горячего этилового спирта (или изопропилового спирта без нагрева) 0,05-30,0 мг КОН/г;

- титриметрическим с потенциометрической индикацией 0,2-30,0 мг КОН/г.

3.2 Метрологические характеристики методов при доверительной вероятности 0,95 изложены в таблице 1.

Таблица 1


Интервал кислотного числа, мг КОН/г	Границы погрешности		Предел повторяемости		Предел воспроизводимости
	абсолют- ной, мг КОН/г	относи- тельной, %	абсолют- ной, мг КОН/г	относи- тельной, %	абсолют- ной, мг КОН/г	относи- тельной, %
1 Титриметрические методы с визуальной индикацией
До 0,2 включ.
Св. 0,2 до 0,4 включ.



Для хлопкового нерафинированного масла (индикатор тимолфталеин) св. 1 до 30 включ.
2 Солевой метод
Св. 1 до 30 включ.
3 Титриметрический метод с потенциометрической индикацией
Св. 0,2 до 1 включ.
Св. 1 до 30 включ.:
для светлых масел
для темных масел
4 Метод с применением горячего этилового спирта и индикатора (или изопропилового спирта без нагрева)
Св. 0,05 до 1 включ.

4 Определения

В настоящем стандарте применяют следующий термин с соответствующим определением:

кислотное число: Физическая величина, равная массе гидроокиси калия, мг, необходимой для нейтрализации свободных жирных кислот и других нейтрализуемых щелочью сопутствующих триглицеридам веществ, содержащихся в 1 г масла.

Кислотное число выражается в мг КОН/г.

5 Сущность методов

Сущность всех приведенных в настоящем стандарте методов заключается в растворении определенной массы растительного масла в растворителях или смеси растворителей с последующим титрованием имеющихся свободных жирных кислот водным или спиртовым раствором гидроокиси калия или гидроокиси натрия.

6 Отбор проб

6.1 Отбор проб - по ГОСТ Р 52062-2003 .

При экспортно-импортных поставках - по ИСО 5555.

7 Титриметрический метод с визуальной индикацией

7.1 Измерение кислотного числа светлых и рафинированных масел

7.1.1 Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы:

Весы лабораторные по ГОСТ 24104

Шкаф сушильный лабораторный с терморегулятором, обеспечивающим поддержание температуры (50±2) °С.

Баня водяная.

Секундомер .

Цилиндры 1(3)-50; 1(3)-100 или 1-500 по ГОСТ 1770 .

Колбы Кн-2-250-34(40, 50) ТХС по ГОСТ 25336 .

Бюретки 1-1(2, 3)-1(2)-1(2, 5, 10, 25, 50)-0,01(0,02, 0,05, 0,1) по ГОСТ 29251 .

Стаканы В(Н)-1(2)-400 по ГОСТ 25336 .

Термометр жидкостный стеклянный по ГОСТ 28498 , позволяющий измерять температуру в интервале от 50 °С до 100 °С с ценой деления 1 °С-2 °С.

Палочка стеклянная.

ГОСТ 12026 .

Калия гидроокись по ГОСТ 24363 , х.ч. или ч.д.а., водный или спиртовой раствор молярной концентрации (КОН)=0,1 моль/дм (0,1 н.), приготовленные по ГОСТ 25794.1 (2.2) и ГОСТ 25794.3 (2.4).

Натрия гидроокись по ГОСТ 4328 х.ч. или ч.д.а., водный или спиртовой раствор (NaOH)=0,1 моль/дм, приготовленные по ГОСТ 25794.1 (2.2) и ГОСТ 25794.3 (2.4).

ГОСТ 17299 ГОСТ 18300 .

Хлороформ технический по ГОСТ 20015 .

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709 .

Смесь растворителей: спиртоэфирная или спиртохлороформная, приготовленная в соответствии с 7.1.2.1.

Допускается применение других средств измерений с метрологическими характеристиками и оборудования с техническими характеристиками не хуже, а также реактивов по качеству не ниже указанных.

7.1.2 Подготовка к измерению

7.1.2.1 Приготовление смеси растворителей

Спиртоэфирную смесь готовят по объему из двух частей этилового эфира и одной части этилового спирта с добавлением пяти капель раствора фенолфталеина на 50 см смеси.

Спиртохлороформную смесь готовят из равных частей хлороформа и этилового спирта с добавлением пяти капель раствора фенолфталеина на 50 см смеси.

Спиртоэфирную и спиртохлороформную смеси нейтрализуют раствором гидроокиси калия или гидроокиси натрия молярной концентрации (КОН или NaOH)=0,1 моль/дм до едва заметной розовой окраски.

7.1.2.2 Подготовка пробы

Прозрачное незастывшее растительное масло перед взятием навески для анализа хорошо перемешивают. При наличии в жидком масле мути или осадка, а также при анализе застывших масел часть лабораторной пробы (50 г) помещают в сушильный шкаф, в котором поддерживается температура (50±2) °С, и нагревают до той же температуры. Затем масло перемешивают. Если после этого масло не становится прозрачным, его фильтруют в шкафу при температуре 50 °С.

7.1.3 Проведение измерения

В коническую колбу вместимостью 250 см взвешивают навеску массой 3-5 г с точностью до 0,01 г. Затем к навеске приливают 50 см спиртоэфирной или спиртохлороформной нейтрализованной смеси. Содержимое колбы перемешивают взбалтыванием. Если при этом масло не растворяется, его нагревают на водяной бане, нагретой до (50±2) °С, затем охлаждают до 15 °С-20 °С. К раствору добавляют несколько капель фенолфталеина. Полученный раствор масла при постоянном взбалтывании быстро титруют раствором гидроокиси калия или гидроокиси натрия молярной концентрации (КОН или NaOH)=0,1 моль/дм до получения слабо-розовой окраски, устойчивой в течение 30 с.

При титровании водным раствором гидроокиси калия или гидроокиси натрия молярной концентрации (КОН или NaOH)=0,1 моль/дм количество спирта, применяемого вместе с эфиром или хлороформом, во избежание гидролиза раствора мыла должно не менее чем в пять раз превышать количество израсходованного раствора гидроокиси калия или гидроокиси натрия.

При кислотном числе масла свыше 6 мг КОН/г берут навеску масла массой 1-2 г с точностью до 0,01 г и растворяют ее в 40 см нейтрализованной смеси растворителей.

При кислотном числе масла менее 4 мг КОН/г титрование ведут из микробюретки.

7.2 Измерение кислотного числа темных масел (нерафинированного хлопкового и других) с тимолфталеином

7.2.1 Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы

Для проведения определения дополнительно к указанным в 7.1.1 должны применяться:

- колбы конические с боковой отводной трубкой вместимостью 250 см (рисунок 1);

- тимолфталеин , спиртовой раствор массовой долей 1%;

- смесь растворителей: спиртоэфирная или спиртохлороформная, приготовленная в соответствии с 7.2.2.1,

- тинтометр Ловибонда с набором стеклянных фильтров и кюветой для слоя масла толщиной 10 мм.

Рисунок 1 - Коническая колба с отводной трубкой

7.2.2 Подготовка к измерению

7.2.2.1 Приготовление смеси растворителей

Спиртоэфирную смесь готовят из двух частей этилового эфира и одной части этилового спирта с добавлением 1 см раствора тимолфталеина на 50 см смеси.

Спиртохлороформную смесь готовят из равных частей этилового спирта и хлороформа с добавлением 1 см раствора тимолфталеина на 50 см смеси.

Спиртоэфирную и спиртохлороформную смеси нейтрализуют раствором гидроокиси калия или гидроокиси натрия молярной концентрации (КОН или NaOH)=0,1 моль/дм (0,1 н.) до появления синей окраски.

При использовании спиртоэфирной смеси титрование проводят водным или спиртовым раствором гидроокиси калия или гидроокиси натрия; при использовании спиртохлороформной смеси - спиртовым раствором гидроокиси калия или гидроокиси натрия.

7.2.2.2 Подготовка образца

Для определения массы навески определяют цветность масла по ГОСТ 5477 тинтометром Ловибонда в кювете для слоя масла толщиной 10 мм.

7.2.2.3 Проведение измерения

В коническую колбу с отводной трубкой взвешивают навеску масла массой 1-5 г с точностью до 0,01 г в зависимости от цветности, определенной по 7.2.2.2, в соответствии с таблицей 2.

Таблица 2


Цветность масла, красные единицы	Навеска масла, г

От 21 " 30

В колбу с навеской приливают 50 см нейтрализованной смеси и взбалтывают до растворения масла. К смеси добавляют 2 см раствора тимолфталеина и быстро титруют раствором гидроокиси калия или гидроокиси натрия молярной концентрации (КОН или NaOH)=0,1 моль/дм при постоянном перемешивании содержимого колбы.

Перемешивание проводят так, чтобы жидкость перемешивалась в отводной трубке колбы.

Наблюдают за изменением окраски раствора масла во время титрования в тонком слое, находящемся в отводной трубке колбы.

Титрование ведут до тех пор, пока окраска раствора не изменится от желтой или красноватой до зеленовато-бурой или светло-синей.

Допускается измерение кислотного числа в темных маслах проводить по 7.1.

8 Солевой метод

8.1 Измерение кислотного числа нерафинированного хлопкового масла

8.1.1 Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы

Весы лабораторные по ГОСТ 24104 с пределом допустимой абсолютной погрешности не более ±0,02 г.

Колбы Кн-1-250-29/32 ТХС по ГОСТ 25336 или специальные колбы для титрования вместимостью 200 см (рисунок 2).

Рисунок 2 - Колба специальная для титрования

ГОСТ 29251 .

Бумага фильтровальная лабораторная по ГОСТ 12026 .

Калия гидроокись по ГОСТ 24363 , х.ч. или ч.д.а. молярной концентрации (КОН)=0,25 моль/дм (0,25 н.), водный или спиртовой раствор или натрия гидроокись по ГОСТ 4328 , х.ч. или ч.д.а. молярной концентрации (NaOH)=0,25 ммоль/дм (0,25 н.), водный или спиртовой раствор, приготовленные по ГОСТ 25794.1 .

Натрий хлористый по ГОСТ 4233 , 35-36%-ный водный раствор.

Спирт этиловый технический (гидролизный) по ГОСТ 17299 или спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300 .

Фенолфталеин , спиртовой раствор массовой долей 1%.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709 .

Допускается применение других средств измерений с метрологическими характеристиками и оборудования с другими техническими характеристиками не хуже, а также реактивов по качеству не ниже вышеуказанных.

8.1.2 Подготовка к проведению измерений

Подготовка образца по 7.1.2.2.

8.1.3 Проведение измерений

В колбу для титрования взвешивают навеску масла массой 10 г с точностью до 0,01, приливают 50 см 35%-36%-ного нейтрализованного раствора хлористого натрия и 0,5 см раствора фенолфталеина. Колбу закрывают пробкой и содержимое встряхивают, затем титруют водным раствором гидроокиси калия или гидроокиси натрия молярной концентрации (КОН или NaOH)=0,25 моль/дм. При кислотном числе масла менее 4 мг КОН/г допускается применение раствора гидроокиси калия или гидроокиси натрия молярной концентрации (КОН или NaOH)=0,1 моль/дм.

При титровании встряхивание повторяют каждый раз после прибавления 4-5 капель гидроокиси калия или гидроокиси натрия до исчезновения окраски нижнего слоя жидкости.

Когда окраска нижнего слоя начинает медленно исчезать, колбу встряхивают уже после прибавления 1-2 капель раствора гидроокиси калия или гидроокиси натрия.

Титрование ведут до появления устойчивой розовой окраски нижнего слоя жидкости.

9 Титриметрический метод с потенциометрической индикацией

Метод применяется для всех видов растительных масел.

9.1 Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы

Весы лабораторные по ГОСТ 24104 с пределом допустимой абсолютной погрешности не более ±0,02 г.

рН-метры лабораторные (иономеры) с пределом измерений 0-14 единиц рН и ценой деления шкалы 0,01 или 0,05 единицы рН, снабженные стеклянными и хлорсеребряными электродами.

Стаканы В(Н)-1(2)-(100) по ГОСТ 25336 .

Бюретки 1-1(2, 3)-1(2)-5(25, 50) - 0,02(0,05, 0,1) по ГОСТ 29251 .

Мешалка магнитная.

Бумага фильтровальная по ГОСТ 12026 .

Калия гидроокись по ГОСТ 24363 , х.ч. или ч.д.а., молярной концентрации (КОН)=0,1 моль/дм (0,1 н.), водный или спиртовой раствор или натрия гидроокись по ГОСТ 4328 , х.ч. или ч.д.а. молярной концентрации (NaOH)=0,1 моль/дм (0,1 н.), водный по ГОСТ 25794.1 или спиртовой по ГОСТ 25794.3 растворы.

Спирт этиловый технический (гидролизный) по ГОСТ 17299 или спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18300 .

Хлороформ технический по ГОСТ 20015 .

Эфир этиловый очищенный или эфир медицинский .

Фенолфталеин , спиртовой раствор массовой долей 1%.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709 .

Смесь растворителей спиртоэфирная или спиртохлороформная, приготовленная по 7.1.2.1.

9.2 Подготовка к выполнению измерений

Подготовка образца - по 7.1.2.2.

9.3 Проведение измерений

В стакан взвешивают навеску масла массой 2-3 г и приливают 40 см нейтрализованной смеси растворителей. Стакан устанавливают на магнитную мешалку, включают ее и затем опускают в стакан электроды рН-метра так, чтобы они были погружены на глубину не менее 3 см.

Потенциометрическое титрование раствора масла проводят в соответствии с инструкцией, приложенной к прибору, до эквивалентной точки в интервале рН 11-13. В точке эквивалентности стрелка мгновенно регистрирует "скачок потенциала" (резкий сдвиг по шкале). или спирт этиловый ректификованный технический по (0,5 н.), приготовленный по
Тимолфталеин , в случае темноокрашенных масел - спиртовой раствор массовой долей 2%.

Допускается применение других средств измерений с метрологическими характеристиками и оборудования с техническими характеристиками не хуже, а также реактивов по качеству не ниже вышеуказанных.

10.2 Подготовка пробы к выполнению измерений

Испытуемую пробу готовят по 7.1.2.2 или ИСО 661.

10.3 Проведение измерения

Берут две конические колбы. В одну колбу взвешивают с точностью до 0,01 г навеску испытуемой пробы масла массой, указанной в таблице 3, в зависимости от ожидаемого значения кислотного числа. Масса испытуемой пробы и концентрация титрующего раствора должны быть такими, чтобы объем раствора, пошедшего на титрование, не превышал 10 см; в зависимости от цвета масла (светлое или темное) выбирается индикатор.

Таблица 3


Ожидаемое значение кислотного числа, мг КОН/г	Масса испытуемой пробы, г

От 1 до 4 включ.
От 4 до 15 включ.
От 15 до 75 включ.
Более 75

Во вторую колбу вносят 50 см этилового спирта, 0,5 см фенолфталеина и нагревают на водяной бане до кипения. Затем сразу, пока температура спирта выше 70 °С, его осторожно нейтрализуют раствором гидроокиси калия молярной концентрации (КОН)=0,1 моль/дм до слабовыраженного, но заметного изменения цвета до розового, устойчивого в течение 15 с. Далее содержимое второй колбы переливают в первую (с навеской), тщательно перемешивают, доводят до кипения и быстро титруют раствором гидроокиси калия или гидроокиси натрия, тщательно перемешивая в процессе титрования. Концентрацию щелочи выбирают в зависимости от ожидаемого значения кислотного числа испытуемой пробы.

При применении изопропилового спирта взамен этилового нагревать раствор испытуемой пробы не требуется. Применяемые индикаторы: фенолфталеин - для светлых масел, тимолфталеин - для темных масел.

Примечание - Для темноокрашенных масел могут требоваться большие объемы этилового спирта и индикатора, которые устанавливают экспериментально, обеспечивая оптимальные условия установления конца титрования. Соотношения между спиртом и фенолфталеином должны соответствовать соотношениям, применяемым для светлых масел (100:1).

11 Обработка результатов

11.1 Кислотное число масла , мг КОН/г, вычисляют по формуле

где 5,611 - масса КОН в 1 см раствора молярной концентрации (КОН)=0,1 моль/дм (0,1 н.), мг, при использовании NaOH; получают умножением расчетной массы NaOH в 1 см раствора молярной концентрации (NaOH)=0,1 моль/дм (0,1 н.), равной 4,0, на 1,4 - отношение молекулярных масс КОН и NaOH;

- отношение действительной концентрации раствора гидроокиси калия или гидроокиси натрия к номинальной;

- объем раствора гидроокиси калия или гидроокиси натрия молярной концентрации (КОН или NaOH)=0,1 моль/дм, израсходованного на титрование, см;

- масса навески, г.

12 Оформление результатов измерений

12.1 За окончательный результат определения принимают среднеарифметическое значение результатов двух параллельных определений, расхождение между которыми не должно превышать значений, приведенных в таблице 1.

При разногласиях в оценке качества продукции за результат определения принимают среднеарифметическое значение результатов не менее чем четырех параллельных определений, полученных титриметрическими методами с визуальной или потенциометрической индикацией.

12.2 Вычисления выполняют с точностью до второго десятичного знака с последующим округлением результатов до первого десятичного знака.

13 Требования техники безопасности

13.1 При выполнении измерений необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007 .

13.2 Помещение, в котором проводят измерения, должно быть снабжено приточно-вытяжной вентиляцией. Работу необходимо проводить в вытяжном шкафу.

13.3 Необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с электроприборами по ГОСТ 12.1.019 .

13.4 Этиловый эфир горюч, легко воспламеним, обладает наркотическим действием.

13.5 Хлороформ негорюч, обладает общетоксическим и наркотическим действием.

ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное). Библиография

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(справочное)

ТУ 25-1819.0021-90 Секундомеры

ТУ 75-96804-97-90 Эфир этиловый очищенный

Госфармакопея, Х изд. Эфир медицинский

ТУ 6-09-5360-88 Фенолфталеин

ТУ 6-09-07-1610-87 Тимолфталеин

ТУ 6-09-502655-95 Изопропиловый спирт

Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: ИПК Издательство стандартов, 2003

Кислотным числом (к. ч. ) называется число миллиграммов гидроксида калия, необходимое для нейтрализации свободных карбоновых кислот, которые содержатся в 1 г анализируемого вещества.К. ч. определяют титрованием навески вещества стандартным раствором щелочи, обычно гидроксида калия:

RCOOH + KOH  RCOOK + H 2 O.

В зависимости от природы исследуемого вещества титрование проводят в спиртовой или водной среде.

к. ч. для следующих условий:

концентрация стандартного раствора KOH(титранта) - 0,1 н;

вместимость бюретки для стандартного раствора KOH- 50 см 3 (цена деления - 0,1 см 3).

В две чистые сухие конические колбы с притертыми пробками вместимостью 100 см 3 помещают навески, содержащие 0,0015÷0,0035 г-экв кислоты. Взвешивают навески на аналитических весах с точностью до 0,0002 г. В колбы приливают по 15 см 3 подходящего растворителя (при анализе водонерастворимых кислот - этилового или изопропилового спирта, в случае водорастворимых кислот - воды) и перемешивают содержимое до полного растворения навесок. Если растворение идет медленно, допускается кратковременное (~10 мин) нагревание проб на кипящей водяной бане. После растворения навесок добавляют индикатор (2 капли тимолового синего - в случае водонерастворимых кислот , 1 капля фенолфталеина - в случае водорастворимых) и проводят титрование 0,1 н раствором гидроксида калия (в случае водонерастворимых кислот предпочтительно использовать спиртовой раствор щелочи ). Конец титрования определяют по изменению окраски раствора (от желтой в кислой среде до голубой в щелочной - для тимолового синего, от бесцветной до слаборозовой - для фенолфталеина).

Параллельно проводят холостой опыт.

Использование других количественных условий анализа требует пересчета навески. Расчет методики титрования приведен ранее на примере бромного числа.

Кислотное число (к. ч. ) рассчитывают по формуле:

где V - объем 0,1 н раствора КОН, пошедший на титрование анализируемого вещества, см 3 ;V хол - объем 0,1 н раствора КОН, пошедший на титрование холостой пробы, см 3 ; 56,1056 - молекулярная масса КОН, г/моль;c - концентрация стандартного раствора КОН, г-экв/л;К - поправка к концентрации раствора КОН;g - навеска анализируемого, вещества, г.

Эфирное число и число омыления

Эфирным числом (э. ч. ) называется число миллиграммов гидроксида калия, необходимое для омыления эфирных групп в 1 г анализируемого вещества.Э. ч. имеет такое же значение для характеристики сложных эфиров, какое имеет кислотное число для характеристики органических кислот.

Эфирное число определяют обратным титрованием избытка гидроксида калия раствором соляной кислоты после омыления эфиров:

RCOOR + KOH  RCOOK + ROH,

KOH + HCl  KCl + H 2 O.

Определению э. ч. обычно предшествует определениек. ч. Как правило, определениек. ч. иэ. ч. проводят с одной и той же навеской анализируемого вещества. Сначала титруют пробу щелочью по соответствующему индикатору, определяяк. ч. Затем проводят гидролиз (или алкоголиз) содержащегося в пробе сложного эфира при нагревании в присутствии заведомого избытка раствора гидроксида калия. Титрованием стандартным раствором соляной кислоты определяют остаточное количество щелочи и рассчитываютэ. ч.

Ниже приведена методика определения э. ч. для следующих условий:

концентрация стандартного раствора KOH - 0,1 н;

вместимость бюретки для стандартного раствора KOH - 50 см 3 (цена деления - 0,1 см 3);

концентрация стандартного раствора HCl - 0,1 н;

вместимость бюретки для стандартного раствора HCl - 50 или 25 см 3 (цена деления - 0,1 см 3).

В две чистые сухие конические колбы с притертыми пробками вместимостью 100 или 250 см 3 помещают навески, содержащие 0,0012÷0,0020 г-экв сложного эфира. Взвешивают навески на аналитических весах с точностью до 0,0002 г. В колбы приливают по 15 см 3 растворителя (этилового или изопропилового спирта - в случае водонерастворимых веществ, воды - в случае водорастворимых), добиваются растворения навесок, добавляют индикатор (2 капли тимолового синего - в случае водонерастворимых веществ, 1 капля фенолфталеина - в случае водорастворимых) и нейтрализуют пробы 0,1 н раствором гидроксида калия (в случае водонерастворимых кислот предпочтительно использовать спиртовой раствор щелочи), определяяк. ч. по изменению окраски раствора (от желтой в кислой среде до голубой в щелочной - для тимолового синего, от бесцветной до слаборозовой - для фенолфталеина).

К нейтрализованным пробам добавляют 1,5–2-кратный избыток щелочи (25–50 см 3 раствора гидроксида калия), присоединяют к колбам обратные воздушные холодильники и нагревают пробы на кипящей водяной бане в течение 1 ч. После охлаждения содержимого щелочь, не вступившую в реакцию, титруют 0,1 н раствором соляной кислоты до обратного перехода окраски индикатора.

Параллельно проводят холостые измерения: прямое титрование растворителя и обратное титрование смеси нейтрализованного растворителя с рабочим объемом щелочного раствора.

По данным прямого титрованиярассчитываютк. ч. Э. ч. рассчитывают по данным обратного титрования с использованием формулы:

где V - объем 0,1 н. раствора HCl, пошедший на титрование анализируемого вещества, см 3 ;V хол - объем 0,1 н. раствора HCl, пошедший на титрование холостой пробы, см 3 ; 56,1056 - молекулярная масса КОН, г/моль;c - концентрация стандартного раствора HCl, г-экв/л;К - поправка к концентрации раствора HCl;g - навеска анализируемого, вещества, г.

Другой вариант методики предполагает раздельное определение к. ч. и числа омыления (ч. о. ). При определениич. о. к навескам сразу добавляют щелочь в заведомом избытке к суммарному содержанию кислотных и эфирных групп, омыляют их, нагревая на кипящей водяной бане, и титруют избыточную щелочь аналогично вышеприведенному описанию.Ч. о. рассчитывают аналогичноэ. ч. :

а э. ч. определяют по разности:

э. ч. =ч. о. –к. ч.

В существующей практике качество работающего в дизелях масла контролируются по следующим показателям:

кинематическая вязкость;

температура вспышки в открытом тигле;

щелочному числу;

кислотному числу;

капельной пробе.

Измерение вязкости - замер времени, которое требуется для протекания определенного количества масла через калиброванное отверстие. Для измерения вязкости используют кинематическую вязкость. Единица измерения - сСт, один сСт представляет вязкость дистиллированной воды при 20,2 град.Цельсия.

Чрезмерное увеличение вязкости масла может нарушить его нормальную циркуляцию в двигателе и не обеспечить достаточную смазку трущихся деталей.

Попадание в масло 5 % ДТ снижает его вязкость на 15 - 18 %, а температуру вспышки на 30% .

По мнению западных фирм не допускается попадание в масло более 5 % топлива и рекомендуется производить смену масла если его вязкость изменится в большую или меньшую сторону на 20 - 25 % от вязкости свежего масла.

Но важно не только абсолютное значение величины вязкости работающего масла, а и причины, вызвавшие его изменения.

Если вязкость масла повышается вследствие накопления в нем нерастворимого осадка, то в этом случае можно допустить повышение вязкости до 30 % при условии, что масло обладает достаточными диспергирующими свойствами.

Большую часть загрязнений, находящихся в масле составляют продукты неполного сгорания топлива, вносимые в масло вместе с прорывающимися из цилиндров в картер газами. Чем выше форсировка двигателя, тем хуже его техническое, особенно ЦПГ.

При этом: при всех прочих равных условиях скорость загрязенния масла в тронковых двигателях в 5 - 10 раз выше, чем в крейцкопфных. Размеры и число частиц нерастворимых в масле загрязнений, если оно не содержит диспергирующих присадок, возрастают с увеличением продолжительности работы масла в двигателях. В масле, содержащем диспергирующие присадки, нерастворимые загрязнения находятся в тонкодисперсном состоянии и в процессе работы масла в двигателе увеличивается лишь количество частиц, образующих загрязнения.

Допустимое количество нерастворимых в масле загряз нений, которые могут содержатся в нем без ухудшения состояния двигателя, возрастает с увеличением диспергирующих свойств масла. 1% - эту величину следует принять для крейцкопфных двигателей, где к чистоте масла предъявляются более жесткие требования, чем к маслам тронковых двигателей.

Щелочное число

Вводимые в моторные масла щелочные присадки представляют собой соединения щелочно- земельных элементов кальция, бария или магния, помимо нейтрализации кислот эти присадки, обладающие высокими диспергирующими свойствами, предохраняют поверхности деталей двигателя от образования на них лаков и нагаров. В начальный период щелочное число понижается, а затем стабилизируется на определенном уровне. Длительность сохранения этого уровня показывает насколько применяемое масло соответствует условиям его работы.

В тронковых двигателях к щелочному числу предъявляются более жесткие требования т.к. оно всегда должно содержать необходимое количество активных щелочных присадок для нейтрализации сернокислых продуктов, образующихся в цилиндрах дизеля при его работе на сернистом топливе, а также поддержанием чистоты деталей ЦПГ.
Для этих двигателей щелочное число свежего масла определяется степенью их форсировки и качеством применяемого топлива, а уровень, ниже которого не должно снижаться щелочное число масла, работающего в двигателе, обычно регламентируется заводом строителем и фирмами, вырабатывающими масла.

При наличии в масле активных диспергирующих присадок можно допустить снижение щелочного числа масла:

во вспомогательных дизелях до 2,0 мг КОН/г;

в главных среднеоборотных дизелях - до 5,0 мг КОН/г;

МОД - щелочное число не должно падать ниже 10% от щелочного числа свежего масла.

Для судовых ВД, работающих на диз.топливе min. уровень щелочности, обеспечивающий необходимые нейтрализующие и моющие свойства может быть принят 1,5 - 2,0 мг КОН/ г;

Для ГД СОД при работе на ДТ уровень не должен быть ниже 6 - 8 мг КОН / г.

КИСЛОТНОЕ ЧИСЛО

В щелочных маслах появление минеральных кислот может иметь место только при полном срабатывании щелочных присадок.

Присутствие воды в масле значительно усиливает реакционную способность кислоты.

При отсутствии воды в масле или незначительном его количестве (следы) общая кислотность масла не должна превышать 2,0 мг КОН/г.

Величина кислотного числа мала численно будет равна количеству едкого калия (КОН), необходимого для нейтрализации кислоты, содержащейся в 1 гр. масла, выражается в мг КОН. Кислотность в маслах, содержащих щелочные присадки вне зависимости от ее величины не может являтся браковочным показателем до тех пор, пока масло будет содержать активные присадки т.е. в пробах масла наряду с кислотностью будет определяться и щелочность.

Повышенная скорость накопления в масле кислотных продуктов указывает на неисправности в работе двигателя (пропуск газов, перегрев масла в каком - либо узле и т.д.).

Температура вспышки

Не должна быть ниже 170 град. Цельсия; в противном случае масло подлежит замене.

Допустимое содержание воды в масле не должно превышать 1%.

Допускается содержание влажного масляного шлама до 3.0 % в циркуляционных маслах крейцкопфных дизелей и до 5.0 % в тронковых.

Периодичность контроля:

ВД - 150 часов,

ГД МОД - 500 часов.

Для лаборатории- ВД 500 часов, МОД - 1500 часов.

Определение кислотного числа масла основано на взаимодействии кислот, извлеченных Из масла этиловым спиртом, с едким калием в присутствии индикатора нитразмнового желтого.

Для проведения анализа в измерительный цилиндр с притертой пробкой емкостью 100 мл налить 20 мл спиртового раствора индикатора, затем в этот же цилиндр с помощью шприца налить испытуемое масло в количестве, определяемом по таблице 1. в зависимости от максимально допустимого кислотного числа, установленного для данного сорта масла.

После этого цилиндр закрыть пробкой и встряхивать в течение 1 минуты.

Зеленая и синяя окраска верхнего (спиртового) слоя указывает на то, что кислотное число-масла не превышает допустимой нормы. Желтая окраска спиртового слоя указывает на то, что кислотное число масля превышает норму.

Необходимо выяснить пригодность масла турбинного для дальнейшей эксплуатации. Кислотное число этого масла не должно превышать 1 мг КОН на грамм масла.

Из табл. 1 видно, что для испытания необходимо взять 2 мл масла. После взбалтывания пробы масла с индикатором спиртовой слой окрасился в желтый цвет, следовательно, кислотное число масла превышает норму.

При необходимости определения численного значения кислотного числа анализ проводится следующим образом:

в измерительный цилиндр налить 20 мл спиртового раствора индикатора. Затем с помощью шприца ввести первую дозу масла, соответствующую предельному значению кислотного числа масла (см. табл. 1);

цилиндр закрыть пробкой, пробу взболтать и рассмотреть отслоившийся спиртовой слой. Если цвет слоя не изменился, то долить в цилиндр такое количество масла, чтобы его объем в сумме с первой дозой равнялся объему, соответствующему следующему (меньшему) значению кислотного числа по табл. 1. Если цвет спиртового слоя не изменился и в этот раз, то долить в цилиндр такое количество масла, чтобы весь его объем в цилиндре был равен объему, соответствующему следующему значению кислотного числа и т.д. методом последовательных приближений, пока цвет индикатора не изменится. При изменении цвета -по табл. 1 определить численное значение кислотного числа с учетом объема взятого масла.

Для анализа получено масло МС-20 из маслосистемы двигателя. Предельно допустимое кислотное число, при котором необходима замена масла, равно 0,5 мг КОН на грамм масла. Из табл. 1 видно, что для пробы. необходимо 4 мл масла.

После взбалтывания пробы с индикатором цвет последнего не изменился. Прилить еще 1 мл масла и так до тех пор, пока цвет не изменится.

Предположим, что при наличии 9 мл масла в цилиндре спиртовой слой окрасился в желтый цвет. Значит кислотное число масла равно 0,20 мг КОН/г масла,

Доливать масло нужно в количествах, ири которых будут соблюдены интервалы в объемах масла, указанные в табл. 1. Но для более точного определении можно доливать постоянно по 1 мл масла. При этом значение кислотного числа вычисляется методом интерполирования.

Приготовление индикатора.

Спиртовой раствор нитразинового желтого и едкого кали готовят следующим образом: к 1 л 96% -ного этилового спирта добавляют 7-10 мл 0,5 % водного раствора нитразинового желтого (в 100 мл воды растворяется 0,5 г нитразинового желтого), после чего спирт окрашивается в желто-оранжевый цвет. Затем туда же добавляют по каплям 0,05 спиртовой раствор едкого кали.

Часть полученного нейтрализованного раствора спирта наливают в мерную колбу емкостью 1 литр и туда же добавляют такое количество 0,05 N раствора едкого кали, чтобы в нем содержалось 80 мг едкого кали (28,57 мл 0,05 N раствора едкого кали) и доливают оставшимся спиртом до метки 1 литр, взбалтывая.

Раствор индикатора расфасовывают по 100 мл в пластмассовые бутылочки со специальной укупоркой.

ПРИЛОЖЕНИЯ