اندازه گیری جرم ویژه، چگالی نسبی و درجه API ترکیبات نفتی به کمک هیدرومتر

(آزمایش فصل سوم – کارگاه فرآیندهای شیمیایی سوم صنایع شیمیایی)

تعریف جرم ویژه، چگالی یا دانسیته: جرم واحد حجم ماده ( یعنی جرمی که حجم مشخصی از یک ماده دارد)

ρ: جرم ویژه(چگالی)

m : جرم

V : حجم

واحد(بعد)های چگالی:

 gr/cm³ (گرم بر سانتی متر مکعب) ، Kg/m³ (کیلوگرم بر متر مکعب)، Kg/L(کیلوگرم بر لیتر) ، lb/ft³ (پوند بر فوت مکعب)

(آزمایش فصل سوم – کارگاه فرآیندهای شیمیایی سوم صنایع شیمیایی)

تعریف جرم ویژه، چگالی یا دانسیته: جرم واحد حجم ماده ( یعنی جرمی که حجم مشخصی از یک ماده دارد)

ρ: جرم ویژه(چگالی)

m : جرم

V : حجم

واحد(بعد)های چگالی:

 gr/cm³ (گرم بر سانتی متر مکعب) ، Kg/m³ (کیلوگرم بر متر مکعب)، Kg/L(کیلوگرم بر لیتر) ، lb/ft³ (پوند بر فوت مکعب)

جرم ویژه تابع دماست یعنی با تغییر دما جرم ویژه تغییر میکند. جرم ویژه ترکیبات نفتی را در دمای 60 درجه فارنهایت( 5/15 درجه سانتیگراد) اندازه گیری می کنند.

چگالی نسبی کمیتی بدون واحد و برابر است با جرم ویژه ی ماده مورد نظر به جرم ویژع یک ماده مرجع در دمای معین(معمولاً آب را به عنوان ماده مرجع برای مایعات در نظر میگیرند)

در صنایع نفت چگالی نسبی را نسبت جرم ویژه ترکیب مورد نظر در دمای 60درجه فارنهایت به جرم ویژه ی اب در دمای 60 درجه فارنهایت تعریف میکنند:

sp gr 60/60 ⁰F = ρ₍₆₀⁰_F) /ρ _H2O(60 ⁰_F   

sp gr 60/60 ⁰F : چگالی نسبی ترکیب بر مبنای دمای 60 درجه فارنهایت

 ρ₆₀⁰_F  : جرم ویژه ترکیب مورد نظر در 60 درجه فارنهایت

 ρ_H2O(60 ⁰_F : جرم ویژه آب در 60 درجه فارنهایت

درجه API: کمیتی است که فقط در مورد ترکیبات نفتی به کار می رود.

⁰API = (141.5 / spgr 60/60 ⁰F) – 131.5

مثال:

اگر جرم ویژه یک محصول نفتی در دمای 60 درجه فارنهایت برابر59.24  lb/ft³ باشد.چگالی نسبی و درجه ای پی آی این محصول را محاسبه کنید. جرم ویژه آب در دمای 60 درجه فارنهایت برابر  62.36 lb/ft³  می باشد.

جواب:

sp gr 60/60 ⁰F = 59.24 / 62.36 = 0.8377 

 ⁰API = (141.5 / sp gr 60/60 ⁰F) – 131.5 = (141.5 / 0.8377 ) – 131.5 = 37.4

وسایل مورد نیاز:

هیدرومتر مناسب، مزور ( استوانه مدرج بزرگ) ، نمونه نفتی ( مثلاً گازوئیل) ، حمام سرمایش و گرمایش ( جهت انجام ازمایش در دماهایی غیر از دمای محیط) ، دماسنج

هیدرومتر: وسیله ی شیشه ای مدرجی است که برای تعیین چگالی مایعات به کار می رود و شامل یک مخزن شیشه ای حاوی گلوله های کوچک سرب یا جیوه برای ایجاد سنگینی می باشد. در هنگام انتخاب هیدرومتر باید توجه داشته باشیم که هیدرومتر در داخل مایع مورد نظر بیش از حد (تا ته ظرف) پایین نرود و همچنین خیلی روی مایع شناور نباشد بلکه بصورتی داخل مایع قرار بگیرد که از کف ظرف حداقل 2.5Cm فاصله داشته باشد. بعضی هیدرومتر ها بر حسب چگالی و چگالی نسبی و بعضی بر حسب  API درجه بندی شده اند.

در هنگام خواندن هیدرومتر باید چشم کاملاً در راستای سطح مایع قرار بگیرد و بالاتر یا پایین تر نباشد.همچنین هنگام خواندن عدد باید دقت کنیم که مایع بالا آمده و چسبیده به کنار هیدورمتر را در نظر نگیریم بلکه درست عدد متناظر با سطح مایع داخل ظرف را مد نظر داشته باشیم.

روش کار:

نمونه را داخل استوانه ریخته و هیدرومتر مناسب را با توجه به شرایط گفته شده انتخاب میکنیم، در صورتی که آزمایش در دمایی غیر از دمای محیط موردنظر باشد، باید کل مجموعه را داخل حمام سرمایش یا گرمایش مناسب گذاشته و تا رسیدن به دمای موردنظر صبر کنیم.استوانه را باید در سطح صاف و افقی قرار دهیم.و درجه هیدرومتر را خوانده و یادداشت کنیم.

بعد از بدست آوردن چگالی و چگالی نسبی به کمک هیدرومتر از فرمول ذکر شده در بالا برای بدست آوردن درجه API استفاده می کنیم.