Кіріспе
Сұйықтықтардағы температуралық нүкте
Сұйықтықтарда бұлттылық нүктесі – мөлдір ерітіндінің төменгі температурада сұйық-сұйық фазалық бөліну арқылы эмульсияға немесе сұйық-қатты фазалық өту арқылы тұрақты зольге немесе шөгінді түзілетін суспензияға айналатын температура. Бұлттылық нүктесі су буында (ылғалды ауада) конденсация деп аталатын газ-сұйық фазалық өту арқылы сұйық судың (ту немесе бұлттардың) пайда болуына аналогты "шық нүктесіне" ұқсас. Температура 0 °C-тан төмен болғанда, шық нүктесі қырау нүктесі деп аталады, себебі су буы газ-қатты фазалық өтуге ұшырайды, ол жинақталу, қатаю немесе мұздану деп аталады. Мұнай өнеркәсібінде бұлттылық нүктесі дизель отынындағы парафин балауызының немесе биодизель отынындағы биобалауыздың бұлтты көрініс беру температурасын білдіреді. Қатаң балауыздар майды қоюлатады және қозғалтқыштардағы отын сүзгілерін және форсункаларын бітеді. Балауыз сондай-ақ суық беттерде жинақталады (мысалы, құбырларда немесе жылу алмастырғыштарда) және сумен эмульсия немесе золь түзеді. Сондықтан бұлттылық нүктесі майдың суық жұмыс температурасында сүзгілерді немесе кішкентай тесіктерді бітеуге бейімділігін көрсетеді. Бұлттылық нүктесінің күнделікті мысалын суық ауа райында сақталған зәйтүн майынан көруге болады. Зәйтүн майы шамамен 4 °C температурада қата бастайды (сұйық-қатты фазалық бөліну арқылы), ал орташа белдеу елдерінде қысқы температура көбінесе 0 °C-тан төмен болады. Осы жағдайда зәйтүн майынан ақ түсті, балауыз тәрізді, қатып қалған майдың ұсақ кешіктері пайда болып, ыдыстың түбіне шөгеді. Шикі немесе ауыр майларда бұлттылық нүктесі шайыр пайда болу температурасымен (WAT) және шайыр шөгіну температурасымен (WPT) синонимді. Иондық емес беттік белсенді зат немесе гликол ерітіндісінің бұлттылық нүктесі – қоспаның фазалық бөлінуіне бастайтын температура, нәтижесінде екі фаза пайда болып, ерітінді бұлттанады. Бұл мінез-құлық полиоксиэтилен тізбектері бар иондық емес беттік белсенді заттарға тән, олар суда температураға кері пропорционалды ерігіштік көрсетеді және температура көтерілгенде белгілі бір нүктеде "бұлттанады". Осы мінез-құлықты көрсететін гликолдар "бұлттылық нүктелі гликолдар" деп аталады және тақтатас ингибиторлары ретінде қолданылады. Бұлттылық нүктесіне тұздылық әсер етеді, әдетте тұздылығы жоғары сұйықтықтарда төмен болады.
In liquids, the cloud point is the temperature below which a transparent solution undergoes either a liquid liquid phase separation to form an emulsion or a liquid solid phase transition to form either a stable sol or a suspension that settles a precipitate. The cloud point is analogous to the 'dew point' at which a gas liquid phase transition called condensation occurs in water vapour (humid air) to form liquid water (dew or clouds). When the temperature is below 0 °C, the dew point is called the frost point, as water vapour undergoes gas solid phase transition called deposition, solidification, or freezing. In the petroleum industry, cloud point refers to the temperature below which paraffin wax in diesel or biowax in biodiesels forms a cloudy appearance. The presence of solidified waxes thickens the oil and clogs fuel filters and injectors in engines. The wax also accumulates on cold surfaces (producing, for example, pipeline or heat exchanger fouling) and forms an emulsion or sol with water. Therefore, cloud point indicates the tendency of the oil to plug filters or small orifices at cold operating temperatures. An everyday example of cloud point can be seen in olive oil stored in cold weather. Olive oil begins to solidify (via liquid solid phase separation) at around 4 °C, whereas winter temperatures in temperate countries can often be colder than 0 °C. In these conditions, olive oil begins to develop white, waxy clumps/spheres of solidified oil that sink to the bottom of the container. In crude or heavy oils, cloud point is synonymous with wax appearance temperature (WAT) and wax precipitation temperature (WPT). The cloud point of a nonionic surfactant or glycol solution is the temperature at which the mixture starts to phase separate, and two phases appear, thus becoming cloudy. This behavior is characteristic of non ionic surfactants containing polyoxyethylene chains, which exhibit reverse solubility versus temperature behavior in water and therefore "cloud out" at some point as the temperature is raised. Glycols demonstrating this behavior are known as "cloud point glycols" and are used as shale inhibitors. The cloud point is affected by salinity, being generally lower in more saline fluids.
Қолмен жасау әдісі
Сынақ майы 40 мм қалыңдықпен мөлдір болуы керек (ASTM D2500 стандартына сәйкес). Балауыз кристалдары әдетте төменгі шеттік қабырғада ақшыл немесе сүтті бұлт түрінде пайда болады. Бұлттану температурасы – бұл кристаллдар алғашқы рет пайда болатын температурадан жоғары температура. Сынақ үлгісі алдымен сынақ банкасына шамамен жартылай толтырылады. Сынақ термометрін ұстап тұратын тығын банканы жабу үшін қолданылады. Термометрдің шамшасы банканың түбіне орналастырылады. Содан кейін, барлық сынақ нысаны, артық салқындауды болдырмау үшін, тұрақты температуралы салқындату ваннасына төсеме арқылы орналастырылады. Әр 1 °C сайын үлгі шығарылып, бұлттануға қаралады, содан кейін жылдам қайта орналастырылады. Бұлттану температурасына қарай, төмен температуралы салқындату ванналары қолданылуы мүмкін. Төмен температуралы салқындату ваннасының температуралық тұрақтылығы осы сынақ үшін 1,5 К-тан кем болмауы тиіс.
Автоматты әдіс
ASTM D5773, мұнай өнімдерінің бұлтты нүктесін анықтау стандарты (Тұрақты салқындату жылдамдығы әдісі) қолмен жүргізілетін сынақ процедурасына балама болып табылады. Ол автоматты аппаратты пайдаланады және D2500 сынақ әдісімен эквивалентті деп табылған. D5773 сынақ әдісі D2500 қолмен жүргізілетін әдіске қарағанда бұлтты нүктені қысқа уақыт ішінде анықтайды. Осы автоматты әдісті пайдалану үшін операторға аз уақыт керек. Сонымен қатар, сыртқы салқындату ваннасы немесе тоңазытқыш қажет емес. D5773 температуралық диапазоны 60 °C-тан +49 °C-қа дейін бұлтты нүктені анықтай алады. Нәтижелер 0,1 °C температуралық ажыратымдылықпен баяндалады. ASTM D5773 бойынша сынақ үлгісі Peltier құрылғысымен 1,5 ± 0,1 °C/мин тұрақты жылдамдықпен салқындатылады. Осы кезеңде үлгі жарық көзімен үздіксіз жарықтандырылады. Оптикалық детекторлар жиынтығы балауыз кристалдарының алғашқы пайда болуын үздіксіз бақылайды. Үлгіде балауыз кристалдарының алғашқы пайда болуы анықталған температура бұлтты нүкте деп есептеледі.