单位体积内油品的质量称为油品的密度。通常以g/cm³、kg/m³ 为单位,以ρ表示。
ρ=m/V
式中 m—物质的质量,g或kg;
V—物质的体积,cm³ 或m³ 。
液体油品的相对密度是其密度与规定温度下水的密度之比。通常以d表示,因为水在4℃时的密度为1 g/cm³ ,所以常以4℃水作为基准。将温度为t℃的油品与4℃水的密度之比,称为油品的相对密度,写成d4t。可以看出,液体油品的相对密度与密度在数值上是相等的,但相对密度是无量纲的的量,而密度是有量纲的量。
我国常用的相对密度是d,表示20℃油品和4℃水的密度之比。国外常用d表示15.6℃(60度 F)的油品与15.6℃(60度 F)水的密度之比。d 与d 的换算可用下式计算:
d = d -△d 式中△d为校正值,可从表2—1查出。
表2-1 相对密度(d 与d )换算表
d或d |
校正值 |
d或d |
校正值 |
0.700-0.710 |
0.0051 |
0.830-0.840 |
0.0044 |
注:d =d - 校正值。
在欧美各国,常以比重指数( ºAPI )来表示油品相对密度。它与d 的关系式如下:
随着相对密度的增大,比重指数减小。
石油产品标准测定方法中规定,20℃密度为石油产品的标准密度,以ρ20表示,以代替原来的标准相对密度 ,在数值上,ρ20与 是相等的,但是它们的物理意义和单位则不同。
二、液体油品密度与温度、压力的关系
温度升高时,油品体积就会膨胀,因而它的密度减小。
表2-3 石油产品的平均密度温度系数
密度,g/cm |
a |
密度,g/cm |
a |
0.6700-0.6799 |
0.00093 |
0.8100-0.8199 |
0.00071 |
在20±5℃的温度范围内,密度随温度的变化可近似地看作直线关系,可按下式来求。
Pt=P20 -a(t-20)
式中 a—油品密度的平均温度校正系数,即温度变化1℃时油品密度变化的数值。
当温度变化不大时,a只随油品的密度不同而变化,其值见表2—3。
上述校正方法只适用温度变化在15~25℃,若温度变化较大,此法就不够准确。为满足工业计算需要,当温度变化比较大时,可用图2-7求得任何温度下的相对密度。
图2—7石油馏分相对密度
例1—7求上例的汽油在24℃时的密度。
解 由表2-3查得a为0.00081
一般在非极高的压力下,压力对液体油品密度的影响,可以忽略不计。但在高温、高压条件下,压力对液体密度就有一定的影响,此时应进行校正。
三、油品的密度与组成的关系
油品的密度取决于组成它的烃类的分子大小和分子结构。
同一原油的各个馏分,随着沸点上升,分子量增大,密度也随着增大。但对不同原油的同一馏分,密度却有较大的差别,这主要是由于它们的化学组成不同所致。当碳原子数相同时,芳烃密度最大,环烷次之,烷烃最小。因此,当石油馏分的馏程相同时,含芳烃越多密度越大,含烷烃越多密度越小,因而通过密度的数据大致可判断油品中那种烃类的含量较多。各种油品的相对密度范围见表2—4。
油 品 |
相对密度d15.6 |
API |
油 品 |
相对密度d15.6 |
API |
原油 |
0.65~1.06 |
86~2 |
柴油 |
0.82-0.87 |
41-31 |
四、混合油品的密度
当两种或更多种油品混合时,混合油品的密度可按加和性进行计算,即按比例取其平均值:
p混=v1p1+ v2p2+……vipi
式中 v1、v2…vi—混合油品中各组分的体积分率;
p1、p2…pi—混合油品中各组分的密度,g/cm 。
根据这一道理,当油品粘度很大又难以直接测定其密度时,可用等体积已知密度的煤油与之混合稀释,然后测定混合油品的密度,再利用下式即可求出该粘度较大的油品的密度。 p粘=2p混-p煤
式中 p粘—粘度较大油品的密度,g/cm3;
p混—混合油品的密度,g/cm3;
p煤—煤油的密度,g/cm3。
例1-8 用已知p20=0.8400 g/cm3的煤油测某一同体积粘性油品的密度,测得混合油品密度为p粘=0.8900 g/cm3 ,求粘性油品的密度p粘。
解:粘性油品的密度
p粘=2p混-p煤=2×0.8900-0.8400=0.94g/cm3
五、石油气体的密度
气体的密度是指在标准状态下(0℃,101.3kPa)的密度。标准状态下空气的密度为1.293kg/m 。
气体的密度不仅与温度有关,与压力也有很大的关系。当压力较高时,要计算不同压力下气体的密度时,必须进行压力校正,在此不详述。