Tài liệu Nghiên cứu tái sinh dầu nhờn thải

Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải MỞ ĐẦU Chúng ta biết rằng: với bất kỳ một cơ thể sống nào muốn sống và hoạt động được thì nhất thiết phải có nguồn thức ăn để nuôi cơ thể. Đối với các trang thiết bị máy móc, động cơ cũng vậy, dầu nhờn chính là nguồn "thức ăn" không thể thiếu và rất cần thiết cho chúng và cho một nền công nghiệp hóa hiện đại hóa trên toàn thế giới. Và từ thuở xa xưa, các bậc thiên tài đã nghiên cứu và đúc kết nghiên cứu của mình một cách ngắn gọn, song rất hàm xúc dưới dạng ca dao tục ngữ lưu truyền cho đến ngày nay, đó là: " Không bôi trơn thì không đi được". Với câu nói trên, chúng ta đã nhận ra được vai trò và tầm quan trọng không thể thiếu của dầu nhờn trong quá trình hoạt động của các loại máy móc thiết bị và động cơ cũng như ý nghĩa và mục đích sử dụng dầu nhờn. Hơn thế nữa, ngày nay chúng ta đang sống trong thời đại của khoa học và công nghệ, với nền công nghiệp hiện đại ngày càng phát triển và xâm nhập vào mọi hang cùng ngỏ hẻm trên toàn thế giới cũng như xu hướng quốc tế hóa đời sống kinh tế diễn ra mạnh mẽ trên toàn cầu thì dầu nhờn đòi hỏi cần phải được nghiên cứu nhiều hơn để cho ra nhiều chủng loại dầu nhờn khác nhau với số lượng và chất lượng ngày càng đáp ứng được nhu cầu sử dụng hiện nay. Theo thông kê năm 1997 [13], toàn thế giới sử dụng mỗi năm gần 40 triệu tấn dầu nhờn, trong đó có 60% là dầu nhờn động cơ. Khu vực sử dụng nhiều dầu nhờn nhất là Châu Âu 34%, Châu Á 28%, Bắc Mỹ 25%, còn các khu vực khác chiếm 13%. Với các nước khu vực Châu Á - Thái Bình Dương, hằng năm, sử dụng 8 triệu tấn. Tăng trưởng hằng năm là từ 5 - 6%. Đứng đầu là Nhật Bản với 29.1%, tiếp theo sau là Trung Quốc 26%, ấn Độ 10%, Hàn Quốc 8%, Úc 5%, Thái Lan 4.6%, Inđonesia 4.5%, Malaysia 1.8% và Việt Nam chúng ta khoảng 1.5%. Cụ thể, hàng năm thị trường Việt Nam tình hình tiêu thụ khoảng 110.000 - 120.000 tấn dầu nhớt các loại. Nhu cầu tiêu thụ của Việt Nam trong những năm qua cụ thể như sau [13-trang 176, 15 - trang 117]: Bảng 1: Nhu cầu dầu nhờn Việt Nam (ngàn tấn). Trường ĐHBK Hà Nội Trần1Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải Năm Mức tiêu thụ (tấn) 1992 54.000 1993 65.000 1994 72.000 1995 85.000 2000 141.000 2005 207.000 (dự báo) 2010 316.000 (dự báo) Như vậy, với một nước đang phát triển như nước ta thì với số liệu vừa nêu trên thì không phải là một con số khiêm tốn. Và toàn bộ lượng dầu đã sử dụng này là do nước ta nhập từ nước ngoài dưới dạng dầu nhờn gốc và phụ gia về tự pha chế hoặc dầu nhờn thành phẩm. Và hầu như là toàn bộ lượng dầu nhờn sau khi sử dụng thì lại bị thải trực tiếp ra ngoài môi trường. Đây quả thật là một sự lãng phí rất lớn về mặt kinh tế, bởi vì, dầu nhờn thải hoàn toàn có thể là một nguồn nguyên tốt cho việc tái sử dụng lại. Hơn thế nữa, việc thải dầu nhờn trực tiếp ra ngoài môi trường lại gây nên sự ô nhiễm môi trường rất lớn, trong khi hiện nay chiến lượt "bảo vệ môi trường" và khẩu hiệu "trái đất là đại gia đình" là nhiệm vụ vô cùng quan trọng và bức xúc của toàn nhân loại, bởi lẽ nó là những việc làm để bảo tồn và phát triển bền vững “cái nôi của con người". Đứng trước hai vấn đề như vậy thì việc tái sinh dầu nhờn nhất thiết là cần phải được nghiên cứu sao cho phù hợp với tình hình cụ thể của nước ta và được áp dụng nhanh chóng vào trong thực tế để không những tiết kiệm được đáng kể nguồn nguyên liệu, tiết kiệm kinh tế mà còn gốp phần giải quyết nạn ô nhiễm môi trường, một vấn đề bức xúc của thế kỷ 21. Hiện nay, trên thế giới có nhiều phương pháp và công nghệ tái sinh dầu nhờn khác nhau dựa trên các thiết bị phức tạp như : xử lý bằng hóa chất, chưng cất chân không, trích ly và hydro hóa làm sạch. Tất cả những phương pháp tái sinh dầu nhờn hiện đại đều cho ra dầu nhờn hoàn toàn có thể thay Trường ĐHBK Hà Nội Trần2Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải thế dầu nhờn gốc ban đầu. Tuy nhiên nó đòi hỏi phải có chi phí xây dựng dây chuyền tái sinh lớn, kỹ thuật cao và công nghệ phức tạp. Từ trước đến nay, việc tái sinh dầu nhờn ở Việt Nam vẫn đươc thực hiện bằng các phương pháp đơn giản và cũng chưa có một quy mô hoàn chỉnh cho việc tái sinh dầu nhờn. Đứng trước tình hình đó, với đề tài tốt nghiệp này em tiến hành nghiên cứu phương pháp tái sinh dầu nhờn thải với công nghệ đơn giản, rẻ tiền và gốp phần hạn chế ô nhiễm môi trường do dầu nhờn thải gây ra đồng thời đem lại hiệu quả kinh tế cao phù hợp với tình hình đất nước ta hiện nay. Phần I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ DẦU NHỜN CHƢƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DẦU NHỜN I.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA DẦU NHỜN [6]: Khi con ngƣời lần đầu tiên chế tạo ra những chiếc xe có bánh và xe cổ kéo thì chất bôi trơn cũng đƣợc tìm ra và sử dụng. Và kỹ thuật cùng với chất bôi đã trở thành những yếu tố không thể tách rời nhau. Màng dầu mỏng đƣợc bôi lên trên bề mặt làm việc đã tạo ra khả năng hoạt động nhịp nhàng và lâu bền cho các cơ cấu do con ngƣời chế tạo ra. Có rất nhiều chất liệu có thể dùng để bôi trơn nhƣ mở nƣớc, mở động vật, dầu thực vật, dầu thảo mộc và các sản phẩm dầu mở tổng hợp, các loại dầu mở quánh, các chất rắn kim loại nóng chảy và thậm chí cả không khí nữa... Tuy nhiên, ở đây chúng ta chỉ đề cập tới chất bôi trơn đang đƣợc chú ý Trường ĐHBK Hà Nội Trần3Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải và sử dụng rộng rãi nhất trong kỹ thuật ngày nay, đó là chất bôi trơn đƣợc chế biến từ dầu mỏ. Nhà bác học Nga nổi tiến D.l.Mendeleep chính là một trong những ngƣời đầu tiên đặt vấn đến đề dùng mazut để sản xuất ra dầu nhờn. Từ năm 1867, ngƣời ta đã bắt đầu chế biến dầu mỏ thành dầu nhờn. Năm 1870 ở Cream (Nga), tại nhà máy Xakhanxkidơ bắt đầu chế biến dầu nhờn từ dầu mỏ. Năm 1876-1877, Ragorin đã xây dựng ở Bulakhan nhà máy chế biến dầu nhờn đầu tiên trên thế giới có công suất 100.000 put/năm. Nhà máy này đã sản xuất đƣợc 4 loại dầu nhờn: dầu cọc sợi, dầu máy, dầu trục cho toa xe mùa hè và mùa đông. Đến năm 1879 thì Ragorzin cho xây dựng ở Conxtantinop nhà máy thứ hai chuyên sản xuất dầu nhờn để xuất khẩu. Chính Mendeleep cũng đã làm việc ở các phòng thí nghiệm và những phân xƣởng của nhà máy này vào những năm 1880 - 1881. Dƣới sự chỉ đạo trực tiếp của ông, nhiều cơ sở khoa học của ngành sản xuất dầu nhờn đã xây dựng và trong vòng mấy năm sau đó dầu nhờn đã thực sự phát triển và đánh dấu một bƣớc ngoặc trong lịch sử chế tạo chất bôi trơn. Dầu nhờn đã có mặt khắp thị trƣờng Pháp, Anh và các nƣớc châu Âu, Châu Mỹ, Châu Á, thậm chí còn gây ra sự cạnh tranh khá quyết liệt giữa dầu nhờn của Nga và của Mỹ. Sau đó, các nhà máy còn có chất lƣợng cao hơn cũng đƣợc xây, mở rộng và đã đặt nền móng cho sự thăng tiến hùng hậu của ngành chế tạo dầu nhờn cho đến tận ngày nay. Cũng trong thời gian đó, do công nghiệp và ngành vận tải đƣờng sắt phát triển mạnh mẽ, nhu cầu về dầu nhờn tăng lên rất nhiều. Những sản phẩm dầu xuất hiện đầu tiên trên thị trƣờng là dầu nhờn gốc dầu mỏ màu đen, trong khi mở động vật có màu xám và dầu thảo mộc có màu hơi vàng. Dầu đen thì giá rẽ hơn dầu sáng từ 3 - 4 lần. Điều đó có tác dụng quyết định đối với số phận của nó ngay từ buổi đầu tiên sử dụng loại dầu mới này tiết kiệm đƣợc rất nhiều. Tuy nhiên ngay cái buổi ban đầu đó, mặt dù dầu khoáng rẽ hơn rất nhiều và có trữ lƣợng lớn song nó chƣa thể cạnh tranh với dầu thảo mộc và mở động vật. Thời kỳ đầu, ngƣời ta không sử dụng ở dạng nguyên chất dầu này mà phải pha lẫn với các chất bôi trơn nhƣ dầu ô liu, dầu thầu dầu, mở lợn grafit... Mãi về sau ngƣời ta mới bắt đầu sử dụng dầu nhờn nguyên chất một cách thận trọng hơn. Và lúc đầu do ngƣời ta sử dụng chƣa quen dầu nhờn nguyên chất Trường ĐHBK Hà Nội Trần4Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải cho nên việc sử dụng gặp nhiều khó khăn và kết quả xấu nhƣ tổn thất tăng do ma sát các chi tiết máy bị nóng lên, xảy ra nhiều sự cố. Các công trình nghiên cứu của nhà bác học Nga nổi tiến N.P.Petrop đã tạo điều kiện để dầu nhờn đƣợc sử dụng rộng rãi hơn. Trong tác phẩm của mình, ông đã nêu lên khả năng là hoàn toàn có thể dùng dầu nhờn để thay thế cho dầu thảo mộc và mở động vật, đồng thời nêu lên những nguyên lý bôi trơn... áp dụng những nguyên lý đó ngƣời ta đã thay thế việc sử dụng dầu nhờn và tất nhiên là nó đã không làm máy móc hoạt động tồi hơn so với sử dụng dầu thảo mộc và mở động vật mà ngƣợc lại nó mang lại những dấu hiệu tốt hơn. Ngày nay, với những tiến bộ khoa học kỹ thuật không ngừng con ngƣời đã xây dựng đƣợc những tháp chƣng cất chân không hiện đại thay thế cho những nhà máy chƣng cất củ kỷ với những tháp chƣng có công suất thấp và tạo ra các sản phẩm có chất lƣợng kém. Những phƣơng tiện tinh chế mới cũng đã đƣợc xây dựng để chuyên sản xuất ra các loại phụ gia cho vào dầu nhờn nhằm cải thiện và nâng cao chất lƣợng cho các loại dầu nhờn. Ngành sản xuất dầu nhờn tổng hợp cũng đã vào cuộc và đang đƣợc phát triển không ngừng. Chúng ta đang sống trong thời đại của khoa học và công nghệ, nền công nghiệp hiện đại đã và đang xâm nhập vào mọi hang cùng ngỏ hẽm trên toàn thế giới và xu hƣớng quốc tế hóa nền kinh tế thế giới cũng ngày còn phát triển mạnh mẽ. Tất cả những đặc điểm đã nêu trên của thời đại đã đặt ra sự cần thiết là phải có nền công nghiệp bôi trơn tiên tiến, hiện đại và nó đang đƣợc đặt ra một nhiệm vụ hết sức to lớn cho các quốc gia là phải xây dựng cho đƣợc một nền công nghiệp dầu mỏ hiện đại, đáp ứng, thỏa mản nhu cầu ngày càng tăng của nền kinh tế quốc dân đang không ngừng phát triển. Các tập đoàn tƣ bản lớn liên quan đến dầu nhờn nhƣ PB, Castron, Exson, Mobil, Total Esso... đã có mặt hầu hết trên các nƣớc trên thế giới và hoạt động trong mọi lĩnh vực của công nghiệp dầu mỏ nhƣ nghiên cứu, thăm dò, khai thác vận tải, lọc dầu, tiếp thị... Họ cũng đã và đang áp dụng thành tựu mới nhất của khoa học, đƣa nền công nghiệp dầu mỏ hàng năm tăng trƣởng không ngừng và sản xuất dầu nhờn không ngừng đƣợc tăng cao về mặt chất lƣợng cũng nhƣ số lƣợng, sáng tạo thêm nhiều chủng loại mới. Trường ĐHBK Hà Nội Trần5Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải Hiện nay, để đáp ứng đƣợc nhu cầu đa dạng và ngày càng tăng trƣởng của nền kinh tế phát triển, trên thế giới đã sản xuất ra nhiều loại dầu nhờn khác nhau. Và chỉ có những chuyên gia đi sâu về từng loại dầu nhờn thì mới có thể hiểu sâu và hết đƣợc mọi chủng loại dầu nhờn hiện nay. I.2. TẦM QUAN TRỌNG CỦA DẦU NHỜN : Ngày xƣa, các bậc thiên tài đã tìm ra một nguyên lý rằng: “Khi các bề mặt được bôi trơn so với không được bôi trơn thì tính trược sẽ dễ dàng hơn và bề mặt ít nóng hơn khi làm việc”. [8-trang165] Quả thật vậy, tất cả các bộ phận máy móc lớn hay nhỏ dù có tinh chế kỹ đến thế nào thì những bề mặt của chúng vẫn không khỏi không có những chổ gồ ghề rất nhỏ mà mắt thƣờng không nhìn thấy đƣợc. Khi hai bề mặt phẳng chuyển động thì những chổ lồi lõm vô cùng bé đó cũng sẽ ngăn cản nhau, tạo ra một lực cản gọi là lực ma sát, chính lực này đã làm cho các bộ phận máy móc bị nóng lên, và khi nhiệt độ lên quá cao làm cho các mặt tinh chế chảy dính lên trên các mặt của vật bị cọ sát. Do đó, lực ma sát tăng lên và làm cho các bộ phận máy móc bị hƣ hỏng. Và có lực ma sát thì làm cho các chi tiết máy móc bị mài mòn dẫn đến độ chính xác của máy móc giảm sút, đồng thời ảnh hƣởng đến cả tính chính xác của công việc và năng suất của máy móc đồng thời lại tiêu hao năng lƣợng (vì muốn vận hành đƣợc máy móc cần phải có năng lƣợng nhƣng do có ma sát nên một phần năng lƣợng bị tiêu hao vào việc chống lại lực ma sát). Nhƣ vậy, lực ma sát trong những trƣờng hợp này là những lực ma sát có hại. Muốn giảm bớt lực ma sát này và hậu quả của nó thì nhất thiết phải có dầu mỏ bôi trơn. Khi ta tra dầu mở bôi trơn vào các bề mặt chi tiết thì các phân tử sẽ phân phối vào các chổ lồi lõm của mặt phẳng cọ sát, làm cho sự ma sát giữa các phân tử sẽ hơn rất nhiều lần lực ma sát giữa hai mặt phẳng của bề mặt chi tiết [16]. Trong đời sống hằng ngày cũng nhƣ trong công nghiệp, vấn đề ma sát luôn luôn đƣợc chúng ta đối mặt. Bởi vì, trong thực tế có nhiều ngành kinh tế chỉ sử dụng máy móc chỉ ở mức là 30% nhƣng vẫn có hao mòn máy móc. Nguyên nhân chủ yếu gây ra hao mòn cho các chi tiết máy móc là do lực ma sát. Không chỉ với những nƣớc đang phát triển nhƣ nƣớc ta mà ngay cả Trường ĐHBK Hà Nội Trần6Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải những nƣớc phát triển, tổn thất do ma sát và do mài mòn gây ra chiếm tới vài phần trăm tổng thu nhập quốc dân. Chẳng hạn nhƣ là [4]:  CHLB Đức: Thiệt hại do mài mòn và do ma sát các chi tiết hàng năm từ 32-40 tỷ DM. Trong đó ngành công nghiệp là 8,3 - 9,4 tỷ, ngành năng lƣợng là 2,67-3,2 tỷ. Ngành giao thông vận tải là 17-23 tỷ.  Canada: Tổn thất hàng năm do ma sát là lên đến hơn 5 tỷ USD Canada. Chi chí sửa chữa và bảo dƣỡng thiết bị tăng nhanh, chiếm 46% so với chi phí đầu tƣ ban đầu. Riêng trong ngành lâm nghiệp, chi phí sửa chữa gấp 3,5 chi phí ban đầu đầu tƣ.  Việt Nam: Theo ƣớc tính của các chuyên gia cơ khí thiệt hại do ma sát, mài mòn và chi phí bảo dƣỡng hàng năm lên vài triệu USD. Chính vì vậy, việc làm giảm tác động của lực ma sát luôn là mục tiêu quan trọng của các nhà sản xuất máy móc, thiết bị cũng nhƣ ngƣời sử dụng chúng. Để thực hiện điều này ngƣời ta đã dùng dầu bôi trơn. Khi hai mặt phẳng của chi tiết chuyển động thì chúng đƣợc cách ly hoàn toàn bằng một lớp màng dầu, nếu sử dụng loại dầu nhờn phù hợp với các điều kiện làm việc của máy móc thì hệ số ma sát sẽ giảm đi 100 - 1000 lần so với khi chƣa có lớp dầu ngăn cản. I.3. CHỨC NĂNG CỦA DẦU NHỜN [3]: Khi cho dầu nhờn vào động cơ ta nhận thấy rằng động cơ hoạt động êm hơn, máy ít nóng hơn, lâu mài mòn hơn... vậy dầu nhờn có chức năng nhƣ thế nào??? Chức năng dầu nhờn nhƣ sau: I.3.1. Làm giảm ma sát, chống mài mòn và chống xƣớc: Đây là mục đích chính của dầu nhờn, bởi vì khi máy móc làm việc thì các bộ phận máy móc có các bề mặt chi tiết cọ sát nhau sinh ra sức cản làm cho máy móc hƣ mòn. Với sự có mặt của dầu nhờn thì hai bề mặt tiếp xúc nhau đƣợc tách ra chỉ còn ma sát nội tại của dầu nhờn, ma sát này nhỏ hơn rất nhiều so với ma sát giữa hai bề mặt tiếp xúc của chỉ tiết máy. Do đó, ma sát giảm đi đáng kể, dẫn đến độ mài mòn giảm và các bề mặt tiếp xúc đƣợc bảo vệ khỏi bị xƣớc. Nhƣ vậy, dầu nhờn trong động cơ có tác dụng làm cho máy trơn giảm đi sự cọ sát, giảm bớt sự mài mòn, bị xƣớc của máy giúp máy hoạt động êm hơn và đảm bảo cho máy móc làm việc có công suất tối đa. Trường ĐHBK Hà Nội Trần7Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải I.3.2. Tác dụng làm mát máy: Một tác dụng quan trọng nửa của dầu nhờn là làm mát máy và chống lại sự quá nhiệt ở các chi tiết. Khi động cơ làm việc thì nhiên liệu cháy và sinh nhiệt, một phần nhiệt năng sinh ra thì biến thành công, một phần nhiệt năng còn lại cần phải đƣa ra ngoài, hơn nữa ở bề mặt cọ sát giữa hai chi tiết vẫn sinh ra nhiệt, những phần nhiệt này cần phải đƣa ra ngoài để tránh sự hƣ hỏng máy móc. Ngƣời ta dùng dầu nhờn ngoài tác dụng bôi trơn giảm ma sát thì dầu nhờn phải thu hút nhiệt năng và truyền ra nƣớc làm nguội. Dầu nhờn đổ vào trong máy luôn luôn đƣa vào tất cả các bộ phận của máy móc và lƣu động tuần hoàn trong máy. Cho nên khi độ nhớt của dầu nhờn mà còn nhỏ thì dầu lƣu động trên bề mặt chi tiết càng nhanh và nhiệt năng truyền ra càng nhiều. Trong điều kiện nhiệt độ giống nhau thì dầu nhờn có độ dính cao, thì tính lƣu động kém hơn và nhiệt năng truyền ra tƣơng đối ít. Và ngƣợc lại dầu nhờn có độ dính thấp có thể tản nhiệt tƣơng đối nhanh. I.3.3 Tác dụng làm kín, khít: Cho dù cố gắng đến mấy thì ngƣời ta cũng không thể nào khắc phục những chỗ hở trong quá trình gia công và dù cố gắng đến mấy thì con ngƣời vẫn không thể nào làm đƣợc cho bề mặt kim loại hoàn toàn nhẳn, và rồi khi hoạt động thì các bề mặt chi tiết cũng không thể nhẵn đƣợc mãi. Chính những chỗ hở này đã gây nên hiện tƣợng xì hơi ở buồng nổ của động cơ. Và ta hình dung rằng nếu trong xilanh không có dầu nhờn thì hơi thừa sẽ từ buồng nổ qua các khe hở nhỏ đƣa vào trong cacte. Khi ta cho dầu nhờn vào thì dầu nhờn sẽ lắp đầy kít những khe hở nhỏ thành màng dầu có tác dụng ngăn hơi thừa không đi qua đƣợc và đảm bảo đƣợc công suất cho động cơ. Dầu nhờn có độ bám dính cao thì tính năng làm kín sát càng cao. I.3.4. Tác dụng tẩy rửa: Khi động cơ làm việc, do sự tiếp xúc của hai bề mặt kim loại sinh ra các hạt mịn kim loại đồng thời khi máy móc hoạt động thì luôn luôn hút không khí vào, bụi cát cũng theo không khí mà vào động cơ, khi hổn hợp đốt cháy sẽ hình thành mụi than, bản thân dầu nhờn ở những nơi có nhiệt độ cao sẽ sinh ra hiện tƣợng bốc hơi, tách ly tạo thành hydrocacbya nhƣ keo... Những chất sinh ra này luôn luôn thanh trừ khỏi bề mặt cọ sát. Công việc này sẽ do dầu Trường ĐHBK Hà Nội Trần8Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải nhờn đảm nhiệm. Nhờ vào trạng thái chảy lỏng dầu đƣợc lƣu chuyển qua các bề mặt chi tiết và cuốn theo các tạp chất có hại nêu trên và đƣa cào cacte dầu, rồi từ cacte đƣa vào bầu lọc, dầu nhờn qua bầu lọc đƣợc biến thành dầu sạch còn các chất cặn bẩn thì ở lại trong bầu lọc. I.3.5. Bảo vệ bề mặt kim loại: Bề mặt chi tiết, máy móc khi làm việc thƣờng tiếp xúc với oxy, hơi nƣớc làm cho kim loại bị ăn mòn. Nhờ dầu nhờn tạo thành màng mỏng phủ kín lên bề mặt kim loại nên ngăn cách đƣợc kim loại với tác nhân gây ăn mòn, nhờ vậy mà bảo vệ bề mặt kim loại khỏi bị ăn mòn. Dầu nhờn còn đƣợc dùng để bảo quản dụng cụ kim loại trong bảo quản và vận chuyển để chống han rỉ. Với những chức năng ƣu việt vừa nêu trên thì dầu nhờn ngày càng khẳng định rõ vai trò vô cùng quan trọng của mình trong sự phát triển của ngành công nghiệp trên thế giới. I.4. CÁC TÍNH CHẤT SỬ DỤNG CỦA DẦU NHỜN : Để dầu nhờn có đƣợc những chức năng vừa nêu trên thì dầu nhờn cần phải có những tính chất sau: I.4.1. Tính chất bôi trơn làm giảm ma sát:[1, 8] Khi một vật chuyển động lên một vật khác thì xuất hiện lực ma sát. Chính lực ma sát này cản trở chuyển động của các chi tiết đó. Để giảm đi sự cản trở này ngƣời ta dùng dầu nhờn có tính bôi trơn tốt, tức là khả năng chảy loãng ra trên bề mặt các chi tiết. Tính chất phức tạp này gọi là tính chất bôi trơn của dầu nhờn [8-trang170]. Theo nguyên lý bôi trơn [8], thì khi dầu đƣợc đặt vào giữa hai bề mặt tiếp xúc nhau, chúng sẽ chảy loang và bám chắc vào bề mặt tạo nên một màng dầu rất mỏng đủ sức tách riêng hai bề mặt tiếp xúc nhau. Khi hai bề mặt này chuyển động chỉ có các phân tử trong lớp dầu tiếp xúc trƣợt lên nhau tạo nên ma sát chống lại lực tác dụng gọi là lực ma sát nội (hay ma sát lỏng của dầu nhờn). Nhờ thế làm giảm ma sát của các chi tiết hoạt động trong động cơ máy móc. Đặc trƣng cho ma sát nội là độ nhớt, vì vậy việc nghiên cứu đến tính chất sử dụng dầu nhờn phải bắt đầu từ độ nhớt và đây cũng là yêu cầu cơ bản nhất đối với dầu nhờn . Trường ĐHBK Hà Nội Trần9Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải Độ nhớt của dầu nhờn, đặc biệt là dầu nhờn động cơ là rất quan trọng ở nhiều khía cạnh. Nó có ảnh hƣởng đến độ kín khít, tổn hao công ma sát, khả năng chống mài mòn, và khả năng tạo cặn. Do vậy, trong các động cơ chuyển động khứ hồi, độ nhớt của dầu có tác động chính đến lƣợng tiêu hao nhiên liệu, khả năng tiết kiệm dầu, và hoạt động chung của cả động cơ. Khi sử dụng dầu nhờn, thì cần phải chọn loại dầu nhờn có độ nhớt thích hợp với môi trƣờng sử dụng. Khi sử dụng dầu nhờn có độ nhớt không phù hợp sẽ gây ra những tác hại nhƣ sau:  Nếu độ nhớt quá lớn: Trở lực do ma sát nội tăng, động cơ phải tiêu tốn năng lƣợng lớn để duy trì hoạt động bình thƣờng làm cho công suất của động cơ bị giảm. Độ nhớt cao làm cho động cơ khởi động khó khăn, dầu khó lƣu thông vào các bề mặt ma sát tạo ma sát bán khô, gây mài mòn nhanh chóng. Dầu có độ nhớt lớn lƣu chuyển trong đƣờng ống khó khăn và khả năng làm mát kém.  Nếu độ nhớt quá bé: Dầu có độ nhớt nhỏ dễ bị đẫy ra khỏi bề mặt ma sát do không chịu đƣợc tải trọng, dễ dẫn đến ma sát giới hạn, gây mài mòn. Dầu có độ nhớt nhỏ làm cho khả năng bám dính kém không có khả năng che kín. Đặc biệt đối với những bề mặt ma sát đã dơ, mòn, dầu không lấp đƣợc các khe hở dẫn đến bị dò lọt khí cháy, nhiên liệu. Tăng lƣợng tiêu hao dầu nhờn do khả năng bay hơi cao. I.4.2 Tính lƣu động: Dầu nhờn, khi họat động trong môi trƣờng nhiệt độ thấp thì nhất thiết phải có đƣợc tính lƣu động phù hợp để dầu nhờn có thể di chuyển từ nơi này sang nơi khác, chẳng hạn nhƣ dầu nhờn động cơ thì duy chuyển từ thùng chứa sang cacte và chảy ngay đƣợc vào bơm khi động cơ khởi động. Trong trƣờng hợp này, nhiệt độ đông đặc của dầu nhờn không phải là một chỉ tiêu tin cậy để cho biết là liệu dầu này có thể chảy đƣợc vào bơm dầu hay không mà cần phải tiến hành thử nghiệm trực tiếp trên các thiết bị mô phỏng sự khởi động nguội và thiết bị thử nhiệt độ giới hạn của bơm. Tuy nhiên trong điều kiện khí hậu Việt Nam thì tính chất này không quan trọng lắm. Trường ĐHBK Hà Nội Trần10Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải I.4.3 Tính ổn định chống oxi hóa: Tính chất này rất đáng đƣợc lƣu tâm vì các sản phẩm dầu nhờn do bị oxi hóa nên sinh ra các chất tạo cặn, tăng cƣờng ăn mòn các ổ đỡ kim loại, hợp kim Pb/Cu. Hơn nữa, các sản phẩm của quá trình oxi hóa xuất hiện làm cho dầu nhờn thay đổi màu và thay đổi một số tính chất hóa lý của dầu nhờn nhƣ: không khí sẽ làm khuấy trộn dầu trong cacte (đối với dầu nhờn động cơ), độ axit tăng lên, độ nhớt tăng lên, màu của dầu nhờn tối đi, trong dầu nhờn xuất hiện các chất lắng ở dạng nhủ v.v... Đây là nguyên nhân chính làm cho các chi tiết máy móc, động cơ và hệ thống bôi trơn bị bẩn do các lớp cặn cacbon. Khi động cơ làm việc ở nhiệt độ cao là điều kiện cho quá trình oxi hóa xảy ra mạnh. Ngoài ra, còn một vài yếu tố khác cũng làm cho dầu nhờn bị oxi hóa là: - Lƣợng dầu chứa đƣợc trong cacte ít. - Thời gian thay dầu lâu. - Công suất ra của động cơ rất cao... Do vậy, khả năng chống oxi hóa là một yêu cầu quan trọng đối với dầu nhờn, đặc biệt là dầu nhờn động cơ đốt trong. Khả năng chống oxi hóa của dầu nhờn thƣờng đƣợc tăng cƣờng bằng cách cho thêm vào dầu các loại phụ gia chống oxi hóa. I.4.4. Tính phân tán, tẩy rửa: Trong quá trình làm việc, các loại cặn cơ học sinh ra luôn là mối hiểm họa đối với các thiết bị các thiết bị máy móc đặc biệt là các động cơ đốt trong, chúng là bụi, muội than, và các mạt kim loại. Các cặn này có thể bám trên bề mặt cần bôi trơn làm tăng ma sát giữa các bề mặt và là nguyên nhân gây nên hiện tƣợng mài mòn mạnh. Không những thế, mà lƣợng nhiệt do ma sát gây ra có thể gây quá nhiệt cục bộ dẫn đến động cơ hoạt động thiếu chính xác, hiệu suất cũng giảm. Để chống lại những hiện tƣợng vừa nêu trên thì ngƣời ta cho vào dầu nhờn các chất phụ gia tẩy rửa và phân tán phù hợp. Các phụ gia này ngăn ngừa khả năng tạo cặn và duy trì hoạt động của động cơ. Trường ĐHBK Hà Nội Trần11Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải Các phụ gia tẩy rửa có chức năng giữ cho bên trong động cơ đƣợc sạch sẽ, còn các phụ gia phân tán giữ cho các cặn cứng ở dạng keo, ngăn không cho chúng tạo thành cặn vecni, cặn lắc hay cặn bùn. Hơn nữa, các phụ gia này còn có khả năng trung hòa, có trị số kiềm tổng TBN đạt tới 50 - 70, để trung hòa các sản phẩm axit trong quá trình cháy nhiên liệu. I.4.5 Khả năng chống gỉ và ăn mòn: Dầu nhờn nói chung và dầu nhờn động cơ nói riêng thì cần phải có một số khả năng sau đây: - Ngăn ngừa hiện tƣợng gỉ và ăn mòn, do nƣớc ngƣng tụ và các sản phẩm cháy ở nhiệt độ thấp cũng nhƣ chế dộ hoạt động không liên tục gây ra. - Chống lại mài mòn do các sản phẩm axit trong quá trình cháy gây ra. - Bảo vệ các ổ đỡ hợp kim đồng - chì khỏi sự ăn mòn do các sản phẩm oxi hóa dầu gây ra. Chỉ cần thiếu một trong các yếu tố trên cũng gây ra sự ăn mòn trong các chi tiết máy móc động cơ, thiết bị. Do đó, các loại dầu nhờn cần phải đƣợc pha chế bảo đảm tốt mọi tính năng chống mài mòn, ăn mòn. Đặc biệt trong các trƣờng hợp dầu nhờn động cơ xăng, khả năng chống ăn mòn - nhất là ăn mòn ổ đồng- chì và chống gỉ do nƣớc ngƣng tụ và các sản phẩm không cháy đƣợc hoặc không cháy hết trong nhiên liệu gây ra là hết sức quan trọng. Dầu sử dụng cho động cơ điezel phải có khả năng chống lại sự ăn mòn các ổ đỡ hợp kim do các axit và các sản phẩm cháy gây ra. Trong trƣờng hợp này thì các chức năng chống ăn mòn gắn liền với độ kiềm các phụ gia tẩy rửa. I.4.6. Khả năng chống lại sự tạo muội than, tạo cặn: Trong buồng đốt của động cơ, nhiệt độ tăng lên rất cao và mọi hợp chất hữu cơ đều có thể rất dễ bị cháy, nhƣng thƣờng thì động cơ không đủ thời gian (quá trình xảy ra trong khoảng thời gian 1% giây) và không đủ oxi để cháy hoàn toàn nhiên liệu và dầu lọt vào buồng đốt luôn có điều kiện tạo thành mồ hóng, các hạt cốc, các sản phẩm chƣa cháy hết. Việc tạo thành muội than trên các chi tiết động cơ bắt đầu từ việc hình thành lớp màng keo trên các chi tiết đó. Trong động cơ khi làm việc thì những phân tử dầu mới, mồ hóng và các hạt cốc không ngừng rơi vào màng keo. Sự Trường ĐHBK Hà Nội Trần12Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải thay đổi đáng kể do màng dầu bị các sản phẩm cháy làm bẩn dẫn đến tạo thành lớp than rắn trên bề mặt kim loại gọi là muội than. Bề dày của lớp muội than không ngừng tăng lên và chỉ tăng lên đến một độ dày nhất định vì khi bề dày lớp muội than tăng thì mép trên của nó sẽ gần vùng nhiệt độ cao hơn và do bị nóng nhiều hơn, những phân tử dầu mới sẽ gây ra sự thay đổi cũng nhiều hơn và cũng không có khả năng bám chắc trên bề mặt muội. Đến một lúc nào đó lớp muội không tăng lên đƣợc nửa và sẽ xuất hiện thế cân bằng cho tới khi do một số nguyên nhân nào đó mà vùng nhiệt độ cao hoặc sẽ không tiến đến gần sát bề mặt lớp muội hoặc không tách ra xa bề mặt đó. Việc tạo muội trong buồng đốt làm giảm hoạt động lâu bền của động cơ, tăng chi phí sử dụng do những nguyên nhân sau: - Nhiệt độ các chi tiết phủ muội than tăng lên và khi lƣợng muội than tăng lên thì thể tích buồng đốt bị thu hẹp, làm tăng tỷ lệ nén của động cơ, khả năng trao đổi nhiêt kém đi sẽ tạo điều kiện xảy ra cháy kích nổ. - Khi có muội than trên các chi tiết buồng đốt sẽ hạn chế lƣợng hổn hợp nhiên liệu đi vào động cơ làm giảm công suất động cơ. - Muội than có thể phá vỡ quá trình đốt cháy bình thƣờng nhiên liệu trong bộ chế hòa khí động cơ, các hạt muối bị đốt cháy đỏ lên buồng đốt sẽ có thể là nguyên nhân làm nguyên liệu cháy sớm. - Muội đóng ở đế supap sẽ làm supap khó đóng, làm cháy supap. - Muội than ở bugi đánh lửa sẽ làm cho nó không đánh lửa đƣợc. - Các hạt muội than từ buồng đốt rơi xuống đáy cacte dầu sẽ làm nóng vòng găng, tăng độ mài mòn các chi tiết làm việc và các chất lắng đọng khác nhau trên các chi tiết động cơ cũng nhƣ trong hệ thống bôi trơn. Nhƣ vậy, muội than rất có ý nghĩa quan trọng đối với dầu nhờn, chúng gây ra rất nhiều tác hại. Khi dầu nhờn có chất lƣợng tốt thì trong quá trình sử dụng sẽ không có hoặc ít có muội than hình thành trên bề mặt các chi tiết. Do đó, dầu nhờn cần phải có tính chống lại sự tạo thành muội than. Ngoài sự tạo muội than của dầu nhờn thì chúng còn có khả năng tạo cặn. Việc tạo cặn của dầu nhờn cũng gây ra rất nhiều tác hại cho động cơ nhƣ là: làm tắc các rãnh dầu, đƣờng dầu và các bầu lọc, làm cho các dầu mới bị Trường ĐHBK Hà Nội Trần13Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải giảm phẩm chất, cặn có thể quánh và rắn lại đến mức không thể dùng phƣơng pháp cơ học để làm sạch... do vậy dầu nhờn phải có tính chống lại sự tạo cặn. Chƣơng II: CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƢỢNG CỦA DẦU NHỜN VÀ CÁCH XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU ĐÓ Mỗi sản phẩm dầu nhờn lƣu hành trên thị trƣờng đều phải đạt một số chỉ tiêu nhất định và dựa vào những chỉ tiêu này làm cơ sở cho việc đánh giá chất lƣợng của các sản phẩm dầu nhờn. Việc phân tích và đánh giá chất lƣợng các sản phẩm dầu nhờn thông qua các chỉ tiêu là điều rất quan trọng, nó giúp cho chúng ta có thể có đƣợc đầy đủ những thông tin cần thiết và chính xác của các loại dầu nhờn khác nhau cho phép chúng ta lựa chọn dầu nhờn phù hợp cho từng mục đích sử dụng. II.1 TRỊ SỐ AXIT VÀ KIỀM: Trị số axit và kiềm có liên quan đến tới trị số trung hòa, dùng để xác định độ axit và độ kiềm của dầu nhờn (trị số trung hòa là tên gọi chung cho trị số axit tổng và trị số kiềm tổng).  Chỉ số kiềm mạnh TBN (Total Base Number): là lƣợng axit đã đƣợc tính chuyển ra số mg KOH tƣơng ứng, cần thiết để trung hòa lƣợng kiềm có trong 1g mẫu và đƣợc xác định theo phƣơng pháp ASTM-D.2896 .  Chỉ số axit mạnh TAN (Total Acid Number): là số mg KOH cần thiết để trung hòa lƣợng axit có trong 1g mẫu và đƣợc xác định theo phƣơng pháp ASTM-D.664. [8-trang 186]. Các chất mang tính axit có mặt trong dầu nhờn là: axit vô cơ, axit hữu cơ, este, keo, nhựa và các chất phụ gia... Các chất mang tính kiềm có mặt trong dầu nhờn là: các phụ gia tẩy rửa, muối kim loại... Sự có mặt của axit trong dầu nhờn gây ra những tác hại nhƣ sau: khi có nhiệt độ cao thì chúng gây ăn mòn các chi tiết kim loại của máy móc, động cơ và ống dẫn, làm giảm tính ổn định chống oxi hóa của dầu. Ngoài ra, chúng còn là những chất có hại cho chất lƣợng của dầu. Chính vì thế mà cần phải xác định hàm lƣợng axit có trong dầu nhờn để tránh trƣờng hợp hàm lƣợng của chúng quá giới hạn cho phép có trong dầu nhờn . Có 3 phƣơng pháp dùng để xác định trị số trung hòa, đó là: [1]: Trường ĐHBK Hà Nội Trần14Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải  Phƣơng pháp I: ASTM-D.974 (xác định trị số axit và kiềm bằng phƣơng pháp chuẩn độ có dùng chất chỉ thị màu) đây là phƣơng pháp chủ yếu thích hợp với các loại dầu màu sáng.  Phƣơng pháp II: ASTM-D.664 (xác định trị số axit của các sản phẩm dầu mỏ bằng phƣơng pháp chuẩn độ điện thế) phƣơng pháp này đƣợc dùng cho các sản phẩm tối màu.  Phƣơng pháp III: ASTM-D.2896 (xác định trị số kiềm của các sản phẩm dầu mỏ bằng phƣơng pháp chuẩn độ điện thế dùng axit Percloric) phƣơng pháp này đƣợc dùng để xác định các hợp chất kiềm có trong các sản phẩm dầu mỏ. Những phƣơng pháp ASTM-D.664 và phƣơng pháp ASTM-D.974 là thích hợp cho việc xác định chỉ số kiềm tổng TBN và chỉ số axit mạnh TAN. Phép xác định chỉ số axit và kiềm bằng phƣơng pháp chuẩn độ dùng chỉ thị màu là phép xác định các hợp chất axit hay kiềm có trong dầu bôi trơn với điều kiện là loại dầu bôi trơn này tan hoàn toàn hoặc gần nhƣ tan hoàn toàn trong dung môi Toluen và alkol izo-propylic. Nó dùng để xác định lƣợng kiềm hay axit cần thiết để trung hòa các thành phần axit hay kiềm có trong bất kì loại dầu mỡ mới hay loại đã dùng rồi, trừ dầu động cơ đặc biệt là dầu điezen. Hiện nay, có rất nhiều loại phụ gia sử dụng nhằm nâng cao phẫm chất dầu bôi trơn và tùy thuộc vào thành phần của phụ gia mà dầu cho vào có tính axit hay kiềm. Trong một số trƣờng hợp có cả axit yếu và kiềm yếu, khi tan vào trong dầu chúng không tác dụng với nhau mà chúng tác dụng với cả hai loại axit mạnh và kiềm mạnh dùng để chuẩn độ cho cả hai trị số là axit và kiềm. Cũng có những loại phụ gia khác có khả năng tham gia phản ứng trao đổi ion với kiềm, cho nên trong quá trình trung hòa làm sai lệch các giá trị của phép xác định. Những hiệu ứng của phụ gia đã che lấp mất sự thay đổi độ axit của dầu có chứa chất phụ gia. Rất nhiều phụ gia hiện đang sử dụng cho dầu động cơ có chứa các hợp chất kiềm nhằm trung hòa các sản phẩm axit của quá trình cháy, lƣợng tiêu tốn ở thành phần kiềm này là một chỉ số về tuổi thọ sử dụng của dầu. Phép đo Trường ĐHBK Hà Nội Trần15Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải độ kiềm liên quan đến TBN hiện đang đƣợc áp dụng cho hầu hết động cơ, đặc biệt là động cơ điezen. Chỉ số axit tổng của dầu nhờn thải là một đại lƣợng đánh giá mức độ biến chất của dầu do quá trình oxi hóa. Đối với hầu hết các loại dầu bôi trơn thì chỉ số TAN ban đầu tƣơng đối nhỏ và tăng dần trong quá trình sử dụng, điều đó phản ánh đúng sự mất dần chất chống oxi hóa. Tuy nhiên không nên sử dụng chỉ số trung hòa nhƣ là một tiêu chuẩn duy nhất để xác định độ hƣ hỏng của dầu do quá trình oxi hóa, bởi vì những chỉ tiêu khác nhƣ là độ nhớt, hàm lƣợng tro và tạp chất cơ học v.v... phải đƣợc xem xét một cách thích đáng. Trong dầu có hàm lƣợng lƣu huỳnh S cao thì dầu đó phải có TBN càng cao, thông thƣờng thì TBN = 20%S . Trong khi sử dụng nếu nhƣ TBN thay đổi khoảng 50% thì thay dầu mới và trị TAN thay đổi khoảng 1% thì thay đổi dầu mới [18-trang 96]. II.2 ĐỘ NHỚT: Nhìn chung, mọi ngƣời đều công nhận rằng độ nhớt là một tính chất quan trọng và cơ bản đối với các loại dầu bôi trơn. Độ nhớt là ma sát nội tại trong lòng chất lỏng cản trở sự chảy của chất lỏng, đƣợc sinh ra bởi áp lực cơ học giữa các hạt cấu tạo nên chất lỏng. Độ nhớt, nó là một yếu tố quan trọng quyết định trong việc tạo thành màng dầu bôi trơn ở hai điều kiện thủy động (màng dày) và bôi trơn thủy động đàn hồi (màng mỏng). Thêm vào đó độ nhớt còn có thể xác định khả năng khởi động động cơ dể dàng ở điều kiện lạnh và khả năng chịu đƣợc sự sinh nhiệt trong ổ bi, bánh răng, xylanh, nó cũng đánh giá khả năng làm kín khít của dầu cũng nhƣ mức độ tiêu hao và thất thoát [1-trang 31]. Riêng đối với dầu nhờn động cơ, đặc biệt là động cơ ô tô thì độ nhớt cũng là yếu tố ảnh hƣởng đến sự dễ dàng khởi động và tốc độ trục khuỷu. Nếu dùng dầu có độ nhớt không phù hợp, chẳng hạn nhƣ là độ nhớt quá cao so với yêu cầu thì sẽ gây ra sức cản lớn khi nhiệt độ xung quanh thấp làm giảm tốc độ động cơ và đó làm tăng lƣợng nhiên liệu tiêu hao kể cả ngay sau khi động cơ đã khởi động, ngƣợc lại khi sử dụng loại dầu nhờn có độ nhớt thấp hơn so với độ nhớt yêu cầu thì dẫn đến chống mài mòn và tăng lƣợng tiêu hao dầu [8trang 201]. Nhƣ vậy, đối với mỗi chi tiết máy điều cơ bản đầu tiên là phải Trường ĐHBK Hà Nội Trần16Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải dùng đầu có độ nhớt thích hợp với những điều kiện vận hành máy móc khác nhau. Khi sử dụng các phƣơng tiện tải trọng nặng thì sử dụng loại dầu bôi trơn có độ nhớt cao. Ngƣợc lại, những phƣơng tiện nhẹ, tốc độ cao thì dùng dầu có độ nhớt thấp. Độ nhớt cũng là một chỉ tiêu quan trọng trong việc theo dõi dầu trong suốt quá trình sử dụng. Nếu biểu hiện độ nhớt tăng lên thì là dấu hiệu của dầu bị oxi hóa còn nếu là độ nhớt giảm thì có thể là do nguyên liệu lẫn vào hoặc là do các tạp chất khác lẫn vào [1]. Thông thƣờng sử dụng 3 loại độ nhớt sau: độ nhớt động học, độ nhớt động lực, độ nhớt quy ƣớc [15-trang 16]. II.2.1 Độ nhớt động lực (kí hiệu là  hoặc là  ): là lực cản tác động lên chất lỏng khi có hai lớp chất lỏng chuyển động tƣơng đối nhau trong khoảng cách 1cm, diện tích 1cm2, dƣới tác động của một lực là 1din, vận tốc chuyển động 1cm/giây [17- trang16]. Đơn vị độ nhớt động lực thông thƣờng là Pa.s. Theo Newton: độ nhớt động lực là chính là số đo khả năng chống lại sự chảy của dầu nhờn đƣợc xác định bằng tỷ số giữa ứng xuất trƣợt  và tốc độ trƣợt S theo phƣơng trình nhƣ sau:    s Trong đó: Ứng suất trƣợt  là lực trƣợt trên một đơn vị diện tích vuông góc với phƣơng thẳng đứng (Pa). Tốc độ trƣợt S là sự chêng lệch tốc độ trên một đơn vị khoảng cách theo phƣơng thẳng đứng (gy). Theo hệ đơn vị SI : độ nhớt đƣợc định nghĩa là lực tiếp tuyến trên một đơn vị diện tích (N/m2) cần dùng trong quá trình chuyển động tƣơng đối (m/s) giữa hai mặt phẳng nằm ngang đƣợc ngăn cách nhau bởi một lớp dầu dày 1mm, đó đƣợc gọi là độ nhớt động lực, tính bằng pascal giây (Pas). Theo hệ đơn vị CGS: độ nhớt động lực lại tính bằng poazơ P (dyn.s/cm2) 1Pas = 10P và 1P =1g/1cm.s Công thức tính độ nhớt động lực nhƣ sau:     t Trong đó: -  là mật độ dầu ở cùng nhiệt độ đo trong thời gian chảy t, g/cm3 Trường ĐHBK Hà Nội Trần17Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN Đồ Án Tốt Nghiệp - Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải t là thời gian chảy, s  là độ nhớt động lực tính bằng cP hay mPas. II.2.2 Độ nhớt động học (kí hiệu là  ): Là tỷ số giữa độ nhớt động lực và mật độ của chất lỏng. Nó là số đo lực cản chảy của một chất lỏng dƣới tác dụng của trọng lực [17-trang 16]. Nguyên tắc xác định độ nhớt động học là đo thời gian (tính bằng giây) của một thể tích xác định của chất lỏng chảy qua mao quản của nhớt kế chuẩn, dƣới tác dụng của trọng lực ở nhiệt độ xác định. Độ nhớt động học là tích số giữa hằng số nhớt kế và thời gian chảy của dầu. Hằng số nhớt kế thu đƣợc bằng cách chuẩn trực tiếp với các chất chuẩn đã biết trƣớc độ nhớt hoặc từng bậc với nƣớc cất. Nƣớc cất có độ nhớt chuẩn ở 0oC là 1,79 cP và ở 20oC là 1,002 cP.[17] Trong hệ số đơn vị SI: độ nhớt động học đƣợc tính bằng m2/s hay mm2/s (1mm2/s = 1cSt). Trong hệ CGS: độ nhớt động học biểu thị bằng St = cm2/s nhƣng trong thực tế thƣờng dùng đơn vị là centiStôc (cSt) : 1 cSt = 0,01 St = 1 mm2/s Độ nhớt động học tính theo công thức sau:   C t Trong đó: -  là độ nhớt động học, tính bằng cSt hay mm2/s. - C là hằng số của nhớt kế, mm2/s2. - t là thời gian chảy, s. II.2.3. Độ nhớt quy ƣớc: Độ nhớt quy ƣớc là tỷ số giữa thời gian chảy qua nhớt kế (tính bằng giây) của 200 ml sản phẩm dầu cần thử nghiệm ở nhiệt độ cần thiết, và thời gian chảy của 200 ml nƣớc cất ở 20oC. Giá trị của tỷ số này biểu thị thành dộ nhớt quy ƣớc Engle (0E). Nhớt kế Engle đƣợc dùng để đo độ nhớt qui ƣớc. Nguyên tắc: dựa trên cơ sở so sánh thời gian chảy của 200ml chất lỏng cần xác định với thời gian chảy của 200ml nƣớc cất ở 20oC qua nhớt kế Engle. Giữa độ nhớt quy ƣớc và độ nhớt động học có mối quan hệ thực nghiệm, nó đƣợc biểu thị bởi công thức gần đúng nhƣ sau: Trường ĐHBK Hà Nội Trần18Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải - Nếu độ nhớt động học  từ 1 đến 120 mm2/s thì: 6,31 o E - Nếu độ nhớt động học  >120 mm2/s thì:  t  7,31o E   t  7,4o E hay o E  0,0135   t Chú ý: công thức trên có thể dùng để tính chuyển độ nhớt động học thành độ nhớt quy ƣớc dùng trong thực tế. Việc tính chuyển ngƣợc lại thì không nên do việc xác định độ nhớt quy ƣớc không chính xác và chủ yếu là độ nhớt quy ƣớc là không phản ánh tính chất vật lý của chất lỏng. Nhiều phƣơng pháp và thiết bị đƣợc dùng để đo độ nhớt, nhƣng quan trọng nhất vẫn là những dụng cụ mao quản, mà trong mao quản đó thời gian chảy của dầu tỷ lệ với độ nhớt động học. Nhiều hình dạng mao quản khác đã đƣợc sử dụng, các chỉ tiêu kỹ thuật và các qui trình sử dụng của tất cả các loại nhớt kế động học mao quản làm bằng thủy tinh đƣợc dẫn ra ở ASTM-D.446. Có những phƣơng pháp xác định độ nhớt nhƣ sau [1, 8]:  ASTM-D.445: dùng để xác định độ nhớt động học của các chất lỏng có màu trong suốt và mờ đục, hay các sản phẩm dầu mỏ lỏng, đặc biệt là dầu bôi trơn, thƣờng đo ở nhiệt độ 40 và 100oC.  ASTM-D.1532: dùng để xác định độ nhớt của những chất lỏng bôi trơn hàng không ở nhiệt độ thấp và số % chuyển đổi độ nhớt sau khoảng thời gian là 3h và 72h mẫu đƣợc đặt ở nhiệt độ thấp.  ASTM-D.2893: đo độ nhớt ở nhiệt độ thấp của các chất bôi trơn hay dùng cho ôtô, dùng nhớt kế quay Brookfield.  Đồ thị sự phụ thuộc độ nhớt động học vào nhiệt độ đƣợc dẫn ra trong tiêu chuẩn D-341 (các độ nhớt - nhiệt độ dùng cho các sản phẩm dầu lỏng) là những phƣơng tiện thuận lợi để xác định chính xác độ nhớt động học của một loại dầu khoáng hay hydrocacbon lỏng ở bất kỳ nhiệt độ nào nằm trong vùng giới hạn đã cho. Các đồ thị của sự phụ thuộc độ nhớt động học vào nhiệt độ sẽ đƣợc thiết lập khi ta biết độ nhớt động học ở hai nhiệt độ khác nhau.  ASTM-D.2162: hƣớng dẫn dùng những nhớt kế mẫu và dầu có độ nhớt chuẩn để kiểm tra các nhớt kế đo hàng ngày. Trường ĐHBK Hà Nội Trần19Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN Đồ Án Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải  Thông thƣờng ngƣời ta xác định độ nhớt của dầu nhờn ở nhiệt độ là 40 và 100oC thì ngƣời ta có thể đánh giá đƣợc là loại dầu nhờn đó là tốt hay xấu, có còn đƣợc sử dụng đƣợc hay không. Ngƣời ta còn dùng độ nhớt để phân loại dầu bôi trơn nói chung và dầu nhờn động cơ nói riêng. II.3. CHỈ SỐ ĐỘ NHỚT [1, 6, 8, 15]: Độ nhớt của dầu nhờn thay đổi theo nhiệt độ, áp suất. Tuy vậy, mối tƣơng quan giữa nhiệt độ và độ nhớt gọi là tính nhớt nhiệt của dầu nhờn có ý nghĩa quan trọng hơn cả. Chỉ số nhớt kế VI (Viscosity Index) là con số ở trên thang đo qui ƣớc, là một trị số chuyên dùng để đánh giá sự thay đổi độ nhớt của dầu bôi trơn theo nhiệt độ. Chỉ số độ nhớt cao chứng tỏ là dầu đó ít thay đổi theo nhiệt độ, và ngƣợc lại. Đối với dầu bôi trơn thì khi nhiệt độ càng tăng thì độ nhớt càng giảm. Mức độ giảm độ nhớt của dầu nhờn khi nhiệt độ tăng là phụ thuộc vào thành phần hóa học của dầu nhờn. Tiêu chuẩn ASTM-D.2270 đƣa ra cách tính chỉ số độ nhớt của dầu bôi trơn và các sản phẩm tƣơng tự từ giá trị độ nhớt động học của chúng đo ở 40oC và ở 100oC. Tiêu chuẩn này đƣa ra hai cách tính, phƣơng pháp thứ nhất (A) áp dụng cho các sản phẩm có giá trị VI đến 100 còn phƣơng pháp thứ hai (B) áp dụng cho các sản phẩm có giá trị VI bằng 100 hay lớn hơn. Chỉ số VI là một giá trị bằng số đánh giá sự thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ dựa trên cơ sở so sánh khoảng thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ của hai loại dầu chọn lọc chuyên dùng, hai loại dầu này khác nhau rất lớn về VI. Loại dầu có chỉ số độ nhớt thấp thì độ nhớt của dầu thay đổi rất nhiều theo nhiệt độ (các loại dầu Naphten), ngƣợc lại các loại dầu có chỉ số độ nhớt cao thì độ nhớt của dầu ít thay đổi theo nhiệt độ (các loại dầu Parafin). Trường ĐHBK Hà Nội Trần20Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN