Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 10 ] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106

только от давления, но и от размеров капилляра, а второе применимо для ограниченного круга дисперсных систем и в специальных условиях.

Рейнер предложил оценивать аномалию вязкости отно-шением (см. углы jS и у, кривая 4, фиг. 8). Это отношение

имеет определенный физический смысл для тела, обладающего оствальдовской кривой, рейнеровской областью и в том случае, когда rjmin является остаточной вязкостью. Перечисленные условия не всегда соблюдаются, и проверка их представляет значительные, иногда непреодолимые, трудности. Тем не менее отношение -- в определенном интервале градиентов скорости, при

условии, ЧТО измерения вязкости проводятся в одном приборе, представляет значительный интерес для качественной оценки аномалии вязкости. Для этой же цели может оказаться целесо-

образным воспользоваться градиентом падения вязкости - .

В предыдущих рассуждениях мы предполагали, что ниже предела текучести пластичное тело не деформируется. Между тем у реальных тел это не соответствует действительности. В наиболее простом случае при напряжении, меньшем Os, тело деформируется по закону Гука. Такие тела будут упруго-пластичными. Их механические свойства ниже предела текучести оцениваются модулем упругости. Таким образом, для полного описания наиболее простого упруго-пластичного тела необходимы по крайней мере три параметра: модуль упругости, вязкость и предельное напряжение сдвига, определяющее переход от упругой деформации к вязкому течению.

Аномалия вязкости может иметь место не только у жидкости, но и у пластичного тела (кривая 5, фиг.8). Одно из тел этого класса получило название тела Шведова. Оно отличается от тела Бингама-Воларовича тем, что обладает двумя зшругостями: одной выше предельного напряжения сдвига, т. е. при течении, и второй ниже этой точки.

У таких тел существует два предела текучести. Первый, отвечаю-1ИЙ напряжению, при котором начинается течение, назван статическим предельным напряжением сдвига вд. Второй предел текучести обнаруживается подобно пределу текучести псевдопластичного тела путем экстраполяции прямолинейного участка кривой, отвечающего пластической вязкости, до пересечения с осью абсцисс. Напряжение, соответствующее отсеченному отрезку, получило название динамического предельного напряжения сдвига и обозначается ва (кривая 5, фиг. 8). У тела Бингама-Воларовича Os и Od совпадают, а у псевдопластичного тела есть

только Od.

Необходимо отметить существенное отличие всякого реального тела от реологического, заключающееся в том, что оно может деформироваться по различным законам в зависимости от условий.

Реологические тела собственно соответствуют не реальным телам а их состояниям и описывают реологические явления.

Для практических целей обычно нет необходимости в полном описании деформации тела. Например, если производится прокачивание высоковязкого мазута, то его упрзоость ниже предела текзести не представляет интереса, а если оценивается несущая способность битума, то его вязкость выше предела текзести не измеряется. Это очень зшрощает частное описание реальных тел и позволяет для отдельных случаев применения

Фиг. 11. Зависимость Ig 5 от Ig т для ньютоновских и аномальных жидкостей.

7 - для ньютоновской жидкости с вязкостью 0,01 пуаза; 2 - для ньютоновской жидкости с вязкостью 1000 пуаз; остальные для различных НЕ ньютоновских жидкостей.

нефтепродуктов ограничиваться одним-двумя параметрами. Следует лишь иметь в виду, что другие виды применения могут потребовать и другие параметры. Например, когда оценивается вяжущая способность битума, имеет значение не модуль 5шру-гой деформации, а параметры, характериззщие течение выше предельного напряжения сдвига.

Для решения некоторых задач реологии удобно пользоваться графиком зависимости Ig5 от Ig т. Б. А. Догадкин [35] с успехом применил этот метод для анализа деформации растворов каучука в бензоле. Для ньютоновских жидкостей зависимость \gS от Ig г линейна. Угол наклона прямой равен 45°. Возрастание вязкости смещает прямые в правую часть графика (фиг. 11). Для псевдопластичных и других не ньютоновских жидкостей зависимость IgS от Ig т нелинейна и наклоны отдельных отрезков кривой по отношению к оси абсцисс отличны от 45**.

Разработан [21] также принцип количественной характеристики реологических явлений, основанный на оценке превращений энергии при деформации. В треугольных координатах (фиг. 12) в

качестве одной оси выбрана вязкость, второй - 5шругость, третьей -релаксация. В точке А вся работа, совершаемая внешними силами, переходит в кинетическую энергию; в точке В в потенциальную энергию, что соответствует идеально упругому телу; точка С соответствует нормальной вязкой жидкости в условиях ламинарного потока. Гуково тело в рассматриваемых координатах представлено точкой на оси Л В, ньютоновская жидкость -точкой на оси АС,

Все деформации характеризуются точками внутри треугольника ЛВС. Для деформации D длина отрезка а отвечает величине кинетической энергии, длина отрезка b -потенциальной энергии, длина отрезка с -диссипированной энергии.

Энергетическое описание деформации представляет значительный теоретический интерес, но пока оно еще мало применяется в реологии нефтепродуктов. Следует ожидать, что его значение будет возрастать при дальнейшей разработке учения о вязкости и пластичности.

£

Вязкость

Фиг. 12. Реологическая характеристика деформации в треугольных координатах видов энергии.

а - кинетическая энергия; Ъ - потенциальная энергия; с - рассеянная (диссипированная) энергия о + b + с = 1.

§ 3. Зависимость деформации от времени. Тиксотропия, тиксолабильность» реопексия и дилатенция

У реальных тел не существует мгновенных деформаций. Установление равновесия между внешними и внутренними силами занимает некоторое, иногда большое, время. В литературе пользуются термином «мгновенные деформации», но это лишь означает, чю они занимают весьма малое время. Из максвелловского уравнения релаксации (I, 14) вытекает, что время является не менее существенным фактором деформации, чем величина напряжения. Исследование кинетики деформации имеет большое значение. Представляет интерес рассмотреть следзщие три элемента временной зависимости деформаций: влияние времени действия нагрузки, изменение тела во времени после снятия нагрузки и влияние скорости нагружения.

п. А. Ребиндер понятие «мгновенные деформации» берет в кавычки, чем удачно подчеркивается его относительное значение.