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

I I I.J

I I i t

соответствовать началу течения тела. Скорость течения зависит от вязкости жидкости, протекающей через отверстия поршня. При

течении часть деформа- ции является зшругой,

так как она заключается в растягивании пружины межцу ползуном и поршнем. После разгрузки деформация частично обратима (пружины), но значительная ее часть остаточна (положение ползуна).

Метод моделирования дает качественное или полуколичественное описание деформации, но для многих практических целей он отвечает своему назначению, особенно в сочетании с точным измерением отдельных параметров, имеющих непосредственное значение для применения материала. 3. Изменение сопротивления деформации под влиянием деформирующей силы. У многих дисперсных систем нагрузка не только производит деформацию, но и изменяет сопротивление д ефо рма ции. На фиг. 16 показаны результаты измерения кажущейся вязкости 4%-ного раствора парафина в машинном масле СУ. Измерения проводились в U-образном капиллярном вискозиметре нашей модификации с горизонтальным капилляром (см. главу П1). Прибор позволяет перепускать жидкость из одного колена в другое при постоянной разности давлений (в данном опыте 25 см вод. ст.) и измерять вязкость во время каждого перепуска-

Фиг. 15. Модели реологических свойств и реологических тел.

а - идеальная пружина, имитирующая упругость; б просверленный поршень в вязкой жидкости, имитирующий вязкость; в - ползун» представляющий предельное напряжение сдвига; г - максвел-ловская жидкость; д - шведово пластичное тело;

е - кельвиново твердое тело.

Фиг. 16. Падение вязкости 4%-ного раствора парафина в машинном масле СУ во время течения в капиллярном вискозиметре при постоянной разности давления. На оси абсцисс повторные измерения, / = 25°.

ния. Полученные данные пока-

зьшают, что кажущаяся вязкость значительно уменьшается во время течения.

Г. В. Виноградов наблюдал увеличение модуля сдвига солидолов под действием деформации (фиг. 17).

Различные изменения сопротивления деформации (изменения вязкости, модуля упругости, предельного напряжения сдвига)

О, 500 то Ш 2000 2500 Ш1 3500-t,cek

Фиг. 17. Фотограмма, иллюстрирующая увеличение модуля сдвига солидола под действием деформации (из работы Г. В. Виноградова и К. И. Климова [38]).

А - нагрузка снята; О - нагрузка приложена.

могут быть разбиты на четыре типа, представленных на фиг. 18, где по оси ординат отложено сопротивление деформации F, а по оси абсцисс -время /.

В рассматриваемых системах F обычно самопооизвольно ме-

няется. Этот процесс является cj систем и возникающих вследствие этого изменений их свойств. Старение может привести как к росту F, так и к его падению. Кривая 1 изображает первый случай. Он встречается чаще второго.

Если в момент приложить деформирующз/оо силу, то может оказаться, что она не окажет влияния на сопротивление деформации. Дисперсные системы, в которых нагрузка не влияет на сопротивление деформации, называются тиксостабильными.

Возможно и снижение F, которое будет продолжаться в течение времени действия нагрузки -или до того, как будет достигнуто минимальное значение F, присущее системе. После снятия нагрузки в момент многие дисперсные системы самопроизвольно (без нагревания или каких-либо иных внешних воздействий) восстанавливают первоначальное сопротивление деформации. Такие системы получили название тиксотропных (кривая 2). Время /2-3» в течение которого достигается первоначальное значение сопротивления деформации, называют временем тиксо-тропного восстановления сопротивления деформации (в частности, вязкости или предельного напряжения сдвига).

Фиг. 18. Типы зависимости сопротивления Деформации от времени

действия нагрузки.

Другие дисперсные системы самопроизвольно не восстанавливают своего сопротивления деформации или восстанавливают его настолько медленно, что этим явлением можно пренебречь. Они названы тиксолабильными системами (кривая J). Наконец в некоторых телах внешние силы вызывают увеличение сопротивления деформации (кривая 4). Автор вместе с Е. А. Смолиной [31] наблюдал более быстрый рост вязкости масел при низких температурах при медленном течении, чем в спокойном состоянии (табл. 1). Это явление можно назвать реопексией.

Термины гиксостабильность, тиксотропия, тиксолабильность и реопексия заимствованы из коллоидной химии. Все эти свойства впервые наблюдались у коллоидных растворов и суспензий. Аналогичные явления имеют место в металлах и других технических твердых телах. Например, существует много общего между Зшрочнением металлов при деформации и реопексией или между так называемым гистерезисом механических свойств и тиксо-тропией. Однако представляется более правильным в области реологии нефтепродуктов сохранить коллоидно-химическую терминологию. По своим механическим свойствам нефтепродукты значительно ближе к гелям, золям и суспензиям, чем к твердым телам, а некоторые из них являются типичными дисперсными системами.

Тиксотропия впервые наблюдалась у гидрофобных гелей [44]. При встряхивании или других механических воздействиях такие гели разжижались. После пребывания в покое полученные золи самопроизвольно вновь превращались в гели. Время превращения этих золей в гели называется временем тиксотропного застудневания. В дальнейшем было показано, что кажущаяся вязкость псевдопластичных тел также может быть тиксотропной [43]. П. А. Ребиндер [46, 47] и Д. С. Великовский изучали тиксотро-пию, измеряя предельное напряжение сдвига.

Тиксотропия обнаружена у многих пластичных и псевдопластичных нефтепродуктов. Иногда отождествляют аномалию вязкости с тиксотропией, что в общем виде неправильно. Существенным признаком тиксотропии является обратимость сопротивления деформации. Именно по этому признаку тиксотропия отличается от тиксолабильности. С точки зрения применения нефтепродуктов представляет интерес не только разжижаемость смазок и масел при низких температурах, но и их способность восстанавливать свою консистенцию.

Первые попытки оценить тиксотропию сводились к измерению времени тиксотропного застывания или восстановления вязкости. В дальнейшем было показано, что это время зависит не только от свойств дисперсной системы, но и от разжижающего механического воздействия. К. Ф. Жигач с сотрудниками [48] разработал интересный метод изучения тиксотропии, в котором показатели тиксотропии связаны с величиной механического воздействия.

М. П. Воларович и В. Л. Вальдман [49, 50], а также Грин и Вельтман [51] характеризуют тиксотропию пло1цадью или шири-