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

Точность определения вязкости при положительных температурах во вторичных вискозиметрах, в которых истечение жидкости осуществляется без дополнительного давления, равна 0,5% и меньше измеряемой величины. Во вторичных вискозиметрах с дополнительным давлением она снижается до 1-2%. При низких температурах точность измерений вязкости уменьшается обычно до 2% и больше. Измерение вязкости маловязких жидкостей может проводиться с большей точностью, чем высоковязких.

4. Капиллярные вискозиметры постоянного расхода. Единственным видом капиллярных вискозиметров, в которых успешно могут исследоваться в широком интервале напряжений вязкостные свойства упруго-пластичных нефте-

Фиг. 42. Вискозиметр постоянного расхода В. Г. Виноградова и В. П. Павлова для определения вязкости консистентных смазок.

г - вал чзрвячного рэдуктора; 2 - червячный редуктор; 5 - корпус пресса; 4 - упорный подшипник; 5 - гайка; б - палец, предотвращающийпроворачивание плунжера; 7, 8, 75, 27 и J7 - вентили; Р и 77 - трубки; 70 и 25-манометры ; 72 - обмотка Электропечи; 73, 79 и 29 - асбестовая вата; 74 и 20 - стенки термостата; 16 - тройник) 77 - запорный кран; 78 - мешалка; 27 - гайка; 22 - вискозиметрическая бомба; 23 - полость бомбы, заполненная гидравлической жидкостью; 24 - плавающий поршень; 26 - полость бомбы, заполненная смазкой; 28 - асбест; 30 - стальная стойка; 31 - полость в капиллярной насадке Для гидравлической жидкости; 32 - прокладка; 33 - капиллярная насадка; 34 - стакан-приемник для смазки; 3S - гайка, крепящая бомбу в термостате; 36 - текстолитовыг плиты; 38 - плунжер; 39 - цилиндр гидравлического пресса.

продуктов, являются вискозиметры постоянного расхода. Приборы такого типа для исследования пластичных тел впервые были применены Н. С. Кур-наковым и С. Ф. Жемчужным [12].

Д. С. Великовский [44] предложил вискозиметр постоянного расхода для смазочных масел при низких температурах. В этом приборе (см. фиг. 39) масло закачивается в резервуар 7, где оно принимает температуру термостата 2, и оттуда попадает в дополнительный резервуар 3, представляющий собой толстостенную металлическую коробку с капилляром 4. Масло протекает через капилляр с постоянной скоростью под давлением до 10 am. Давление измеряется ртутным манометром или манометром Бурдона 5. К манометру давление передается с помощью ртутной подушки, расположенной на дне резервуара 3.

г. в. Виноградов и В. П. Павлов [18] построили интересный капиллярный вискозиметр постоянного расхода для исследования консистентных смазок. Г. В. Виноградов и его сотрудники выявили, подробно изучили и устранили основные источники ошибок этого прибора. В современном состоянии вискозиметр обеспечивает колебания повторных измерений в пределах, не превышающих 10-15%, что для таких материалов, как консистентные смазки, является достаточно точным.

Прибор (фиг. 42) состоит из вискозиметрической бомбы 22 с капиллярной насадкой 33, через которую вытекает смазка. Бомба помещается в термостат 20. Давление создается с помощью гидравлического пресса снабженного электромотором и червячным редуктором 2, и измеряется системой манометров 70, 25. Требуемый расход устанавливается с помощью трансмиссии, передающей движение от электромотора к червячному валу. Эта трансмиссия допускает 60 вариантов изменения скорости.

Вязкость вычисляется из отношения скорости деформации D к напряжению е. Авторами метода получены кривые течения в координатах Ig D - Ig т для различных консистентных смазок.

§ 10. Ротационные вискозиметры

Ротационные вискозиметры или вискозиметры с коаксиальными цилиндрами состоят из двух соосных вертикальных цилиндров, между которыми помещается испытуемая жидкость. Электромотором или падающим грузом один из цилиндров приводится во вращение. Исследуемая жидкость оказывает вязкое сопротивление его вращению и передает движение второму цилиндру. У некоторых типов приборов вращается внутренний цилиндр, а у других - внешний,

В зависимости от способа монтирования второго цилиндра ротационные вискозиметры делятся на две группы: с неподвижным цилиндром и торсионные вискозиметры.

В приборах с одним неподвижным цилиндром вязкость испытуемой жидкости определяется по скорости вращения подвижного цилиндра при заданном крутящем моменте или по величине крутящего момента, вызывающего заданную скорость. Вязкость вычисляется по формуле (II, 14)

где К - постоянная прибора*, М = гт - крутящий момент; i3-угловая скорость.

У торсионных вискозиметров внутренний цилиндр подвешен на упругой нити. Движение жидкости вызывает закручивание цилицдра на угол, при котором момент упругих сил, возникающих при закручивании нити, уравновешивается моментом сил внутреннего трения вращающейся жидкости. Угол поворота цилиндра 9? измеряется. Если Q-угловая скорость вращения внешнего цилиндра; К -постоянная для подвеса, зависящая от его упругости; С -постоянная вискозиметра, определяющаяся геометрическими размерами прибора, то вязкость испытуемой жидкости вычисляется по формуле

= Й- • ("1.5)

96 глава III

Постоянные ротационных вискозиметров определяются обмером или калиброванием эталонными жидкостями.

Как правило, ротационные вискозиметры выполняются из металла. Важным условием точных и воспроизводимых измерений вязкости является постоянное и возможно меньшее трение цилиндров и других движущихся деталей в опорах. Вращающийся цилиндр устанавливается на шариковых подшипниках. Для устранения скольжения испытуемого материала по стенкам цилиндров внутренние их поверхности иногда делают ребристыми, либо с продольной насечкой.

Наибольшие трудности при изготовлении и применении ротационных вискозиметров возникают вследствие необходимости вносить поправки на дно внутреннего цилиндра. Самый простой, но недостаточно точный способ заключается в том, что дно цилиндра делают слегка вогнутым. При погружении цилиндра в жидкость в вогнутости остается воздух и трение дна уменьшается. Отдельные авторы помещали под дно внутреннего цилиндра маловязкую жидкость, например ртуть. Куэтт [47] и Гатчек [48, 55] монтировали внутренний цилиндр между специальными охранными кольцами, уменьшающими турбулентность от его концов. М. П. Воларович [46] пользовался длинными и узкими цилиндрами, чтобы относительная ошибка от трения дна была невелика. В других своих приборах он применял сферическое дно [53]. Теория трения полушарий достаточно разработана [51, 54]. Унгер [50] построил ротационный вискозиметр, в котором цилиндры были заменены вставленными одно в другое полушариями разного радиуса. Муней и Юарт [49] придали дну цилиндров своего прибора коническую форму. Зазор между конусами они выбрали таким, чтобы для каждой точки его отношение к расстоянию от оси вращения было постоянным. Такие вискозиметры называют коници-линдрическими.

А. Ф. Добрянский, А. П. Сиверцев и И. Я. Фридман [60] применили для исследования вязкости минеральных масел при низких температурах прибор с очень малым зазором между цилиндрами, что позволило не заполнять дна прибора жидкостью и тем самым исключить поправки на дно. Аналогичный принцип использован Заалем и Коэнсом [59] в приборе для исследования битумов.

Следует, однако, отметить, что ошибки от краевых эффектов у вторичных ротационных вискозиметров с длинными и узкими цилиндрами не оказывают значительного влияния на измерения вязкости высоковязких веществ, но они снижают скорости, при которых соблюдается пропорциональность между крутящим моментом и угловой скоростью или угловой скоростью и углом закручивания цилиндра. Таким образом, дефекты прибора сокращают ламинарную область течения.

Специфический недостаток торсионных вискозиметров заключается в остаточной неупругой деформации, присущей нити подвеса. Плавленый кварц является наиболее подходящим материалом для нити, так как обладает высокой и постоянной упругостью, но эти свойства присущи ему только в тонких нитях. Поэтому кварцевые подвесы применяются лишь для небольших цилиндров. Для тяжелых цилиндров используется стальная проволока и проволока из фосфористой бронзы.

М. П. Воларович разработал несколько модификаций ротационных вискозиметров с неподвижным цилиндром [46, 52, 53]. Наиболее совершенным является вискозиметр РВ-7 с неподвижным внешним цилиндром [52, 53].

Этот прибор рекомендуется М. П. Воларовичем для определения динамической вязкости минеральных масел при температурах от +10° до-60°, дизельных топлив при температурах ниже -30° и битумов при температурах от +20° до +160°. Измерения вязкости могут производиться в пределах от 5 до ЫО пуаз. Одновременно прибор служит для определения предельного напряжения сдвига в интервале от 50 до 10 дн/см. Вискозиметр РВ-7 применяется как первичный и как вторичный вискозиметр.

1 М. п. Воларович [52] считает, что при таком малом зазоре, как в приборе Добрянского (0,1-0,5 мм), большое влияние на результаты измерения должны оказывать эксцентриситет и качество обработки поверхности.