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

Схема прибора, основанного на одном из вариантов метода сдувания, изображена на фиг. 47. Основную часть прибора составляют две полированные стальные пластинки, на одну из которых наносится тонкий слой исследуемой жидкости; источник давления, подающий через змеевик 1 струю воздуха в щель 2 между пластинками 3 и 3, и манометр 5 для измерения давления потока воздуха. Перепад давления определяет тангенциальное напряжение, разливаемое сдуванием. Пластинки и змеевик, применяемый для очистки воздуха от пыли, помещают п термостат. Толщину щели можно регулировать, но в каждом опыте она постоянна. В своих работах авторы метода в большинстве случаев пользовались щелями в 0,1-0,2 мм. Метод сдувания тонкого слоя применяется как для изучения вязкости граничных (пристенных) слоев масел [71, 72], так и для измерения обычной объемной вязкости. Для летучих жидкостей метод сдувания тонкого слоя непригоден.

Для исследования вязкости нефтепродуктов с некоторым ограничением применяются и другие абсолютные методы вискозиметрии, в частности один из наиболее старых методов, основанный на определении скорости затухания колебаний шара или диска в вязкой среде. Для измерения вязкости консистентных смазок и аналогичных густых нефтепродуктов представляют также интерес ленточные вискозиметры [73]. В этих приборах измеряется скорость передвижения металлической ленты между двумя плоскостями, покрытыми испытуемым веществом. Описание рада других вискозиметрических методов дано в монографиях М. М. Кусакова [10] и Г. Барра [И] ив обзорах М. П. Воларовича [17, 46].

§ 12. Специальные методы определения реологических параметров

Как отмечалось выше, методы определения остальных реологических параметров отличаются от вискозиметрических методов главным образом размером исследуемой деформации и варьированием напряжения. Деление приборов на вискозиметры и пласто-метрьт имеет в значительной степени условный характер. Ротационный вискозиметр М. П. Воларовича и некоторые другие рассмотренные вискозиметры могут применяться для измерения предельного напряжения сдвига, в то время как с помощью многих пластометров можно измерять вязкость.

п. А. Ребиндер с сотрудниками [74] измеряли статическое предельное напряжение сдвига пластичных тел по критической величине давления, необходимой для смещения столбика этих веществ в капилляре. Если - разность давлений, вызывающая сдвиг вещества в капилляре; / - длина отрезка капилляра, заполненная этим веществом; г - радиус капилляра, то статическое предельное напряжение сдвига Og вычисляется по следующей

формуле:

03 = - дн1см*. (1П.9)

В указанной работе П. А. Ребиндера установлено, что значения в, полученные методом сдвига в капилляре, инвариантны в довольно широких пределах.

Прибор для определения сдвота капиллярным методом весьма прост. Он состоит из капилляра с метками, по отношению к которым наблюдается

4яЛ \ га ti / СО

Mil (пыо)

где Е - модуль упругости; К-коэфициент упругости кручения нити; Л - высота внутреннего цилиндра; - радиус внутреннего цилиндра; гд - радиус внешнего цилиндра.

Г. В. Виноградов и К. И. Климов [78] использовали прибор типа вискозиметра Шведова, названный ими торсионным эластометром, для изучения деформации смазок. Построенная ими установка (фиг. 49) позволяет записывать кинетику деформации путем проектирования светового луча, отраженного от зеркальца цилиндра на фотобумагу.

К. Ф. Жигач и Д. Е. Злотник [80] предложили торсионный ротационный вискозиметр конического типа для изучения механических свойств разба-

сдвиг, источника давления и манометра для измерения величины разности давлений. Для измерений при постоянной температуре капилляр помещается в термостат. В приборе предусмотрена возможность изменять давление в капилляре.

Методика определения предельного напряжения сдвига в капиллярах была включена в технические условия на некоторые смазки (смазка KB-ТУ НКНП 102-41; смазка тормозная 4а-ТУ НКПС 4/XI 41). Однако на практике оказалось, что стандартизированный вариант капиллярного метода неудовлетворителен, так как он дает неинвариантные, а подчас и плохо воспроизводимые данные. В последующие стандарты на эта п же смазки (смазка KB - ГОСТ 2931-45) эта мето-

1 пиЛК дика не включалась.

и Д. С. Великовский [75] считает, что один из

" источников ошибок при применении капиллярного

метода состоит в скольжении столбика смазки без деформации вдоль стенок капилляра. Является ли это общим дефектом всех капиллярных методов или специфической особенностью стандартизированного варианта, еще не ясно. Разработка простого массо-

вого метода определения предельного напряжения сдвига смазок остается актуальной задачей и в настоящее время.

Для реологических исследований дисперснык систем приборы с коаксиальными цилиндрами обладают значительными преимуществами по сравнению с капиллярными приборами. Ф. Н. Шведов [3] разработал метод определения параметров пластичности и релаксации с помощью прибора типа торсионного вискозиметра.

На фиг. 48 изображена схема этого прибора в модификации, применяемой в лаборатории Фиг. 48. Схема при- П. А. Ребиндера. Рифленый цилиндр Ц подбора Шведова. вешен на упругой нити Н к точной крутильной головке К При измерении цилиндр полностью погружается в исследуемое вещество и головка К поворачивается на определенный угол а. Крутящий момент передается через нить цилиндру, вызывает сдвиговую деформацию исследуемого вещества и поворот цилиндра на угол /? до равновесия между упругостью нити и сопротивлением деформируемого вещества. Угол поворота цилиндра измеряется с помощью светового луча, отраженного зеркальцем 3 на шкалу Ш. Разность а-р равна углу скручивания подвеса ео. Из данных калибрирования подвеса по величине со находят усилие F.

Если испытуемое тело не обладает статическим предельным напряжением сдвига, а-= 0. При наличии предела текучести модуль упругости вычисляется по формуле

вленных и маповязких дисперсных систем. В коническом ротационном вискозиметре цилиндры заменены усеченными конусами, это расширяет пределы скоростей сдвига, при которых сохраняется ламинарный режим течения. Прибор К. Ф. Жигача и Д. Е. Злотника позволяет проводить исследование

в широком интервале градиентов скорости (0,1 - 1000 сек-""*) и определять все основные реологические параметры не ньютоновских жидкостей и пластичных тел: статическое и динамическое предельные напряжения сдвига ньютоновскую, бингамовскую и кажущуюся вязкости, а также исследовать тиксотропные свойства.

Прибор К. Ф. Жигача и Д. Е. Злотника отличается рядом существенных преимуществ по сравнению с сходным прибором Гудива [95] и вискозиметром

Фиг. 49. Общая схема установки для исследования зшруго-пластичных свойств смазок методом кручения по Г. В. Виноградову и К. И. Климову.

/ - торсионный эластометр с термостатом; 2 - осветитель; 3 - фоторегистрирующая камера с вращающимся барабаном; 4 - циркуляционный термостат; 5 - штатив; 6 -

крутильная головка; 7 - стальная струна подвеса цилиндра.

Хэпгрива [89], также разработанным для исследования жидкости в широком диапазоне градиентов скорости.

Говоря об универсальных реологических приборах, необходимо отметить установку, сконструированную Т. Я. Гораздовским [81], который указывает, что с помощью построенного им прибора можно проводить определение любых реологических констант и параметров, а также снимать любые характеристики легко деформируемых консистентных материалов. Метод Т. Я. Гораздовского, несомненно, представляет интерес, но пока не опубликовано достаточно экспериментальных материалов для суждения о его возможностях.

Устройство некоторых приборов для измерения реологических параметров основано на принципе продольно смещающихся цилиндров. Д. С. Великов-ский [75, 77] построил пластометр такого типа для измерения предельного напряжения сдвига масел при низких температурах и консистентных смазок (фиг. 50).

Измерение предельного напряжения сдвига заключается в определении минимального груза, который необходим для продольного сдвига внутреннего цилиндра 2 прибора. Смешение коромысла весов замыкает контакт,, и сдвиг регистрируется зажиганием электрической лампочки 6.

Предельное напряжение сдвига вычисляется по формуле, выведенной Д. М. Толстым [67]. Если - минимальная нагрузка, смещающая цилиндр;