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

По Микеска вязкость моно- и дициклических нафтеновых углеводородов несколько больше вязкости аналогичных ароматических углеводородов. Однако практические различия невелики; например, если у ароматического дициклического углеводорода C28H4g

= 22,86 cm, то у нафтеново-ароматического дициклического углеводорода СИ = 23,70 ест. К тому же пологость вязкостно-температурных кривых этих углеводородов различна. Полициклические углеводороды Микеска не исследовал.

В литературе обычно указывается, что вязкость падает в ряду: неочищенный дестиллат, полученные из него сернокислотное масло и масло селективной очистки. Действительно, такая закономерность часто наблюдается для вязких масел, но в общей форме она несправедлива. Как отмечалось выше, маловязкие, неочищенные масла и продукты их очистки мало различаются по вязкости. Что же касается остальных масел, то изменения вязкости будут определяться характером очистки, ее глубиной и составом масел. Известны селективно очищенные масла и их фракции, вязкость которых выше вязкости аналогичных масел сернокислотной очистки и даже исходных дестиллатов.

3. Влияние структуры масел на их вязкость. Вязкость минеральных масел необычайно велика для молекулярного веса, которым они обладают (250-500 у масел и 700-950 у гудронов). Возрастание среднего молекулярного веса от 250, отвечающее соляровому маслу, до примерно 450, отвечающее цилиндровому маслу, сопровождается увеличением вязкости от 3-5 до 120 ест и более (при 50°). Это дает основание считать, что вязкость масел определяется не только их составом и молекулярным весом, но также взаимодействием молекул -их ассоциацией.

При высоких температурах ассоциация уменьшается (см. главу IV), в соответствии с чем падает и различие вязкостей масел. При комнатных температзфах вязкость многих вязких масел зависит от предыдущей термической обработки. Неоднократно наблюдалось, что цилиндровые и авиационные масла, а также вязкие автолы, выдержанные длительное время на холоду, после перенесения в лабораторию при 18-20° обладают более высокой вязкостью, чем образцы того же масла, выдерживавшиеся при колшатной температуре. Как у первых, так и у вторых образцов вязкость ньютоновская, и аномалию вязкости обнаружить обыч-нылш методами не удается. Избыток вязкости охлаждавшихся образцов исчезает со временем или после непродолжительного нагревания.

Высокая вязкость при сравнительно низком молекулярном весе-характерное свойство переохлажденных жидкостей. Отсутствие отчетливых точек перехода жидкого состояния в твердое также указывает на то, что масла должны быть отнесены к переохлажденным жидкостям.

Впервые общая теория структуры масел и связи вязкости С последней была развита К. С. Рамайя [89]. Он исходил из того, что нормальные жидкости подчиняются уравнению вида

* Мицеллярную вязкость r}Q следует отличать от аномальной, так как в обычных условиях она является ньютоновской вязкостью.

Ig = Л + у, а масла подчиняются более сложной, найденной им,

эмпирической зависимости 1/lg = Л+ (см. § 15). Так как первое

уравнение было выведено теоретическим путем для нормальных, неассоциированных жидкостей, то подчинение второму уравнению могло служить кротерием ассоциации молекул масел.

К. С. Рамайя рассматривает группы ассоциированных молекул как устойчивые образования, названные им мицеллами. Мицеллы распадаются только при определенной мощности потока или при высокой температуре (для большинства вязких масел выше 150-200°). Температура плавления мицелл обнаруживается по

точке перелома прямых на графике Klg= Пт")* соответствии

со своей теорией К. С. Рамайя ввел понятие о двух вязкостях масла: щ - отвечающая маслу, находящемуся в мицеллярном состоянии и lyoo- отвечающая маслу в молекулярном состоянии. При определении вязкости в лабораторных условиях мы обычно измеряем т]. Интересно, что аналогичные закономерности были обнаружены у стекол, канифоли, смол и других переохлажденных жидкостей.

К. С. Рамайя [62] и др. [1С4] обратили также внимание на возможность снижения вязкости масел при высоких градиентах скорости вследствие ориентации молекул. По некоторым, хотя и недостаточно проверенным, данным вязкость при высоких скоростях течения снижается больше чем на 50% [104]. Снижение диэлектрической постоянной и увеличение двойного л)Д1епреломления масел с повышением скорости течения [50] показывают, что это падение вязкости может быть объяснено изменением ориентации молекул в потоке. В последнее время появились данные, указывающие на то, что ориентация молекул обыкновенных смазочных масел может влиять на вязкость только при очень больших напряжениях сдвига [105]. Описанное явление, несомненно, представляет интерес, но пока у нас недостаточно данных для оценки величины эффекта и его практического значения.

§ 23. Зависимость вязкости масел от температуры

А. Способы оценки вязкостно-темлера1урных свойств минеральных

масел

Первые систематические работы по вискозиметрии смазочных масел, проведенные Н. П. Петровым [119], показали, что вязкость минеральных масел в очень сильной степени зависит от температуры. При снижении температуры от 100° до нуля вязкость возрастает в 102- 10 раз (табл. 34). Чем ниже температура, тем больше температурная зависимость вязкости; например, если у

Таблица 34

Кинематическая вязкость смазочных масел при различной температуре

(по данным Г. И. Фукса, И. А. Митрофановой и Т. Г. Михайловой [69])

Вязкость в сантистоксах при

исследованного нами образца авиацион-

= 8,7.

ного масла МК - =-1,5, то =

Температурная зависимость вязкости различных масел неодинакова (фиг. 73).

Параметр, характеризующий зависимость вязкости от температуры, является не менее важным показателем свойств масел, чем величина вязкости. Его значение особенно велико для оценки моторных масел. Неоднократно делались попытки классифицировать автомобильные и авиационные масла по величине такого показателя.

Для практического применения этот параметр должен быть чувствительным к изменению температурной зависимости вязкости. Кроме того, он должен охватывать широкий интервал температур, соответствующий температурам транспортирования и эксплуатации масел, и быть пригодным для всех видов масел, в том числе синтетических и масел с присадками. Ясный физический смысл и удобство измеоения также определяют его ценность.

Фиг. 73. Температурная зависимость кинематической вязкости масел.

7 - авиационное МК; 2 -> автол 18; 3 - автол 10; 4 -

машинное СУ.