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

тиксотропии и некоторых других специфических свойствах. Все эти свойства часто объединяют общим названием: низкотемпературные свойства масел.

Понятие «низкая температура») является условным. Иногда этим термином обозначают температуры ниже 0=* (отрицательные температуры), но близ 0° различные масла ведут себя совершенно по-разному, например, при -lO* веретенное масло 2 еще не имеет свойств, которые можно было бы отнести к низкотемпературным, в то время как автол 18 или цилиндровое б при этой температуре обнаруживают аномалию вязкости и у них появляется статическое сопротивление сдвигу.

Многие авторы связывают появление низкотемпературных свойств с температурой застывания масел. Действительно, большинство низкотемпературных свойств появляется при температурах, близких к этой точке. Но и в этом случае граница низких температур остается условной отчасти вследствие недостаточной ясности самого понятия «температура застывания», отчасти потому, что низкотемпературные свойства не появляются скачкообразно, а постепенно нарастают со снижением температуры. К тому же температуры возникновения отдельных этих свойств могут сильно разниться.

в качестве границы низкотемпературных свойств масел следовало бы выбрать температуру появления аномалии вязкости или предельного напряжения сдвига. Как мы увидим ниже, эти точки недостаточно отчетливы и универсальны, но определение их все же часто представляет значительный интерес для оценки условий изменения реологических свойств масел в эксплуатации.

М. П. Воларович и В. Л. Вальдман [108] делят масла на три группы: 1) масла с вязкостью Ego = 2-5, они подчиняются закону вязкости Ньютона до -40-50°, 2) масла средней вязкости (Egg = = 10-15), подчиняющиеся этому закону до -30°, и 3) высоковязкие масла, у которых аномалия вязкости проявляется при температурах, близких к 0°.

Специфичность поведения масел при низких температурах и большое практическое значение низкотемпературных свойств привели к тому, что в стандартах и технических условиях почти на все масла фигурирует температура застывания. Таким образом, к двум параметрам, характеризующим механические свойства масел (вязкости и температурной зависимости вязкости), прибавлен третий параметр, непосредственно не зависящий от первых двух.

1. Реологические свойства масел при низких температуфах.

Общий характер изменения реологических свойств масел при понижении температуры представлен кривыми фиг. 79а и 796. В первом случае (фиг. 79а) уменьшение подвижности вызвано только повышением вязкости. До температур, лежащих по крайней мере на 6-7° ниже так называемой температуры застывания, отсутствует статическое предельное напряжение сдвига, на это указывает совпадение продолжений прямых с началом координат. Аномалия вязкости или отсутствует, или развита незначительно. Во втором случае (фиг. 796) предельное напряжение сдвига появляется значительно выше температуры застывания и увеличивается со снижением температуры. Вязкость или не повышается, или увеличивается меньше, чем в первом случае. Имеется аномалия вязкости, на что указывает форма кривых. Повидимому,

наряду с динамическим сопротивлением сдвигу наблюдается и статическое, однако на основании полученных кривых сказать об этом с уверенностью трудно (см. § 2). В последнее время В. В. Соколов [115], иссле-

<0

01 йЕЁ. 41

дуя авиационные масла МК и МЗ, нашел, что при низких температурах первое из этих масел имеет статическое предельное напряжение сдвига, второе даже при температуре -25" не обнаруживает его и ведет себя как вязкая жидкость.

Таким образом, следует различать два типа падения подвижности масел- в первом случае (фиг. 79а) происходит загустевание, а во втором (фиг. 796)--застывание [99]. Конечно, возможны и промежуточные случаи, когда одновременно возрастают и вязкость и предельное напряжение сдвига. В большинстве случаев, имея достаточное количество экспериментальных данных, удается различать загустевание и застывание. Эта классификация имеет существенное прикладное значение, так как технические и реологические свойства двух типов масел при низких температурах неодинаковы.

Первые исследования по аномалии вязкости масел при низких тедтературах были проведены Д. С. Ве-ликовским и В. П. Варен-цовым [102], а также и Пордашеску [103]. Эти и последующие работы показали, что вязкость масел

при низких температурах, близких к температуре застывания, зависит от градиента скорости течения, от предварительной термической обработки (в частности, от длительности воз-

Фиг. 79а. Зависимость гидродинамического расхода автола 10 от разности давлений при температурах, близкргх к температуре застывания (-9"), по данным Г. И, Фукса

и Е, А, Смолиной [99],

Фиг. 796. Зависимость гидр01шнамического расхода вазелинового масла от разности давлений при температурах, близких к температуре застывания {-42**), по данным Г. И. Фукса и Е, А, Смолиной [99],

действия низкой температуры) и от механического воздействия.

Появление аномалии часто, но далеко не всегда, связано с тем-пературой помутнения масел, т. е. с температурой кристаллизации твердых углеводородов. В литературе можно встретить указание на то, что отклонение от закона Ньютона начинается как немного ниже, так и несколько выше этой точки.

В. Л. Вальдман [ПО], К. И. Иванов и А. М. Гутцайт [П8], Д. С. Великовский и В. П. Варенцов [102] и другие авторы нашли, что предварительная термическая обработка влияет на величину вязкости при низких температурах. Согласно данным Вг Л. Вальдман предварительное значительное охлаждение масел может повысить температуру появления аномалии вязкости на 8-19°. Некоторые из ее данных приведены в табл. 39. Одновременно эти данные дают представление о температуре появления аномалии вязкости моторных масел.

Таблица 39

Влияние предварительного охлаждения иа температуру появления

аномалии вязкости [ПО]

Типичная кривая аномальной вязкости масел при низких температурах представлена на фиг. 80. При возрастании разности давления, которое в данном случае определяет градиент скорости, кажущаяся вязкость падает в несколько раз. В отдельных опы-тах мы наблюдали снижение максимальной кажущейся вязкости гутах в 7-8 раз. При некотором, достаточно большом градиенте скорости аномальная вязкость исчезает и сопротивление течению масла зависит только от остаточной вязкости.

Таким образом, подвижность масел при низких температурах определяется по крайней мере двумя вязкостями: кажущейся в области аномалии вязкости и остаточной. Эти вязкости различаются между собой не только по величине, но и по своей физической природе. Кажущаяся вязкость непостоянна и зависит от свойств масел и от прибора и условий определения, что очень ограничивает ее практическое значение.

Чтобы оценить роль аномалии вязкости, необходимо опреде* лить градиенты скорости или механические воздействия, при которых она исчезает, и условия ее вторичного возникновения после возвращения к малым скоростям течения.