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

также можно найти данные, указывающие на существование двух видов зависимости Os = /(/°).

К. С. Рамайя, исследуя масла при высоких градиентах скорости в своем капиллярном приборе, получил линейную зависимость гидродинамического расхода масла от давления (фиг. 86). Это неудивительно, если учесть, что градиенты скорости превышали порог аномалии вязкости.

г/маи

Фиг. 86. Линейная зависимость расхода Q автола 18 и автола 10 в приборе К. С. Рамайя от давления р

при разных температурах [89].

а - общий вид зависимости (автол 18); б - переломы

прямых Q « /(р) (автол 10).

Интересная особенность этих прямых заключается в том, что их продолжения не пересекаются с осью абсцисс в начале координат. Отрезок, отсекаемый ими на оси р, дает величину динамического предельного напряжения сдвига Эа- Согласно этим измерениям температура появления Оа оказалась неожиданно высокой. Так, у автола 18 она выше 40°, у автола 10 около 18° и у автола 10 -f 1 % парафина выше 20°.

У автола Ю, содержащего 1% парафина и 1% парафлоу, удалось наблюдать два линейных участка на прямых Q = f (р) (фиг. 86, б). Продолжение верхнего отсекает на оси абсцисс некоторый отрезок, продолжение нижнего проходит через начало координат. Вязкость, соответствующую верхнему участку, Рамайя рассматривает как пластическую вязкость ?уоо, а вязкость, соответствующую нижнему участку, - как ньютоновскую вязкость щ,

М. П. Воларович [100] считает, что значения предельного напряжения сдвига, полученные К. С. Рамайя, преувеличены, так как при таких высоких температурах оно не должно было бы наблюдаться. Представляет интерес уточнить вопрос и провести дальнейшее исследование переломов прямых Q = /(/?).

К какому же реологическому телу относятся масла при низких температурах? Экспериментальные данные разных авторов дают неодинаковый ответ. В. В. Соколов и некоторые другие считают охлажденные масла пластичными телами; Д. С. Вели-ковский рассматривает их как эластичные тела; данные А. Ф. Добрянского и Ю. А. Пинкевича показывают, что они могут быть ньютоновскими жидкостями, М. П. Воларович и В. Л. Вальдман рассматривают масла как ньютоновские жидкости при градиентах скорости, превышающих область аномалии вязкости; по данным П. И. Санина, Иордашеску, нашим и другим, смазочные масла при низких температурах должны относиться к псевдопластичным телам. Разногласия не случайны, так как реологический тип охлажденных масел, если даже отвлечься от его состава, зависит от градиентчз скорости деформации и температуры. Действительно, если масла в этих условиях при малых скоростях деформации псевдопластичны, а при несколько более низких температурах пластичны, то при высоких градиентах скорости они ведут себя близко к ньютоновским жидкостям. Можно думать, что аюдели основных реологических тел (глава I) недостаточны для полного описания свойств масел даже в определенных интервалах градиентов скорости.

Естественно, что такое положение очень осложняет исследование масел при низких температурах и выбор рациональных параметров для характеристики их механических свойств. М. П. Воларович и В. Л. Вальдман в своих работах пользовались

величиной предельного напряжения сдвига и отношением -,

названным ими мерой тиксотропности (см. § 3). Д. С. Великовский пользовался статическим предельным напряжением сдвига и вязкостью при определенном градиенте скорости; К. С. Рамайя реко-мевдует три параметра: пластическую и ньютоновскую вязкость и динамическое предельное напряжение сдвига. Можно считать доказанным, что для сколько-нибудь полной оценки реологических свойств масел на холоду необходимо не меньше трех параметров, причем один из них должен характеризовать предел текучести, остальные -кажзцуюся и остаточную вязкости. К этому

нужно добавить показатели перехода реологических свойств с изменением температуры.

2. Влияние структуры и состава масел на их подвижность при низких температурах. Описанные низкотемпературные свойства зависят от состава и структуры масел. Существует достаточно оснований считать, что аномалия вязкости определяется сверх-мицеллярным структурообразованием. На это указывает тесная связь между аномалией вязкости и температурой застывания. По мере приближения к температзфе застывания появляется а но-

малия вязкости,, возрастает и отношение -. Это не имело бы

Vmin

места, если бы аномалия вязкости обусловливалась другими возможными факторами (§ 4). Реопексия и тиксолабильность также наблюдаются только в случае сверхмицеллярного струк турообразования. Наконец, следует отметить, что отклонение от закона вязкости Ньютона обычно начинается близ температуры помутнения масел, когда вследствие кристаллизации твердых парафинов масла превращаются в дисперсные системы.

Приняв это положение, мы можем заключить, что исследование низкотемпературных свойств позволяет ползлить данные о свойствах сверхмицелл я рной структуры масел. Температура, при которой масло перестает подчиняться закону вязкости Ньютона («предельная температура» -по терминологии В. Л. Вальдман), является температурой появления сверхмицеллярного структурообразования. Величина предельного напряжения сдвига может служить мерой механической прочности структуры, а время тиксотропного застывания или восстановления кажущейся вязкости - мерой времени восстановления структуры после ее разрушения. К. С. Рамайя принимает, что пластическая вязкость rjoo отвечает ми-целлярной структуре масла, а ньютоновская вязкость щ-молекулярной структуре. Точка перелома прямой графика G=f(p) (фиг. 86, б) характеризует напряжение, разрушающее мицеллы масла.

Твердые парафины являются основным компонентом масла, определяющим сверхмицеллярное структурообразование и связанные с ним свойства. Еще Л. Г. Гурвич [91], В. С. Тверцин и Б. Тычинин [ПЗ] отметили, что застывание масел тесно связано с содержанием парафина. С повышением концентрации парафина увеличивается температура застывания масла [4,113] и повышается статическое предельное напряжение сдвига. Последнее было показано Д. С. Великовским [101] для растворов церезина и нами для растворов парафина [114] в маслах (фиг. 87).

Оказалось, что между концентрацией парафина, растворенного в масле, и температурой застывания при постоянном предельном напряжении сдвига существует простое эмпирическое соотношение [П4]:

где tl -температура застьшания в °С;

Ki и К2 -постоянные, зависящие от свойства масла и парафина.