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

I. Разделы из доклада-обзора опубликованных работ, нредставленных на соискание ученой степени доктора химических наук (1965)

1. Методы исследования реологических СВОЙСТВ [27,28]

Предложено большое количество приборов для определения реологических свойств дисперсных систем (среди обзоров см. [27,32]). При выборе и дальнейшей разработке методов исследования были поставлены следующие требования: применимость для объектов (золей, разбавленных суспензий и масел), обладающих малым предельным напряжением сдвига; возмож-

ность регистрировать малые отклонения от ньютоновской вязкости. Дополнительно разрабатывался метод исследования кинематической структуры потока «жидкообразных» золей и суспензий. Поскольку цель исследования - наблюдение с помощью этих ме-

ходов влияния факторов коагуляционного взаимодействия, повышению чувствительности метода отдавалось предпочтение перед увеличением его точности. Некоторые из разработанных методов используются для определения механических и технических свойств смазочных материалов.

Вискозиметрия [1,8,16,24,27,29]. В самых начальных этапах работы появление и развитие аномалии вязкости коллоидных растворов отмечалось в вискозиметрах Оствальда и Уббелоде с приставками для варьирования разности давления на концах капилляра. Для суспензий, затрудняющих измерение, вследствие плохого стекания со стеклянных стенок измерительной части прибора, использован капиллярный вискозиметр с поднимающимся уровнем жидкости [8,27\

Г. и. Фукс. Исследование влияния состава граничных слоев на коагуляци-онные и фрикционные взаимодействия и улучшение смазочных материалов. М., 1965. - 101 с.

В дальнейшем выяснилось (см. ниже), что возможности этих

вискозиметров для исследования структурированных золей и суспензий крайне ограничены, так как физический смысл получаемых значений ?7э обычно неопределенный. К тому же трудно варьировать градиент скорости течения в достаточно широких пределах и невозможно определить щ, а часто также и г]гп •

Для исследования течения в более широком диапазоне градиентов скоростей и напряжений сдвига разработан вискозиметр с горизонтальным капилляром, имеющим форму перевернутой буквы П [24]. Обе боковые вертикальные трубки калиброваны по объему (деления 0,01 или 0,1мл). Давление подается попеременно на

левый и правый концы капилляра, и жидкость может многократно перегоняться через него, с периодическим измерением гидродинамического расхода. Длина капилляров - от 3 до 50 см, диаметр - 0,05-1,5лл. Доступные значения АР - 2-2000 сл водяного столба, Sy - от 0,05 до 5000 сек~. Точность измерения зависит от расхода. Если ошибка при Q IQ--lQ-мл/сек не превышает 0,6%, то при Q 10~ она достигает 2,5% и при Q 10~ - 8%.

Для измерения вязкости использовались также известные ротационные вискозиметры М. П. Воларовича (РВ-7) и Мак-Майке-ля (типа прибора Шведова). На основе вискозиметра Воларовича и капиллярного прибора Оствальда-Пинкевича был разработан

стандартный метод измерения вязкости масел при низких температурах [29], принятый в качестве ГОСТ 8781-58.

Метод наблюдения кинематики течения структурированных золей и суспензий [25,27,31,33]. Реологические кривые неньютоновских жидкостей не указывают на природу сил сопротивления течению этих жидкостей и обычно позволяют судить о существовании предела текучести только путем экстраполяции. Такие измерения необходимо дополнить исследованиями

кинематики течения, в частности распределения скоростей и локальной зависимости градиента скорости от касательных напряжений. Работы по визуализации кинематической структуры потока методами реперных точек (М. П. Воларович, Д. М. Толстой, П. Роллер и Ж. Стодард), двойного лучепреломления (Г. В. Виноградов, Е. Хаузер, Дж. Эдсалл, А. Петерлин) и др. позволили выяснить ряд интересных особенностей исследованных систем. Пред-

По-видимому, определение концентрационной функции угла угасания н двойного лучепреломления может служить интересным методом оценки взаимодействия частиц (Жоли), но для суспензий этот вопрос недостаточно разработан.

1. Методы исследования реологических свойств

ставляется, что такие методы заслуживают дальнейшего развития не только для выявления законов течения, но и для исследования взаимодействия частиц.

В разработанной установке можно наблюдать кинематику течения и определять отдельные элементы динамики потока. Основная ее часть - миниатюрный гидродинамический лоток, выпол-

ненныи в виде коаксиального вискозиметра с широким зазором (60 мм) и неподвижным внешним цилиндром. Внутренний цилиндр {R = БОмм) вращается с постоянной скоростью (от 0,2 до 60 об/мин) или под действием известного крутящего момента. На поверхности испытуемой жидкости, по радиусу цилиндра, с

помощью соответствующего устройства, размещаются через каждые 0,5-1,5лл репервые точки (нерастворимые плавающие крупинки или капли жидкости), которые позволяют измерять локальные скорости сдвига. Для определения локального напряжения сдвига служат жесткие пластинки (площадь - 1см, толщина - OftSMM), размещенные непосредственно под поверхностью жидкости, перпендикулярно направлению течения. Подвес пластинки крепится на миниатюрных опорах с малым, известным трением. Упругий элемент (часовая спираль - волосок) компенсирует крутящий момент, приложенный к пластинке. При установившемся

режиме течения момент измерялся величиной компенсирующего

усилия волоска, в неустановившемся потоке

углом поворота

подвеса пластинки при постоянном усилии волоска. Во втором случае, подвес связан со шторкой фотоэлемента, колебание тока которого записывается шлейфовым осциллографом. Каретка с продольным и поперечным микрометрическими винтами позволяет перемещать пластины (погрешность установки < 01 мм) по радиусу внешнего цилиндра. Для определения градиента напряжения служат две, три или четыре параллельные пластинки, между которыми реализуются условия близкие к однородному сдвигу (зазор от 0,5 до 2 мм, погрешность О fib мм).

Экспериментальные значения v, г, 5!, = и ?7эл =

сопоставлялись с вычисленными. В соответствии с теоретическими соображениями, развитыми Олдройдом, Страубриджем и Томсом, локальные характеристики течения вычислялись из еле-

дующих соотношении: