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

откуда

Ri, Х2 = R2, - угловая скорость вращения цилин-

Mi - М2

крутящий момент, отнесенный к разности

где xi = дра, Мк :

высот наполнения прибора Н2 и Hi (в нашем слзае Ai7 = = 10лл=высоте пластинки). Уравнения (1) и (2) применимы при установившемся течении. Если в системе возникал предел текучести (предельное напряжение сдвига), то он вычислялся из

соотношения:

где - расстояние от центра, за которым движение реперных точек не наблюдается.

Метод применялся для исследования разбавленных золей и суспензий с невысоким значением в. Он оказался удобным для

измерения распределения скоростей, локальной вязкости и определения наименьшей концентрации системы, при которой появляется предельное напряжение сдвига. Измерения имеют смысл только для систем, у которых изменение структуры протекает медленно. Источники ошибок: тормозящее влияние дна сосуда (не полностью устраняется введением АН), радиальные движения

жидкости, влияние толщины пластинок и краевой эффект зазора между ними. Но учитывая плохую воспроизводимость агрегирования исследованных систем и его чувствительность к внешним воздействиям, величина погрешностей при малой скорости вращения цилиндра лежит в допустимых пределах. Ошибка определения г не более 15%, v - 8%.

Измерение предельного напряжения сдвига [13,16,20, 27,35]. Предельное напряжение сдвига определялось в упомянутом приборе Воларовича и с помощью известного метода Вейлера-Ребиндера. Однако, специфические особенности исследованных систем потребовали создания новых вариантов пласто-вис-козиметров.

Для определения застывания масел, точнее температуры потери их подвижности при заданном малом напряжении сдвига, был разработан простой капиллярный прибор типа вертикальной пипетки, заполненной испытуемой жидкостью. Отсутствие ста-

тического сопротивления сдвигу при комнатной температуре и

высокая температурная зависимость вязкости минеральных масел позволила использовать жидкость в пипетке как измеряемую (в нижнем охлаждаемом капилляре) и регистрирующую (по положению мениска в верхнем широком калиброванном капилляре). Нижняя часть пипетки погружена в широкий сосуд с маслом, верхняя связана с источником постоянного разряжения. Прибор позволяет измерять температуру потери подвижности масел и их текучесть при низких температурах и малых скоростях сдвига. Для первой цели он был принят в качестве стандартного (ГОСТ 3336-46). Ошибка измерения скорости сдвига складывается из обычных погрешностей вискозиметрии (температурная, калибровочная и др.), дополнительного сопротивления масла в широкой части пипетки, верхнем капилляре и нижнем сосуде. Анализ частных ошибок и экспериментальные данные показывают, что если разность температуры в капиллярах не менее 25-30° и объем протекающей жидкости не более 25% объема нижнего капилляра, то ошибка измерения не выше 5%.

Для измерения предельного напряжения сдвига углеводородных консистентных (пластичных) смазок, а также парафинистых масел при низких температурах был разработан прибор, состоящий из полого тонкого, гладкого или рифленого цилиндра (стенки OftSjHM), погруженного в пробирку с охлаждаемым материалом. Измерялось сопротивление осевому сдвигу цилиндра при нагру-

женин с малой и постоянной скоростью тарированной пружиной. Погрешности измерения при в = 0,3-3,0/7сл - 8%.

Предельное напряжение сдвига паст и осадков, в том числе модельных дисперсных систем, состоящих из стеклянных шариков, определялось коническим пластометром [34], отличающимся от предшествующих конструкций (П. А. Ребиндера, Н. Н. Агранат) повышенной чувствительностью (малые нагрузки), что позволяет производить измерения низких значений в (от 0,025/7сл),

и приставкой с контактным устройством и электро секундомером (точность 0,01 сек), для определения скорости погружения конуса. Погрешность измерения 4%.

2. Реологические исследования взаимодействия частиц в разбавленных дисперсных системах

Течение и вязкость структурированных золей и суснен

зий [1,2,8,9, и, 13,15,24,25,27,30,33]. В тридцатых годах ав

тор [1-6,8-11] и другие исследователи использовали вискозимет-

рию для регистрации коагуляционного взаимодействия и оценки свойств образовавшихся структур. После работ П. А. Ребиндера, Н.В.Михайлова и их сотрудников, по принципам реологиче-

скои характеристики структурированных систем, возник вопрос о ценности результатов вискозиметрии неньютоновских жидкостей. Действительно, оказалось (рис. 1), что значение эффективной вязкости разбавленных структурированных золей и суспензий сильно зависит как от градиента скорости течения, так и от диаметра и длины капилляра вискозиметра, т. е. от тангенциального напряжения. Не только значение ?7э, но и характер ее зависимости от Sy неинвариантен, если строго не ограничены условия течения.

Исследование кинематики течения 0,05-0,5% гидрозолей V2O5; 0,2-1,6%) грэмовских золей Ре(ОН)з; 0,5-10,0%) суспензий бентонита и каолина, к которым добавлены электролиты (ниже порога коагуляции), а также 0,25-2,5% суспензий церезина в вазелиновом масле показало, что в начале движения макроскопическое распределение скоростей и напряжений имеет случайный и плохо воспроизводимый характер. Кинетическая структура потока при невысоких скоростях сдвига (< 1 см/сек) становится определенной и стабильной только после 30-150 сл пути.

Наблюдается три вида течения разбавленных структурированных систем: 1) ограниченное слоем (часто узким), прилегающим к подвижному цилиндру прибора (см. раздел 1); 2) охватыва-

ющее всю жидкость, но распределение скоростей и напряжении существенно неньютоновское (некуэттовское течение); 3) течение всей жидкости имеет характер близкий к куэттовскому, иногда с отдельными временными отклонениями от него.

Характер течения зависит от скорости. Так у 0,75% тиксотропного золя Ре(ОН)з при максимальной скорости сдвига 0,2Б см/сек течение имело первый вид, при 0,25-1,1 см/сек - второй и выше 1,1 см/сек - третий. Но в пределах исследованного диапазона скоростей более важную роль играет концентрация системы и прочность коагуляционных связей. Сильно разбавленные золи V2O5 и Ре(ОН)з никогда не принимали первого вида течения, а относительно концентрированные структурированные сус-

Путь стабилизации должен зависеть и от сечения потока. В нашем случае оно больше, чем у капилляра или зазора между коаксиальными цилиндрами вискозиметров, но описанное наблюдение показывает, что далеко не во всех работах по вискозиметрии структурированных дисперсных систем исследовалось установившееся течение.