Главная -> Словарь

Неразрушенной структурой

Исследование приготовленных битумных композиций с равной пенетрацией при 25°С показывает возрастание вязкости неразрушенной структуры и уменьшение вязкости разрушенной структуры при увеличении отношения А/С и уменьшении Кр.с. . Это свидетельствует о возрастании степени структурированности системы и развитии, аномалии вязкости в результате уменьшения растворяющей или пептизирующей способности масел и увеличения содержания высокомолекулярных асфальтеновых молекул. Одновременно уменьшается стабильность битума , пропорциональная содержанию смол и Кр.с. масляного компонента . Это хорошо согласуется с исследов% ниями синерезиса битума на бумажной подложке: чем вн аномалия вязкости, тем сильнее окрашивание фильтров* бумаги .

Представленные зависимости получены при использовании масляных компонентов с молекулярной массой примерно 500, что соответствует средним цифрам для битумов. Изменение молекулярной массы также влияет на свойства битумов, но в меньшей степени. Так, при изменении молекулярной массы масляного компонента в пределах 400—600 вязкости неразрушенной структуры различаются меньше чем на порядок. Мало влияет

Исследования проводились после предварительной термообработки и четырехчасовой выдержки образца топлива в приборе методом последовательного разрушения структур. Полные реологические кривые, полученные при этом, дали возможность оценить значение эффективной вязкости и, что немаловажно, начальную ньютоновскую вязкость практически неразрушенной структуры, которая обусловливает прокачиваемость топлив в начальный период работы двигателя, при его запуске.

Групповой состав битума обусловливает его внутреннюю структуру и, следовательно, его свойства. Увеличение отношения асфальтены : смолы и уменьшение доли ароматизированных соединений в масляной части битума приводит к возрастанию вязкости неразрушенной структуры и снижению вязкости разрушенной. Это свидетельствует о повышении степени структурированности системы в результате уменьшения пептизирующей способности масел и увеличения содержания высокомолекулярных асфальтеновых соединений. Одновременно уменьшается стабильность битума, что выражается в усилении синерезиса.

где0 - вязкость неразрушенной структуры;

Рис.2.Зависимость наибольшей вязкости практически неразрушенной структуры наполненного битума от концентрации известнякового минерального порошка для битума марки БНД 90/130 при технологических температурах. С: 1 -140; 2 - ПО; 3 - 90; 4- 80; 5 - 70; 6 — 60.

На рис.3 представлена зависимость вязкости неразрушенной структуры асфальтовяжущего для различных концентрации минерального порошка от температуры. Полученные кривые свидетельствуют о том, что чувствительность асфальтовяжущего к изменению температуры увеличивается с повышением концентрации минерального порошка. При этом кривые имеют тенденцию сходиться. Характерно, что в высоконаполненном вяжущем стремление к схождению кривых начинается при 120»130°С, а в слабоконцентрированных системах при значительно более низких температурах - 70-80°С. Следовательно, полученные данные хорошо сочетаются с известными представлениями о том, что при эксплуатационных температурах частицы минерального порошка способствуют теплоустойчивости битумоминеральной смеси.

Исследования проводились после предварительной термообработки и четырехчасовой выдержки образца топлива в приборе методом последовательного разрушения структур. Полные реологические кривые, полученные при этом, дали возможность оценить значение эффективной вязкости и, что немаловажно, начальную ньютоновскую вязкость практически неразрушенной структуры, которая обусловливает прокачиваемость топлив в начальный период работы двигателя, при его запуске.

Растворы асфальтенов пиролизной смолы характеризуются четко выраженной аномалией вязкости, которая наблюдается уже при концентрации 2% мае. При концентрации асфальтена в растворе до 5% мае. проявляются области неразрушенной структуры и предельно разрушенной структуры. С увеличением концентрации асфальтенов область аномалии вязкости и соответствующая ей средняя прочность структур перемещаются в области низких градиентов скорости сдвига. Иными словами, по мере увеличения концентрации асфальтенов в растворе образуются все более рыхлые и менее прочные структуры. Интересно заметить, что область аномалии практически не зависит от температуры и при температуре 65°С исчезает для всех исследованных растворов.

Исследование приготовленных битумных композиции с равной пенетрацией при-25°С показывает возрастание вязкости неразрушенной структуры и уменьшение вязк^разрушенной структуры при увеличении отношения А/С и уменыне йии КРС . Это свидетельствует о возрастании степени структурированности системы и развитии аномалии вязкости и результате уменьшения растворяющей или пептйзирующеи способности масел и увеличения содержания высокомолекулярных асфальтеновых молекул. Одновременно уменьшается стабильность битума , пропорциональная содержанию смол и КРх. маслянош компонента . Это хорошо ^согласуется с исследованиями синерезиса битума на бумажной подложке: чем выше, аномалия вязкости, тем сильнее окрашивание фильтровальной бумаги .

Представленные зависимости получены при использовании масляных компонентов с молекулярной массой примерно 500, что соответствует средним цифрам для битумов. Изменение молекулярной массы также влияет на свойства битумов, но в меньшей степени. Так, при изменении молекулярной массы масляного компонента в пределах 400—600 вязкости неразрушенной структуры различаются меньше чем на порядок. Мало влияет

Масло с неразрушенной структурой имеет значительно большую вязкость, чем после ее разрушения . Если понизить вязкость такого масла путем разрушения структуры, то в спокойном

Учитывая значения энтропии, соответствующие выделенным участкам кривых, можно считать, что в первой области скоростей сдвига имеет место течение жидкости с практически неразрушенной структурой, когда разрушаемые связи успевают полностью восстанавливаться. Принципиально иная картина имеет место в области более высоких скоростей деформирования - разрушение поперечных связей не компенсируется в условиях больших силовых полей и жидкость течет с постоянной вязкостью предельно разрушенной структуры. Соответственно возрастает величина энтропии по сравнению с начальным участком течения. Промежуточная область скоростей сдвига, характеризуемая максимальными значениями энергетических параметров течения, отражает процесс тиксотропного разрушения пространственной сетки, вся кривая в целом - течение структурированной жидкости со структурой коагуляционного типа.

Гмакс =3813 ;—вязкость с неразрушенной структурой; ---------- вязкость с разрушенной структурой.

ТИКСОТРОПНЫЕ СВОЙСТВА МАСЕЛ И СМАЗОК. Тиксотропные свойства проявляются у минеральных масел, содержащих парафин или вязкостные присадки, только при низких т-рах, когда масло приобретает структуру, легко разрушаемую механическим путем . Масла, обладающие структурной вязкостью, не подчиняются ньютоновскому закону течения жидкостей, согласно к-рому изменение вязкости жидкости должно зависеть исключительно от изменения т-ры. Вязкость масла с неразрушенной структурой значительно больше, чем того же масла при той же т-ре, но с разрушенной структурой. Если разрушить структуру такого масла и этим понизить вязкость, то в спокойном состоянии через нек-рое время структура масла восстановится и вязкость его вернется к первоначальному значению. Способность масла самопроизвольно восстанавливать разрушенную структуру называется тиксотропией.

значение кажущейся вязкости , а »?М1ш — остаточная вязкость.

Учитывая значения энтропии, соответствующие выделенным участкам кривых, можно считать, что в первой области скоростей сдвига имеет место течение жидкости с практически неразрушенной структурой, когда разрушаемые связи успевают полностью восстанавливаться. Принципиально иная картина имеет место в области более высоких скоростей деформирования - разрушение поперечных связей не компенсируется в условиях больших силовых полей и жидкость течет с постоянной вязкостью предельно разрушенной структуры. Соответственно возрастает величина энтропии по сравнению с начальным участком течения. Промежуточная область скоростей сдвига, характеризуемая максимальными значениями энергетических параметров течения, отражает процесс тиксотропного разрушения пространственной сетки, вся кривая в целом - течение структурированной жидкости со структурой коагуляционного типа.

С помощью реологических линии и линий фильтрации определяются основные реологические и фильтрационные параметры нефти: предельное динамическое напряжение сдвига , напряжение сдвига предельного разрушения структуры , градиент динамического давления сдвига , градиент давления сдвига предельного разрушения структуры , эффективные вязкость и подвижность нефти с разрушенной и неразрушенной структурой, индексы аномалий вязкости и подвижности нефти . Примеры определения вышеперечисленных параметров будут рассмотрены ниже.

На линиях течения нефти через капилляр и образец породы можно выделить два линейных участка «0-а» и «б-в», отличающихся углом наклона к оси абсцисс. Продолжения этих участков проходят через начало координат, что свидетельствует о соблюдении в этих областях напряжений сдвига и градиентов давления линейных законов течения: закона вязкого трения Ньютона и закона фильтрации Дарси . Участок «0-а» на линиях течения нефти через капилляр и образец породы соответствует течению нефти с практически неразрушенной структурой, когда ее эффективная вязкость постоянная и наибольшая , а подвижность в пористой среде постоянная и наименьшая . В этой области течения разрушение структуры сопровождается тиксотропным ее восстановлением. Эго явление названо ползучестью .

Участок «0-а» реологической линии характеризуется постоянной и наибольшей вязкостью нефти с практически неразрушенной структурой -Но. Граничное напряжение сдвига, соответствующее началу интенсивного разрушения структуры и снижения эффективной вязкости нефти , принято называть предельное динамическое напряжение сдвига f'v///nCy - vy. i раничнос напряжение сдвиги, при котором эффективная вязкость достигает постоянного и наименьшею значения вязкости наф/riu с предельно разрушенной структурой - Цт, называется напряжением сдвига предельного разрушения структуры - Тт.

На участке «0-а» линии течения нефти через образец породы подвижность аномально-вязкой нефти оказывается постоянной и наименьшей и ее называют подвижностью нефти с неразрушенной структурой - o- Граничный градиент давления, соответствующий началу интенсивного увеличения подвижности , принято называть градиентом динамического давления сдвига - Н. Граничный градиент давления, при котором завершается рост подвижности и достигается постоянное и наибольшее значение подвижности нефти с предельно разрушенной структурой - щ, называется градиентом давления предельного разрушения структуры - Нга

Кроме того, для оценки аномалий вязкости и подвижности нефти нами дополнительно введены две численные характеристики, индекс аномалий вязкости , определяемый как отношение вязкости нефти с неразрушенной структурой цо к вязкости нефти с предельно разрушенной структурой и™, и индекс аномалий подвижности , определяемый как отношение подвижности нефти с предельно разрушенной структурой ш к подвижности нефти с неразрушенной структурой o.