Главная -> Словарь

Реологические исследования

В теории трения и износа важное место занимают реологические или объемно-механические свойства смазочных материалов, во многом определяющие их работоспособность в смазываемых механизмах. В качестве смазочных материалов используют различные вещества: жидкие масла, твердые смазочные покрытия, пластичные смазки, газы. Наиболее широко применяют масла и смазки, на долю которых приходится более 99% всех смазочных материалов. В связи с этим ниже рассмотрены реологические характеристики смазочных материалов только-этих типов.

электрических и магнитных полей в целях повышения эффективности технологических процессов при транспортировке и хранении нефти и нефтепродуктов. Применение электромагнитных полей возможно для управления процессами формирования объемных парафиновых кристаллических структур, образующихся в нефтях при температурах, близких к температуре застывания. Наличие подобных структур обусловливает реологические характеристики нефтей и вызывает определенные трудности при транспортировке нефти по трубопроводам. Внешнее поле изменяет дискретность частиц и их поведение, снижая скорость образования парафиновых отложений на стенках труб при сборе и транспортировке нефти .

Максимальное проявление свойств неньютоновской жидкости достигается при растворении асфальтенов в среде с низким растворяющим действием. Повышение температуры приводит к большему проявлению свойств ньютоновской жидкости, за исключением очень твердых асфальтенов, обнаруживающих большую тик-сотропию при слабом размягчении при нагревании. Поэтому вполне оправдано стремление исследователей дополнить обобщенные реологические характеристики битумов более детальным изучением влияния химического строения асфальтенов на их вязкостно-температурные показатели. Прежде изучали главным образом состав смол и углеводородов , но в последнее время выяснение роли асфальтенов становится первостепенным.

Реологические характеристики битума могут быть получены в результате графического изображения зависимости экспериментально определенных скрросте_й^даип^от^^ Таки?^.за?И?ияо^^__позволдат ^определить,' является л и. данный материал ньютоновской или неньютоновской жидкостью. В_пдаледнем случае можно определить .стелень_01клонё" ния'Ът простого вязкого_ течения,

Таблица 3.5. Физико-химические и реологические характеристики каменноугольных смол с различной температурой размягчения

Основные характеристики смазок , по которым судят об их эксплуатационных свойствах и которыми руководствуются при выборе смазок для конкретных узлов трения, установлены ГОСТ 4.23— 83 «Система показателей качества продукции. Нефтепродукты. Смазки пластичные. Номенклатура показателей». Этот стандарт устанавливает обязательную номенклатуру показателей и признаков качества смазок, которые необходимо включить в НТД при их разработке. Реологические характеристики , водостойкость, испаряемость, окисляемость, антикоррозионные, противоизносные и другие свойства характеризуют работоспособность смазок. Для определения стабильности смазок оценивают их коллоидную, механическую, химическую и термическую стабильности.

Приведенная классификация неньютоновских жидкостей достаточно условна. Так, реологические характеристики вязкоупрутих жидкостей зависят от предыстории, в связи с чем эти жидкости можно отнести и ко второй группе, то есть к нереостабильным жидкостям. Часто жидкости второй и третьей групп объединяют в одну и называют «жидкостями с памятью». Кроме того, жидкости одной группы при определенных условиях могут проявлять свойства, типичные для жидкостей другой группы. Так, например, при высоких давлениях и скоростях сдвига, а также при течении в узких зазорах даже нютоновские жидкости способны проявлять свойства, присущие неньютоновким жидкостям .

Испытания печатных красок проводятся для определения степени соответствия ее показателей нормам, регламентируемым стандартами и техническими условиями, либо для выбора оптимальных режимов печатания, обеспечивающих требуемое качество печатного оттиска и, наконец, с целью предусмотрения необходимых средств для подготовки краски к использованию. Нами определялись некоторые технологические характеристики растворов высокомолекулярных соединений нефти в минеральных маслах с целью оценки их пригодности для использования в качестве печатных красок. Смеси приготавливали с использованием масла МП-12, в которое добавляли 10% мае. ВМС. Растворение ВМС проводили при температурах от 90 до 140°С в течение 30 минут при перемешивании. В процессе закрепления краски на оттиске часть растворителей и низкомолекулярных компонентов связующего впитывается в поры бумаги. При этом возможны также проникновение в поры бумаги краски, а также коагуляция пигментов на поверхности бумаги. Последние два обстоятельства оказывают существенное влияние на качество оттиска. Определяющими показателями качества красок в этих случаях являются их дисперсность, реологические характеристики, агрегативная устойчивость против расслоения. С увеличением дисперсности системы, то есть с уменьшением размеров агрегатов частиц пигментов, увеличивается степень их проникновения в поры бумаги. От концентрации частиц и

Сложное внутреннее строение различных жидкостей, в том числе нефтей и нефтепродуктов, обусловливает большое разнообразие их реологического поведения. В связи с этим при проектировании и эксплуатации трубопроводных систем появляется необходимость в изучении реологических свойств перекачиваемых жидкостей, т.е. свойств,от которых зависит характер их течения. В трубопроводном транспорте реологические характеристики нефтей и нефтепродуктов оцениваются следующими параметрами: вязкостью , пластической вязкостью, эффективной вязкостью, начальным напряжением сдвига, предельным динамическим напряжением сдвига и температурой застывания.

Например, наилучшие реологические характеристики в результате термообработки усинской и возейской нефтей получаются при скорости их охлаждения 10... 15 градусов в час.

Для осадка цинкового концентрата

Седиментометрические и реологические исследования, а также поляризационная микроскопия позволили объяснить действие ультразвука на процесс кристаллизации твердых углеводородов при депарафинизации и обезмасливании. При обработке суспензий твердых углеводородов ультразвуком разрушаются связи между кристаллами твердых углеводородов, что приводит к разрушению образованной ими пространственной структуры; при дальнейшем охлаждении эта структура не восстанавливается. Сами же кристаллы парафина при обработке ультразвуком почти не разрушаются. В результате резко снижается структурная вязкость системы и исчезает динамическое предельное напряжение при сдвиге. Все это создает условия для роста кристаллов с образованием агрегатов, обусловливающих высокие скорость и четкость отделения твердой фазы от жидкой, что приводит к увеличению скорости фильтрования, выхода депарафинированного масла и снижению содержания масла в твердой фазе. Однако применение метода ультразвуковой обработки суспензий твердых углеводородов при депарафинизации и обезмасливании пока не вышло из стадии лабораторных исследований.

Седиментометрические и реологические исследования, а также поляризационная микроскопия позволили объяснить действие ультразвука на процесс кристаллизации твердых углеводородов при депарафинизации и обезмасливании. При обработке суспензий твердых углеводородов ультразвуком разрушаются связи между кристаллами твердых углеводородов, что приводит к разрушению образованной ими пространственной структуры; при дальнейшем охлаждении эта структура не восстанавливается. Сами же кристаллы парафина при обработке ультразвуком почти не разрушаются. В результате резко снижается структурная вязкость системы и исчезает динамическое предельное напряжение при сдвиге. Все это создает условия для роста кристаллов с образованием агрегатов, обусловливающих высокие скорость и четкость отделения твердой фазы от жидкой, что приводит к увеличению скорости фильтрования, выхода депарафинированного масла и снижению содержания масла в твердой фазе. Однако применение метода ультразвуковой обработки суспензий твердых углеводородов при депарафинизации и обезмасливании пока не вышло из стадии лабораторных исследований.

Определение динамической вязкости ньютоновских жидкостей и реологические исследования неньютоновских жидкостей проводят с помощью ротационной вискозиметрии, основанной на введении испытуемого вещества в зазор между двумя коаксиальными цилиндрами или конусом и плитой и регистрации динамической вязкости вещества129. Подробнее метод описан в .

Реологические исследования асфальтеносодержащих нефтей позволили обнаружить у них структурно-механические свойства, характерные для многих коллоидных систем . В.В.Девликамов, З.А.Хабибуллин и М.М.Кабиров показали, что в пластовых условиях основными структурообразующими компонентами нефтей являются частицы асфальтенов, так как для большинства месторождений пластовая температура превышает температуру кристаллизации парафинов. Установлены зависимости структурно-механических свойств нефти от содержания в ней асфальтенов и смол, содержания и состава растворенного газа, а также от температуры и давления.

В настоящее .время для реологических исследований дегазированных нефтей и нефтепродуктов чаще всего используют ротационные вискозиметры . Они позволяют проводить реологические исследования в достаточно широком диапазоне скоростей и напряжений сдвига и определять основные реологические параметры жидкостей при различных температурах .

3.1.1. Реологические исследования нефтей на ротационном вискозиметре РЕОТЕСТ-2

Важным элементом комплексных исследований свойств обратных водонефтяных эмульсий , в частности, при разработке их эмульгаторов, являются реологические исследования. Необходимость этих исследований обусловлена спецификой эксплуатации ОВНЭ. Последние в процессе их эксплуатации должны обладать достаточной текучестью для закачки в скважины, быть агрегативно устойчивыми, а также обладать довольно высокими структурно-механическими свойствами в требуемом диапазоне температур и нагрузок.

Реологические исследования ОВНЭ и ОВДЭ проводились на ротационном вискозиметре РЕОТЕСТ-2 в интервале температур от 0 до 70 °С и скоростей сдвига от 1,5 до 1312 с"', отвечающих эксплуатационным условиям применения обратных эмульсий.

Реологические исследования проводились в следующей последовательности. Проба нефти, ОВНЭ или ОВДЭ отфильтровывалась и помещалась в измерительный цилиндр вискозиметра. Проба нефти, в отличие от проб-эмульсий, подвергалась термомеханической гомогенизации перемешиванием при максимальной скорости деформации 729 с" в течение 20 минут при комнатной температуре, чего вполне достаточно для полного разрушения структуры нефти. Проба ОВНЭ или ОВДЭ не подвергалась термомеханической гомогенизации во избежание преждевременного расслоения эмульсии; причем перед изменением температуры измерения в измерительный цилиндр заливалась свежая проба ОВНЭ или ОВДЭ с одновременной проверкой предыдущей пробы на факт расслоения на воду и нефть. Затем испытуемая проба помещалась в нагревательную баню -термостат, где происходило созревание структуры в покое при температуре измерения в течение 1 часа. После этого на ротационном вискозиметре путем разрушения структуры при переходе от малых градиентов скорости к большим снимались необходимые показатели для построения реологических кривых течения и эффективной вязкости и определения реологических параметров исследуемой системы. Измерения проводились как в прямом , так и в обратном

3.1.1. Реологические исследования нефтей на ротационном

Практический интерес при изучении вязкостных характеристик жидких дисперсных систем представляют реологические исследования. Реологическим исследованиям нефтяных систем уделяется значительное внимание. Особые трудности при этом возникают из-за проявления отклонения их поведения во многих случаях от поведения ньютоновских жидкостей. Реологические исследования позволяют связать макроскопические деформации и течение нефтяной дисперсной системы с мгновенными конфигурациями и движением ее гидродинамически подвижных частиц. В свою очередь вязкое сопротивление является функцией межмолекулярных взаимодействий в системе, определяющих ее инфраструктуру.