ВВЕДЕНИЕ 4
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ 6
1.1. Понятие жидкости и ее виды 6
1.1.1. Идеальные и реальные жидкости 6
1.1.2. Ньютоновские и неньютоновские жидкости 7
1.1.3. Тиксотропные жидкости 8
1.2. Понятие вязкости 8
1.2.1. Динамическая вязкость 11
1.2.2. Кинематическая вязкость 12
1.2.3. Условная вязкость 13
1.2.4. Относительная вязкость 13
1.2.5. Единицы измерения, изменение вязкости при нагревании 13
1.3. Методы определения вязкости жидкости 15
1.3.1. Ротационный метод 15
1.3.2. Капиллярный метод 17
1.3.3. Определение вязкости жидкости методом Стокса 19
1.3.4. Вибрационный метод 20
1.3.5. Практическое применение вискозиметрам 22
1.4. Воздействие ультразвуковых полей на дисперсные системы
различного состава 23
1.4.1. Понятие кавитации 24
1.4.2. Виды кавитации 25
1.4.3. Изменение реологических свойств дисперсных систем при
акустическом воздействии 26
2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 29
2.1. Объекты исследования 29
2.2. Методы исследования 30
2.2.1. Определение коэффициента вязкости 30
2.2.2. Определение энергии активации вязкого течения 32
3. ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ НА РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТИ 41
3.1. Методика проведения ультразвуковой обработки 41
3.2. Постановка эксперимента 41
3.3. Результаты эксперимента 42
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 59
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 60
Измерение вязкости является эффективным способом определения состояния (свойств вещества) или текучести жидкости или газа. Обычно вязкость ассоциируется только с жидкостями. Поскольку газ является относительно невязкой средой, считается, что погрешность будет невелика, если игнорировать величину силы, воздействующей на поток газа, направленный на некоторую плоскость (тангенциальное напряжение), если только речь не идет об объектах, движущихся с большой скоростью, таких как ракета или самолет. Такой тип идеальной среды, в которой не происходит генерации какого-либо тангенциального напряжения, когда она находится в движении (состояние среды), называется идеальной или невязкой средой.
В настоящее время техника испытывает некоторые затруднения при добыче и транспортировке высоковязких нефтей, что требует какого-либо воздействия на жидкость. На реологические свойства нефти сильно влияет содержание парафина, соответственно изучение данного вопроса является очень актуальным. Самый популярный и простой способ воздействия на вязкость жидкости это нагревание, но иногда и оно не позволяет достичь соответствующих результатов. Производятся различные нано-жидкости, которые действуют на вязкость под действием магнитного поля и используются для автомобильных амортизаторов, применительно к добыче нефти проводится закачка различных газов в нефтяной пласт. Учитывая, что нефть имеет многокомпонентный состав и содержит некое количество растворенных парафинов применим ультразвуковое воздействие для снижения вязкости жидкости.
Целью настоящей работы является изучение влияния содержания парафина в полусинтетическом моторном масле на реологические свойства жидкости и изменения этих свойств под действием ультразвукового поля.
Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи:
• создание образцов масла с различной концентрацией парафина;
• получение температурных зависимостей вязкости исследуемых образцов;
• определение энергии активации вязкого течения на различных температурных участках;
• исследование влияния ультразвукового воздействия на изменение вязкости масла с различным содержанием парафина.
Настоящая работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы. Первая глава содержит обзор исследований по основным вопросам настоящей работы. Вторая глава посвящена измерению вязкости полусинтетического моторного масла, парафина, а также образцов, которые являются смесью масла и различной концентрации парафина. В последней главе представлены результаты измерения вязкости образцов после ультразвуковой обработки.
По результатам выполненной работы были созданы растворы на основе полусинтетического моторного масла и парафина. Количество парафина было взято в зависимости от его содержания в парафинистой нефти.
Проведя исследование были сформулированы следующие выводы:
1. Установлено, что при добавлении парафина в моторное масло, его вязкость увеличивается.
2. Установлено, что при воздействии ультразвукового поля на масло с различной концентрацией парафина вязкость представленных образцов отлична от первоначальной.
Один из самых эффективных примеров снижения вязкости наблюдается в образце №5 (содержание парафина 4%), причем конкретно в температурном диапазоне от 60С до +230С, чего нельзя сказать про вязкость в температурном диапазоне от +23оС до +65оС. Так, например, при температуре +1°С наблюдается снижение вязкости на 18%.
3. Определена энергия активации вязкого течения на всех линейных участках температурных зависимостей и среднее значение в зависимости от температуры.
Расчеты показали, что после воздействия ультразвуковым полем в течение одной минуты энергия активации вязкого течения повышается. Однако после обработки в течение трех минут энергия активации вязкого течения в растворах с содержанием парафина более 6% значительно (более чем на 45%) уменьшается, что говорит о снижении вязкости.
