Введение 3
Глава 1. Теоретическая часть 5
1.1 Понятие вязкости. Закон вязкости Ньютона 5
1.2 Физическая классификация сред 7
1.3 Уравнение Френкеля-Андраде 9
1.4 Единицы измерения вязкости 10
1.5 Основные методы вискозиметрии 11
1.5.1 Капиллярная вискозиметрия 11
1.5.2 Метод падающего шарика вискозиметрии 14
1.5.3 Ротационный метод вискозиметрии 15
1.5.4 Вибровискозиметр 17
1.6 Основные методы понижения вязкости нефти 18
Глава 2. Аппаратура и методы исследования 21
Глава 3. Результаты эксперимента и их обсуждение 24
3.1 Температурные зависимости вязкости до обработки УЗ 24
3.2 Температурные зависимости вязкости после обработки УЗ 27
Заключение 40
Литература 41
Вязкость (внутреннее трение) - это свойство жидкостей сопротивляться движению одного слоя относительно другого. Характерной особенностью данного типа трения является то, что оно наблюдается во всем объеме жидкости.
Вязкость является важной физико-химической характеристикой веществ и во многих случаях определяет степень готовности или качество продуктов, поскольку тесно связана со структурой вещества и отражает те физико-химические изменения в материале, которые возникают во время технологических процессов. Измерение вязкости является эффективным методом определения свойств вещества или текучести жидкости или газа. Вязкость жидкости является важным параметром при проектировании трубопроводов на заводах, ее значение необходимо учитывать при перекачивании жидкостей и газов через трубы (нефтепроводы, газопроводы). Измерение вязкости играет важную роль в медицинской, пищевой и косметической промышленности, в печатном деле, а также при контроле качества производственного процесса или на различных исследованиях и разработках, направленных на улучшение качества продукции и производительности. В электронной промышленности было обнаружено, что контроль вязкости фоторезисторных сред, которые используются в производстве жидкокристаллических дисплеев, печатных плат и электронно-лучевых трубок является решающим фактором, влияющим на технические характеристики, качество и количество выпускаемой продукции. Вязкость масел имеет большое значение для расчета смазки машин и механизмов. Она является одним из показателей качества горюче-смазочных материалов, красок, синтетических смол. При производстве полимеров и различных продуктов на их основе вязкость является важным технологическим параметром, поскольку по ее величине можно оценить молекулярную массу и концентрацию вещества, а также его структуру в расплаве или растворе. Также вязкость играет важную роль в медицине и биологии. Она является важным параметром в исследованиях коллоидных растворов, например биополимерных. Известно, что вязкость крови влияет на гемодинамику и микроциркуляцию.
В связи с тем, что в настоящее время запасы легкодоступных месторождений нефти истощаются, возникает необходимость оптимальной разработки, добычи и перевозки трудноизвлекаемых залежей, на которые приходится 60% мировых запасов нефти. Однако, как показывает опыт, большинство нефтяных компаний предпочитает разрабатывать уже изведанные, так называемые, активные запасы, так как это не требует больших затрат. Сегодня на них приходится примерно 75% от всей добываемой нефти, в то время как труднодоступные залежи приносят лишь 25% [1]. Для изменения сложившейся ситуации перед инженерами стоит задача разработки методов повышения нефтеотдачи пластов.
Целью данной работы является изучение влияния ультразвуковой обработки (УЗ) на вязкость многокомпонентных жидкостей. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1) Изучить методы измерения вязкости жидкостей, методы изменения вязкости нефти и основы ультразвуковой обработки жидкости;
2) Создание образцов многокомпонентных жидкостей с различным содержанием битума в веретенном масле;
3) Получение температурных зависимостей вязкости исследуемых образцов;
4) Исследовать влияние ультразвуковой обработки на температурные зависимости вязкости.
5) Определение значений энергии активации вязкого течения и коэффициента A в уравнении Френкеля до и после УЗ и их последующее сравнение.
По результатам экспериментального исследования влияния ультразвуковой обработки на температурные зависимости вязкости многокомпонентных жидкостей были получены следующие результаты:
1. Созданы образцы синтетической нефти - растворы на основе веретенного масла и битума;
2. С использованием вибрационного метода определения вязкости жидкостей получены вязкостно-температурные зависимости образцов синтетической нефти. Установлено, что эти зависимости подчиняются уравнению Френкеля;
3. По полученным зависимостям определены значения энергии активации вязкого течения и коэффициенты A в уравнении Френкеля;
4. Произведена ультразвуковая обработка образцов синтетической нефти и получены их температурные зависимости вязкости;
5. Эффект обработки проявляется для образцов с содержанием битума более 10%. Максимальный эффект наблюдался для 40% битума - вязкость уменьшилась на 17,5%;
6. Установлено, что при УЗ значения энергии активации возросли, а коэффициенты A уменьшились.
