В чём состоят особенности трубопровода небольшого диаметра с несколькими ДНС, проложенного в несколько ниток?

⇐ ПредыдущаяСтр 17 из 43Следующая ⇒

а) капитальные затраты больше, эксплуатационные меньше, вероятность аварий ниже, экологический ущерб незначителен;

б) капитальные затраты меньше, эксплуатационные больше, вероятность аварий выше, экологический ущерб незначителен;

в) капитальные затраты меньше, эксплуатационные больше, вероятность аварий выше, экологический ущерб значительнее;

г) капитальные затраты меньше, эксплуатационные больше, вероятность аварий выше, экологический ущерб значительнее;

д) капитальные затраты больше, эксплуатационные меньше, вероятность аварий выше, экологический ущерб значительнее.

Дополнительные вопросы

Можно ли получить точный ответ рассчитывая сифонный трубопровод как однофазный ?

а) можно;

б) нельзя;

в) можно, если давление в нём ниже давления насыщения;

г) можно, если давление в нём ниже критического давления;

д) можно, если жидкость ньютоновская.

Как изменяется вязкость жидкости при возникновении эффекта кавитации ?

а) вязкость уменьшается;

б) вязкость не меняется;

в) вязкость увеличивается;

г) вязкость может измениться произвольно;

д) вязкость сначала возрастает, а. затем, плавно понижается.

Влияет ли толщина стенки труб на скорость распространения ударной волны ?

а) не влияет;

б) влияет прямолинейно;

в) влияет обратно пропорционально;

г) влияет, но только для труб из неупругих материалов;

д) влияет, но только для труб, транспортирующих однофазный газ.

Как изменить гидравлический уклон трубопровода ?

а) изменить гидравлический уклон невозможно;

б) изменив напор ДНС;

в) проложив лупинг;

г) изменив толщину стенки трубопровода;

д) заменив электродвигатель у насоса.

2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ТРУБОПРОВОДОВ, ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ ОДНОФАЗНУЮ НЕНЬЮТОНОВСКУЮ ЖИДКОСТЬ [3, 6]

Общие сведения

Неньтоновскими называются жидкости, не подчиняющиеся вязкостному закону Ньютона.

Основной характеристикой любой жидкости являются так называемые кривые течения или реологические кривые (реограммы), графически изображающие зависимость градиента скорости течения жидкости по радиусу от возникающих в ней касательных напряжений .

Градиент скорости течения жидкости по радиусу также называется скоростью сдвига (s):

(2.1)

Реологические кривые весьма разнообразны.

На рис. 2.1. приведены реограммы жидкостей, наиболее распространённых в нефте -газо добывающей отрасли.

1 – ньютоновская жидкость; 2 – дилатантная жидкость; 3 – псевдопласичная жидкость, 4 – вязкопластичная жидкость; 5 – нелинейно вязкопластичная жидкость Рис.2.1.

Реологические кривые

Ньютоновская жидкость

Напомним, что поведение таких жидкостей описывается законом Ньютона:

где:

(2.2)

Если к такой жидкости приложить силу:

где:

- сила трения,

то вся жидкость в трубопроводе останется неподвижной (рис. 2.2).

Рис.2.2.

Эпюры скоростей ньютоновской жидкости при ламинарном течении

Если к такой жидкости приложить силу:

то вся жидкость придёт в движение.

Если при этом во всём сечении:

то весь трубопровод будет занят ламинарным течением, характеризующимся параболическим распределением скоростей (рис. 2.2).

Увеличение приложенной силы:

при сохранении условия:

Приводит лишь к увеличению крутизны параболы (рис. 2.2).

Разумеется, что описанные результаты справедливы лишь для участков трубопровода с вполне развившимся ламинарным течением.

В действительности, жидкость, поступающая в трубопровод, должна пройти от входного сечения определённое расстояние, прежде чем в трубопроводе установится соответствующий ламинарному режиму параболический закон распределения скоростей.

Развитие ламинарного режима течения в трубопроводе приведено на рис.2..3.

Развитие ламинарного режима течения

Рис.2.3.

На входе в трубопровод скорости жидкости во всех точках поперечного сечения будут почти одинаковы, за исключением весьма тонкого слоя вблизи стенок, где вследствие адгезии происходит резкое падение скоростей до нуля, т.е. появляются элементы параболы – «а».

По мере удаления от входа слои жидкости, контактирующие с пограничным слоем, начинают затормаживаться вследствие трения, причем толщина этого слоя постепенно увеличивается, а движение в нём замедляется, т.е. происходит развитие элементов параболы. Центральная часть, ещё не охваченная трением, продолжает двигаться как одно целое с примерно одинаковой для всех слоёв скоростью. Причём, вследствие того, что количество протекающей жидкости остаётся неизменным, замедление движения в пограничном слое неизбежно вызывает увеличение скорости в ядре – «б» и «в».

Наконец, пограничный слой охватит всё сечение потока, и ядро будет сведено к нулю «г».

Формирование ламинарного потока закончено.

При этом, длина начального участка на котором и происходит формирование ламинарного потока (L_нач) может быть определена по формуле (2.2):

(2.3)

Если к такой ньютоновской жидкости приложить силу:

причём, во всём сечении:

то весь трубопровод будет занят турбулентным течением.

В турбулентном потоке каждая отдельно взятая частица движется по весьма сложной траектории, участвуя не только в основном поступательном движении, но и в беспорядочных поперечных движениях.

Но усреднённая скорость частицы длительное время остаётся постоянной, значит, если оперировать усреднёнными скоростями, то турбулентное движение можно рассматривать как установившееся и характеризующееся распределением скоростей, изображенном на рис. 2.4.

В вязком подслое течение всегда ламинарное и характеризуется очень быстрым нарастанием скорости (по параболическому закону) по мере удаления от стенки.

В переходной зоне параболический закон сохраняется (но становится другим), а скорость нарастает уже менее быстрыми темпами.

Наконец, в турбулентной зоне изменение скоростей незначительно. В следствии интенсивного перемешивания жидкости в этой части потока.

1 – вязкий подслой; 2 – переходная зона; 3 – турбулентное течение. Рис.2.4.

Эпюры скоростей ньютоновской жидкости при турбулентном течении

Увеличение приложенной силы увеличивает ядро, как по модулю, так и по диаметру, сокращая переходный и вязкий подслой.

Толщина отдельных зон турбулентного потока может быть установлена из следующих соотношений.

Вязкий подслой:

(2.4)

Переходная зона:

(2.5)

Турбулентная зона:

(2.6)

где:

а– расстояние от стенки по перпендикуляру;

v_ж –динамическая скорость.

Динамическая скорость жидкости находится по формуле:

(2.7)

где:

- касательное напряжение на стенке трубы.

(2.8)

Если:

Re >2320

то толщину вязкого подслоя (Δ_в.п.с.) можно подсчитать и по эмпирической формуле:

(2.9)

Если к такой ньютоновской жидкости приложить такую силу F₅ ,

что:

только в центральной части трубопровода, то реализуется комбинация рассмотренных случаев (рис.2.5.), которая характеризуется резким увеличением толщины суммарного вязкого слоя.

Эпюра скоростей ньютоновской жидкости при комбинации турбулентного и ламинарного течения

1 – суммарный вязкий подслой; 2 – переходная зона; 3 – турбулентное течение. Рис.2.5.

Неньютоновская жидкость

Реологические кривые всех неньютоновских жидкостей можно охарактеризовать так называемой эффективной кажущейся вязкостью (μ_э), которая даже при постоянной температуре не является неизменной для одной и той же жидкости.

Например, для вязкопластичной жидкости:

Реологическая кривая для вязкопластичной жидкости

Рис.2.6.

(2.10)

Для многих неньютоновских жидкостей вид реологических кривых зависит от времени действия приложенной силы и предистории жидкости.

По этим признакам различают тиксотропные, реопектические и дилатантные жидкости, а также вязкоупругие системы.

Тиксотропные - это такие жидкости, после приложения к которым, достаточного напряжения, состояние стационарного течения будет получено только через некоторое (обычно, весьма длительное) время.

При этом, с течением времени, эффективная кажущаяся вязкость жидкости уменьшается, вплоть до установления стационарного течения.

После снятия нагрузки реологические свойства жидкости постепенно восстанавливаются.

Реопектические - это такие жидкости при возникновении движения которых кажущаяся эффективная вязкость увеличивается вплоть до установления стационарного течения.

Дилатантные - это такие жидкости, при возникновении движения которых кажущаяся эффективная вязкость уменьшается вплоть до установления стационарного течения.

Вязкоупругие системы - это жидкости, проявляющие при деформировании как вязкостные свойства (как и положено жидкостям), так и упругие свойства (как положено твёрдым телам).

2.2. Вязкопластичные жидкости

К их числу относятся суспензии и коллоидные растворы, состоящие из двух фаз – твёрдой и жодкой.

Примерами могут служить глинистые (буровые) и цементные растворы, а также парафинистые нефти.

При приложении к таким жидкостям малых нагрузок в них возникают упругие деформации как в твёрдых телах, а сама жидкость остаётся неподвижной, хотя и меняет форму, если это позволяет вмещающий объём.

После снятия нагрузки деформации исчезают, и жидкость восстанавливает свою форму.

Но если достигнуто некоторое предельное значения напряжения (τ₀), называемое пределом текучести или начальным напряжением сдвига, то вся жидкость приходит в движение, описываемое уравнением Шведова – Бингама:

(2.11)

где:

μ_пл – пластичная вязкость.

(2.12)

Таким образом, эффективная вязкость связана с пластичной простейшим соотношением:

(2.13)

Такое поведение подобных жидкостей можно объяснить образованием в покоящейся жидкости пространственной решетки, заполненной жидкой фазой.

Жесткость решетки (структуры) такова, что она приводит к полной потере подвижности и достаточна, чтобы сопротивляться любому напряжению, не превосходящему (τ₀).

Но если напряжение превысит (τ₀), то структура разрушается и система ведёт себя как обычная ньютоновская жидкость.

Если напряжение сдвига вновь становится меньше (τ₀), то структура вновь восстанавливается.

Кроме приложения достаточно большой нагрузки структура может быть разрушена и другими методами, например, нагреванием до температуры плавления решетки или достаточно мощным вибрационным воздействием.

Многие вязкопластичные жидкости являются тиксотропными, а это означает, что величина (τ₀) в значительной степени зависит от времени нахождения жидкости в покое.

Чем больше это время, тем сильнее эти жидкости «застудневают», т.е. (τ₀) постепенно увеличивается.

Поэтому истинная реологическая кривая вязкопластичных жидкостей, долгое время находившихся в покое, имеет несколько иной вид (рис.2.7).

Перед нами классическая петля гистерезиса.

Таким образом, динамическое напряжение сдвига -до этого(τ₀) – приобретает лишь гипотетическое теоретическое значение, хотя для упрощения расчетов используют именно эту величину - (τ₀) .

На самом деле, жидкость приходит в движение лишь при достижении так называемого статического начального напряжения сдвига , называемого также напряжением страгивания с места.

Истинная реологическая кривая вязкопластичной жидкости

Рис. 2.7.

Именно такое напряжение необходимо для полного разрушения структуры «застудневшей» жидкости.

При этом, внутренняя структура жидкости разрушается не мгновенно, а постепенно, в результате, напряжение, необходимое для начала течения подобной жидкости медленно уменьшается по кривой (А - В) и сопровождается понижением вязкости.

Поскольку, при установлении стационарного течения подобной жидкости (отрезок В - С) структура уже полностью отсутствует, то при быстром снятии нагрузки для её восстановления требуется определённое время.

В результате, жидкость будет некоторое время ещё продолжать движение даже при

вплоть до достижения

называемую предельным напряжением остановки.

При этом, напряжение, необходимое для повторенного начала течения подобной жидкости некоторое время ещё продолжает уменьшается по кривой (В - Д) и сопровождается дальнейшим понижением вязкости.

Наконец, при достижении величины жидкость останавливается.

Если время снятия нагрузки невелико, то при её новом наложении жидкость может начать двигаться при любом «τ» из диапазона:

ибо восстановление структуры идёт медленно по кривой (Д – А)и сопровождается постепенным повышением вязкости.

На практике определяет минимальную мощность насоса, необходимую для приведения в движение застывшей парафинистой нефти в остановленном на длительное время трубопроводе.

определяет минимальную мощность насоса, необходимую для приведения в движение парафинистой нефти в остановленном на короткое время трубопроводе.

Во всех остальных случаях используют понимая под ней .

Итак, будем считать, что при достижении вся масса жидкости приходит в движение и первоначально перемещается как единое целое (как твёрдое тело) с одинаковыми скоростями для всех частиц, кроме ничтожного по толщине граничного слоя с параболическим распределением скоростей.

Это, так называемая начальная форма течения вязкопластичных нефтей (рис.2.8.).

Подобная форма движения жидкости требует определенного перепада давления или напора, определяемых по формулам:

(2.14)

(2.15)

Эпюра скоростей вязкопластичной жидкости при начальной форме течения

Рис.2.8.

По мере увеличения ΔРили ΔHвозрастает и скорость движения жидкости.

В ближайших к стенкам трубы участках потока развивается полноценный ламинарный режим, а в центральной части (ядре) жидкость по прежнему продолжает двигаться как твёрдое тело.

Такой режим движения вязкопластичной жидкости называется структурным или ядерным (рис.2.9).

Эпюра скоростей вязкопластичной жидкости при структурной (ядерной) форме течения

Рис.2.9.

При этом, радиус центрального ядра может быть определён по формуле:

(2.16)

По мере увеличения нагрузки радиус ядра уменьшается и при достаточно больших перепадах напора (давления) радиус становится равным нулю и наступает третий режим течения вязкопластичной жидкости – ламинарный, а затем и турбулентный, ибо структура к этому моменту разрушена полностью и неньютоновская жидкость превратилась в ньютоновскую.

В реальности, турбулентный режим (а тем более и ламинарный) начинает зарождаться ещё при наличии ядра и эпюра скоростей имеет достаточно сложный вид (рис. 2.10).

Реальная эпюра скоростей вязкопластичной жидкости

Рис.2.10.

Пренебрегая реальными эпюрами скоростей (рис.2.10), в виду их чрезвычайной сложности, будем считать, что гидравлические расчеты для вязкопластичных жидкостей бывают трёх видов:

1. для начальной формы движения;

2. для структурной формы движения;

3. для безъядерных форм движения.

Начальная форма движения.

Диапазон её существования очень узок и ограничивается величинами (ΔР₀)или (ΔН₀).

Как только (ΔР)или (ΔН) становятся больше (ΔР₀)или (ΔН₀) наступает структурная форма движения.

Формулами для определения перепада давления или напора для начальной формы движения служат выражения (2.14) или (2.15), а формулы для определения расхода не рассматриваются, вследствие его крайней незначительности и абсолютного не применения на практике.

Структурная форма движения.

Диапазон её существования лежит от до таких значений (ΔР)или (ΔН)при которых .

Существует два способа гидравлических расчетов для структурной формы течения: точный и приближенный.

Точный способ основан на уравнении Букингема:

(2.17)

где:

-приложенная разность давлений.

Более удобно для использования уравнение Букингема в следующем виде:

(2.18)

Но ни одно из этих уравнений не может быть решено относительно .

Приближенный способ основан на пренебрежении во втором уравнении Букингема членом:

вследствие его малости.

Тогда уравнение Букингема приобретает вид:

(2.19)

Это уравнение уже можно решить и относительно :

(2.20)

Существуют также многие другие приближенные способы решения уравнения Букингема относительно , например, формулы Миттельмана – Розенберга, Макмиллена, Лейбензона, Воларовича, Гуткина и др., которые в большинстве своём представляют собой линейные аппроксимации в некотором интервале изменения радиуса ядра.

Все они применимы в сравнительно узком диапазоне изменения радиуса ядра потока и не исключают при этом погрешности, которая в большинстве случаев является весьма существенной.

Например, уравнение Миттельмана – Розенберга имеет вид:

(2.21)

где:

(2.22)

(2.23)

где:

Иили Sen– параметр Ильюшина или как его частот называют параметр Сен – Бенана:

(2.24)

где:

v– средняя скорость течения жидкости в трубопроводе.

Безядерные формы движения.

Как известно, существует два вида течения жидкости для данных форм движения – ламинарный и турбулентный.

В случае ламинарного течения потерю напора или давления определяют по обычным формулам Дарси – Вейсхбаха, но коэффициент гидравлического сопротивления «λ», входящий в эти уравнения, рассчитывают по специальной зависимости:

(2.25)

Можно, также, воспользоваться зависимостью:

(2.26)

где:

- обобщенный критерий Рейнольдса.

Он одновременно учитывает как вязкие, так и пластичные свойства жидкости и может быть рассчитан по формуле:

(2.27)

Если необходимо найти пропускную способность трубопровода «Q»,то применяют стандартный графо - аналитический метод, использующийся для ньютоновских жидкостей.

При турбулентном течении жидкости различают два случая.

Если перекачиваемая среда не является нефтью, то используют зависимости, охватывающие турбулентное течение в целом без его деления на три возможных вида.

Подобный подход объясняется несовершенством имеющегося на сегодня математического аппарата.

Если необходимо найти перепад давления или напора, то используют все те же зависимости Дарси – Вейсхбаха, но коэффициент гидравлического сопротивления «λ», входящий в эти уравнения, рассчитывают по специальной зависимости:

λ (2.28)

где:

Ви n– эмпирические коэффициенты, наиболее достоверно устанавливаемые опытным путём.

Так, например, согласно данных Б.Е.Филатова для неутяжеленного глинистого раствора:

B = 0,1

n = 0,15

Для утяжелённого глинистого раствора:

B = 0,0025

n = - 0,2

Для цементных растворов, согласно данных Б.И.Мительмана:

B = 0,08

n =

Для нахождения пропускной способности вновь применяют традиционный графо – аналитический метод.

Если перекачиваемая среда является нефтью, то после определения вида турбулентного течения (аналогично как для ньютоновских жидкостей), по одной из многочисленных формул рассчитывают коэффициент гидравлического сопротивления «λ», а, затем, используют все те же зависимости Дарси – Вейсхбаха.

При этом, при использовании формул для нахождения «λ», ранее применявшихся для ньютоновских жидкостей, входящее в них значение критерия Рейнольдса заменяют на так называемое эффективное значение – Re_э:

(2.29)

Напомним, что при вычислении μ_э (ν_э) необходимо знать градиент скорости по радиусу .

Будем считать, что:

(2.30)

где:

u_центр – скорость жидкости в центре трубопровода;

u_стенка – скорость жидкости у стенки трубопровода.

Такое соотношение вполне справедливо, ибо при турбулентном течении практически всё сечение трубопровода занято потоком жидкости с мало изменяющейся скоростью.

Но:

Тогда:

А величину скорости жидкости в центре трубопровода можно рассчитать по формуле:

(2.31)

Однако, величина ΔP, входящая в формулу (2.31), неизвестна.

Поэтому в практических расчетах поступают следующим образом.

Задаются скоростью в центре трубопровода и после осуществления всех расчетов осуществляют её проверку, полагая допустимым отклонение в ± 5 %. При больших отклонениях расчет повторяют, задавшись новым значением скорости в центре трубопровода.

Если требуется определить пропускную способность трубопровода, то применяют традиционный графо – аналитический метод.

Особо следует обсудить вопрос о границах ламинарного и турбулентного течения псевдопластичной жидкости при безъядерных формах движения.

Часть исследователей, для этого предлагает сравнивать с числом 2320.

Другая часть исследователей считает, что критическое значение должно быть существенно выше.

Поэтому, при осуществлении практических расчетов, поступают проще, вычисляя так называемую критическую скорость жидкости :

(2.32)

Если:

то режим ламинарный.

Если:

то режим турбулентный.

2.3. Нелинейно вязкопластичные жидкости

К ним относятся жидкости, обладающие двумя характерными точками: «τ_ст» и «τ_р».

При достижении напряжения страгивания - «τ_ст» вся жидкость приходит в движение, хотя структура ещё разрушена не полностью.

При достижении напряжения разрушения - «τ_р» жидкость превращается в ньютоновскую, ибо вся структура разрушена (рис.2.11).

Разумеется, при осуществлении гидравлических расчетов, как и раньше, величина «τ_ст» будет заменяться на «τ₀».

Течение нелинейно вязкопластичной жидкости описывается уравнением Бакли – Гершеля:

(2.33)

где:

n– показатель степени, характеризующий меру отклонения поведения жидкости от ньютоновского закона;

k– коэффициент, характеризующий вязкость жидкости.

Реологическая кривая нелинейно вязкопластичной жидкости

Рис. 2.11.

Эпюры скоростей для таких жидкостей аналогичны эпюрам скоростей для вязкопластичных жидкостей с той лишь разницей, что на участке «τ_ст» - - «τ_р» уменьшение радиуса ядра не прямо пропорционально приложенной силе, а подчиняется некому криволинейному закону.

Гидравлические расчеты для подобных жидкостей базируются только на приближенной аппроксимации уравнения Букингема и в одной из наиболее распространенных форм имеют вид:

(2.34)

где:

- некая функция « » от аргумента « ».

(2.35)

где:

(2.36)

2.4. Дилатантные и псевдопластичные жидкости

При приложении к таким жидкостям силы, превышающей силу трения, вся жидкость приходит в движение, характеризующееся параболическим распределением скоростей.

Но, поскольку, псевдопластичные жидкости при течении как бы разжижаются (т.е. μ_эу них уменьшается), а дилатантные жидкости при течении как бы загустевают (т.е. μ_эу них увеличивается), то параболическое распределение эпюры скоростей для дилатантных жидкостей будет иметь более тупой профиль, а для псевдопластичных жидкостей – более острый профиль по сравнению с ньютоновскими жидкостями при прочих равных условиях (рис. 2.12).

Рис. 2.12.

Эпюры скоростей дилатантной и псевдопластижной жидкости

Реологические кривые таких жидкостей хорошо описываются степенной зависимостью вида:

(2.37)

где:

«k» и «n» - const для данной жидкости (см. выше).

«k» является своего рода мерой консистенции жидкости и увеличивается с ростом её вязкости.

Что касается «n», то чем больше оно отличается от единицы (ньютоновская жидкость), то тем сильнее проявляются её неньютоновские свойства.

Для псевдопластичных жидкостей:

n<1

Для дилатантных жидкостей:

n>1

Гидравлические расчеты для таких жидкостей осуществляются двумя способами.

Либо используют зависимости Балхли – Гершеля:

(2.38)

(2.39)

Либо используют обычные формулы Дарси – Вейсхбаха, но:

-если движение ламинарное, то коэффициент гидравлического сопротивления «λ» вычисляют по формуле:

(2.40)

-если движение турбулентное, то при вычислении коэффициента гидравлического сопротивления «λ» вместо «Re» используют обобщенный критерий Рейнольдса «Re^*», который в данном случае рассчитывают по формуле:

(2.41)

Границы между ламинарным и турбулентным течением, а также границы между различными видами турбулентного течения определяются аналогично ньютоновской жидкости.

Псевдопластичные жидкости это суспензии, содержащие ассиметричные твёрдые частицы или растворы высокомолекулярных полимеров.

Физическое толкование псевдопластичности заключается в том, что с возрастанием скорости сдвига ассиметричные частицы или огромные молекулы полимера вместо случайных движений, которые они совершали в покоящейся жидкости, начинают ориентироваться в пространстве, располагаясь своими большими осями вдоль направления потока.

В результате, кажущаяся вязкость начинает убывать, и это будет продолжаться до тех пор, пока сохраняется возможность дальнейшего ориентирования частиц или макромолекул полимера вдоль линии тока; после чего криволинейный участок реограммы заканчивается и начинается линейный (рис.2.11).

Дилатантные жидкости это суспензии с очень высоким содержанием твёрдой фазы.

Твёрдой фазы так много, что в состоянии покоя жидкости едва хватает для заполнения пространства между частицами.

Физическое толкование дилатантности заключается в том, что с возрастанием скорости сдвига плотная упаковка частиц нарушается, материал как бы «разбухает», расстояния между частицами увеличиваются, и жидкости уже не хватает для заполнения пространства между частицами.

В результате, жидкость перестает служить смазкой, уменьшающей трение частиц друг о друга ибо её уже просто не хватает для заполнения пространства между частицами.

Появляется сухое трение, кажущаяся вязкость начинает возрастать, и это будет продолжаться до тех пор, пока сохраняется возможность дальнейшего «разбухания» системы; после чего криволинейный участок реограммы заканчивается и начинается линейный (рис.2.11).

2.5. Тиксотропные жидкости

Консистенция подобных жидкостей зависит от величины и продолжительности воздействия приложенной силы – т.е. времени действия и величины скорости сдвига.

Если тиксотропный материал, находящийся в состоянии покоя, деформировать с постоянной скоростью сдвига, то его структура будет постепенно разрушаться, а кажущаяся вязкость снижаться со временем.

Скорость разрушения структуры при определённой скорости сдвига зависит от начального строения самой структуры, т.е. определяется свойствами самой жидкости.

Тиксотропия обратимый процесс и после снятия нагрузки структура жидкости постепенно восстанавливается, а кажущаяся вязкость повышается со временем.

Но скорость разрушения структуры, как правило, не совпадает со скоростью восстановления структуры, а это неизбежно ведёт к возникновению на реограммах тиксотропных жидкостей своеобразных петель гистерезиса, подобных наблюдаемым нами ранее на реограммах вязкопластичных жидкостей (рис.2.12).

Тиксотропные материалы бывают двух видов: истинно тиксотропные и так называемые псевдотельные.

Первые полностью разрушают свою структуру под воздействием больших напряжений сдвига и после этого ведут себя подобно настоящим жидкостям до тех пор, пока после снятия нагрузки структура не восстановится.

Вторые – никогда не теряют полностью свойств твёрдого тела.

Реопектические жидкости

Данным материалам свойственно постепенное структурообразование при сдвиге. Несомненно, существует критическая величина сдвига, после превышения которой, структурообразование не имеет места, а, напротив, начнется её разрушение. К сожалению, подобные материалы изучены слабо и нами не рассматриваются.

Реологические кривые тиксотропных жидкостей

«а» и «в» - истинно тиксотропные; «с» - псевдотельные жидкости Рис.2.12.

Вязкоупругие жидкости

Вязкоупругими называются жидкости одновременно проявляющие во всем диапазоне прилагаемых напряжений как упругие свойства, характерные для твёрдых тел, так и вязкостные свойства, характерные для жидкостей.

Поведение подобных жидкостей описывается уравнением, сочетающим в себе закон Гука и Ньютона:

(2.42)

где: λ₁ –время релаксации.

После снятия нагрузки напряжения в жидкости уменьшаются по закону:

(2.43)

где: t– время.

(2.44)

где:

G– модуль сдвига.

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 388; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12 13 14 15 161718 19 20 21 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!