Вязкость

Вязкость – свойство нефти (нефтепродукта) оказывать сопротивление перемещению под влиянием действующих на нее сил. Вязкость является одним из основных качественных показателей, который необходимо учитывать при перекачке нефти по трубам, сливе, наливе и других технологических операциях. Различают динамическую и кинематическую . В СИ динамическую измеряет в (), кинематическую – ().

В технических расчетах чаще всего используют кинематическую вязкость. Рекомендуется применять лабораторные данные, полученные для возможного диапазона изменения рабочих температур. При недостаточности лабораторных данных можно воспользоваться одной из расчетных зависимостей. Среди них наибольшее применение получили формулы Вальтера (ASTM) и Рейнольдса-Филонова.

Формула Вальтера имеем вид

, (2.4)

где - кинематическая вязкость, мм²/с; Т – абсолютная температура, К. Эмпирические коэффициенты а, b находятся по формулам

. (2.5)

Для определения постоянных а, b надо знать величины кинематической вязкости и при абсолютных температурах Т₁ и Т₂ соответственно.

Формула Рейнольдса-Филонова (несколько проще)

, (2.6)

где и – коэффициент крутизны вискограммы, 1/К; - кинематическая вязкость при известной (произвольной) температуре Т_*.

Величина и находится следующим образом

(2.7)

Значение и можно определить графически. Для этого наносят значение вязкости при различных температурах на координатную сетку (шкала - логарифмическая). Эти точки соединяет прямой. Тогда тангенс угла наклона к оси температур равен и.

 

ν

ν₁

α и = tgα;

ν₂

 

T₁ T₂ T

 

Достаточная точность зависимости (2.6) во всем рабочем диапазоне температур обеспечивается при выполнении неравенства T₂<T<T₁. В остальных случаях надо пользоваться формулой Вальтера (2.4).

Вязкость смеси двух взаиморастворимых нефтепродуктов может быть определена по эмпирической формуле

(2.8)

где х₁ и х₂ – весовые концентрации нефтепродуктов в смеси; к = 0,6 при .

При температурах, близких к температурам застывания, высокопарафинистые нефтепродукты проявляют неньютоновские свойства, поэтому для определения их кинематической вязкости вышеперечисленные зависимости непригодны.

Если жидкость не подчиняется линейному закону течения (закон Ньютона, который связал явление внутреннего трения в жидкости с ее вязкостью)

,

то такие жидкости называется неньютоновскими. Они могут быть разделены на пластичные, псевдопластичные и дилатантные.

Здесь σ; – напряжения внутреннего трения; μ; – динамическая вязкость – касательное усилие на единицу площади, приложенное к слоям жидкости, отстающим друг от друга на расстоянии, равном единице длины, при единичной разности скоростей между ними; - градиент скорости по радиусу трубы – это относительное изменение скорости по направлению, перпендикулярному к направлению течения, т.е. приращение скорости на единицу длины нормали.

Кривая течения пластичных жидкостей представляет прямую линию. Течение пластичных жидкостей подчиняется уравнению Шведова-Бингама

,

где - начальное напряжение сдвига, которое определяется по формуле

где р – давление, R – радиус, L – длина нефтепровода.

Кроме того, иногда кинематическую вязкость определяют так называемой условной вязкостью (ВУ), измеряемой в условных градусах

Условная вязкость представляет собой отношение времени истечения определенного объема данной жидкости 0.2 л из вискозиметра Энглера к времени истечения того же объема дистиллированной воды при 20 ⁰С.