Целесообразность последовательной перекачки. Приближенная теория смесеобразования. Прием и реализация смеси на конечном пункте трубопровода, страница 12

Значительно большое количество жидкостей отнесено к классу неньютоновских. В него объединены все те жидкости, кривая течения которых отличается от кривой 1.

Неньютоновские жидкости, в свою очередь, делятся на

- пластичные (или бингамовские);

- псевдопластичные;

- дилатантные.

Кривые их течения обозначены индексами соответственно 2, 3, 4.

Как видно из рисунка, течение бингамовских жидкостей начинается только после создания определенного напряжения t_о, называемого начальным напряжением сдвига. При меньших, чем t_о, напряжениях такие жидкости ведут себя, как твердые тела, а при больших - как ньютоновская жидкость, для которой напряжение сдвига равно t - t_о. Из характера кривой течения нетрудно видеть, что для бингамовского пластика зависимость напряжения от скорости сдвига, описывается уравнением          .                            (2.2)

Это уравнение Шведова-Бингама. Здесь h - так называемая пластическая вязкость (аналог динамической вязкости при ).

Для псевдопластичных и дилатантных жидкостей в широком диапазоне изменения скорости сдвига можно применять степенную зависимость напряжения от скорости сдвига          или  ,               (2.3)

где К и n - постоянные для данной жидкости коэффициенты. Коэффициент К называется характеристикой консистентности, а n - индексом течения.

Из характера кривых течения нетрудно видеть, что для псевдопластиков n < 1, а для дилатантных жидкостей n > 1. Кроме того, видно, что уравнение кривой течения ньютоновских жидкостей представляет собой частный случай уравнения (2.3) когда К = m, а n = 1. Отсюда становится ясным физический смысл коэффициентов: К - коэффициент, характеризующий вязкость жидкости; n - показатель степени, характеризующий меру отклонения поведения жидкости от ньютоновского.

Обобщает все вышеназванные зависимости реологическая модель Балкли-Гершеля              .                         (2.4)

Кривые течения 2 и 3 характерны для парафинистых нефтей и нефтепродуктов при температурах, близких к температуре их застывания или замерзания. При высоких температурах они ведут себя как ньютоновские жидкости. Так исследования реологического поведения топочного мазута М-100 и ряда вязких масел показало, что они сохраняют ньютоновское поведение при следующих температурах: мазут - выше +35 ^оС, трансмиссионные масла летнее и зимнее, авиационное масло МС-20 - выше +10 ^оС, цилиндровое 52, компрессорное масло КС-19 и автомобильное АС-10 - выше  0 ^оС.

Итак, для характеристики реологических параметров неньютоновских нефтей надо дополнительно знать величины начального напряжения сдвига, пластическую вязкость, характеристики консистентности и индекса течения.

Во многих случаях бывает целесообразно рассматривать неньютоновскую жидкость как условную ньютоновскую с динамической вязкостью равной эффективной вязкости                           .               (2.5)

С геометрической точки зрения эффективная вязкость (рис. 2.1)равна тангенсу угла наклона  линии, проведенной из начала координат в точку на кривой течения, соответствующую расчетному градиенту скорости сдвига . Благодаря этому приему, многие расчеты трубопроводов можно вести по формулам, справедливым для ньютоновских жидкостей.

24. Способы перекачки вязких и застывающих нефтей

Наряду с обычной изотермической перекачкой применяют и другие методы транспорта таких нефтей:

1. Гидроперекачку.

2. Перекачку с предварительным улучшением реологических свойств (путем механического воздействия, с помощью добавления жидких разбавителей, газонасыщения, присадок, термообработки).

3. Перекачку с подогревом.

Гидроперекачка

Гидроперекачкойназывают совместную перекачку высоковязких нефтей с водой. Известно несколько способов гидроперекачки:

1. Перекачка нефти внутри водяного кольца.

2. Перекачка водонефтяной смеси в виде эмульсии типа “нефть в воде” (н/в).

3. Перекачка нефти и воды без вмешательства в формирование структуры потока.

Первый способ заключается в том, что в трубопровод одновременно закачивают воду и вязкую нефть так, чтобы последняя двигалась внутри водяного кольца.