Поведение многокомпонентных систем критической области.

Т₁<T₂<T₃<….<T_i и т.д.

Из рис. 3 следует, что Р и t-ра в критической точке С не наибольшие , при кот. возможно еще сущ-ние обеих фаз. В области выше критической с изменением t и Р в многокомп-ой системе происходит необычные фазовые превращения, чтобы убедиться в этом рассм. изобарическое (Р=const) увеличение V насыщ-ой газом жидкости по линии ЕF из-за повышения t-ры от Т₂ до Т₄.

В точке Е с увеличением t-ры жидкость закипает, т.е. появляется газовая фаза. С ростом t-ры в нач. V газ. фазы увеличив-ся, но при дальнейшем увеличении t-ры V газ. фазы, достигнув мах вновь начин. уменьшатся. В точке F также как в точке Е, лежащей на кривой парообразования содержащие газ. фазы = 0.Необычные процессы испарения и конденсации возможны и при t-ах выше критических (Т_с).

Так при изотермическом расширении от точки Н до точки М, расположенных на линии точек начала конденсации, система проходит двухфазную область.

Кол-во конденсата также в начале увеличивается, а затем пройдя мах исчезает, т.е. в точке М , лежащей на кривой конденсации, так и в точке Н весь конденсат вновь переходит в газовую.

Наивысшие значения Р и t-ры, при кот. жидкость и газ могут сущ-ть в равновесии наз. соответственно криконденбар и крикондентерм.

Рассм-ые процессы наз. процессами обратного или ретроградного испарения и конденсации, а области где наблюдаются ретроградные явл-я н6аз. ретроградными областями. Расположение критич. точек вдоль границы двухфазной обл-ти может меняться в зависимости от состава УВ-ых вещ-в в смеси. На практике наблюдаются следующие виды диаграмм в зависимости от состава УВ-ых вещ-в, а значит и расположения критич. точек С.

рис. 4

рис. 5

Рассмотрим рис. 4:

АDC- кривая парообразования (кипения)

bNC- кривая конденс-ции (точек росы)

Кр. точка С расположена м/у мах давления (Р^/) и t-рой (Т^/).Область аDC- обл.ретроградного изобарического парообразования. Обл. BNC- обл. ретроградной изотермической конденсации.

Рис. 5

аDC- кривая парообразования (кипения).

bC- кр. конденсации (точек росы)

Кр. точка С наход-ся ниже мах значений Р и t, расположенных на кривой парообразования.

ACND- область ретроградного изобарического парообразования.

Область BCN- обл.ретроградного изотермического парообраз-я.

Рис. 6

аС- кривая парообразования

СDNb- кривая конденс-ции (точек росы)

Кр. точка С наход-ся ниже мах Р и t, лежащих на кр. конденсации

Обл. ACDN- область ретроградного изобарической конденсации

обл.BCDN- обл. изотермической ретроградной конд-ции.

Лекция №20

Ретроградные процессы сопровожд-ся непрерывным изменением состава и объемным соотношением жидкой и газовой фазы. Явления обратной конд-ции используются в нефтедобывающей промышленности, напр., для увеличения нефтеотдачи на истощенных залежах. При закачке в пласт сухого УВ-го газа под высоким давлением , нефть раств-ся в нем и добывая газовую фазу извлекают попутно и жидкие компоненты нефти.

Ньютоновские и неньютоновские жидкости.

1. Ньютоновские жидкости

По реологическим свойствам жидкости, в том числе и нефти подразделяются на ньют. и неньют. ж-ти.

Ньютоновская ж-ть- это ж-ти, течение кот. подчиняется закону вязкого течения ньютона и частицы кот. представлены отдельными молекулами.

Примеры ньют. ж-тей: вода, керосин, бензин.

Закон вязкого течения Ньютона имеет вид:

F/S=dU/dX (1)

-касательное напряжение сдвига, развивающегося в движущихся слоях ж-ти, [Па]

F-сила, приходящаяся на единицу площади сдвига, [H]

S- площадь пов-ти сдвига, [м²]

- динамич. вязкость, [Па*с]

dU/dX- градиент скор-ти сдвига или скорость сдвига

V =dU/dX 1/С=С^-1

Графически этот закон изображ-ся в след-ем виде:

З ависимость dU/dX=f()- наз. реологической линией или линией консистенции

tg 

Угол  зависит от вязкости жидкости.

Для ньют. ж-тей есть величина постоянная, не зависит от напряжения сдвига ().

_с

Выводы по ньют. ж-тям:

1.Н.ж-ти подчиняются з-ну вязкого течения Ньютона

2.частицы этих ж-тей представлены отдельными молекулами.

3.вязкость Н. ж-тей не зависит от  и есть величина постоянная для данных термобарических условий.

2. Неньютоновские ж-ти

Кисель, кефир, отдельная категория нефтей, вязкость кот. непостоянна во времени.

Сущ-ют Неньютон-ие ж-ти-течение кот. не подчин-ся закону вязкого течения Ньютона. Примеры: буровые р-ры, некоторые категории нефтей и т.д.. Такие ж-ти обладают механич-ми св-ми:

1.упругостью

2. прочностью

3.пластичностью

Объясняется в большинстве случаев образованием структуры в ж-ти. Эти св-ва наз.структурно-механическими св-ми (С.М.С.) либо реологическими св-ми.

Основные признаки неньют. ж-ти:

1. Они состоят из дисперсной фазы и дисперсионной среды. Дисперсная фаза представлена частицами с размерами 10….10³ А.

2. Форма частичек неправильная, часто- вытянутая.

3. Частицы взаимодействуют м/у собой, образуя пространственную структуру.

Все Неньют. ж-ти подразделяются на группы и виды.

1. Бингамовские пластики (тела Бингама-Шведова)

Бингамовские пластики в состоянии равновесия обладают пространственной структурой и величиной статического напряжения сдвига.

Графическая линия ж-ти Шведова-Бингама

₀- статич. напряж-е сдвига

Уравнение течения для бингамовских пластиков имеет вид:

=₀ + ^ dU/dX (2)

^ пластическая вязкость, независимая от скорости сдвига,напряжения сдвига.

2. Упругопластичные жидкости, течения кот. описываются след-им аналитическим выражением:

=₀+ к(dU/dX)ⁿ (3)

к- мера консистентности либо густоты

n – мера неньют. поведения ж-ти

к и n постоянные величины для данной ж-ти.

_m – напряжение сдвига предельного разрушения структуры.

_g- динамическое напряж-е сдвига.

При достижении _g наблюдается интенсивное разрушение структуры.

3. Вязкопластичные (псевдопластичные) ж-ти. Течение этих ж-тей описывается уранением:

= к(dU/dX)ⁿ (4), где n<1

Обозначение параметров те же самые, что и для упругопластичных ж-тей.

4. Дилатантные ж-ти

Рейнольдс наблюдал:

эти жидкости характ-ся повышением кажущейся вязкости с возрастанием скорости сдвига. Течение этих ж-тей описыв. следующим ур-ем:

= к(dU/dX)ⁿ (5), где n>1

5. Аномально-вязкие ж-ти (нефти)

Уравнения течения для этих ж-тей еще не выведено

 _эф=_m + (__m / 1+e⁽_⁾) (6)

_m- направление сдвига предельного разрушения стр-ры

 - предельное динамическое направление сдвига, характеризующее начало

интенсивного разруш-я структуры, [Па]

_ - вязкость нефти, с практич. неразруш-ой структурой [Па*С]

_m - вязкость нефти, с предельно-разруш-ой структурой, [Па*С]

 _эф – эффективная или структурная вязкость, [Па*С]

В- коэф., характеризующий скорость разрушения структуры

- ткущее напряжение сдвига, [Па]

 _B =направление сдвига соответствующее интенсивному разрушению структуры, [Па].