Лабораторна робота № 8 послідовне перекачування рідин різної в’язкості

(з елементами НДРС)

Мета роботи: Вивчення впливу різниці в’язкостей послідовно транспортованих рідин на характер зміни їх концентрації по довжині зони суміші.

В результаті проведення лабораторної роботи студенти повинні:

знати, як впливає різниця в’язкостей послідовно транспортованих рідин на процес сумішоутворення;

вміти нарисувати і пояснити графіки зміни концентрації рідини, що витісняє при заміщенні високов’язкого нафтопродукту малов’язким і зворотному порядку їх руху.

8.1 Основні теоретичні положення

Через циклічність послідовного перекачування порядок проходження нафтопродуктів по трубопроводу періодично змінюється на зворотний. Наприклад, якщо спочатку рухалась партія бензину, а за нею дизельне паливо, то потім порядок проходження змінюється і попереду буде рухатись дизельне паливо, а за ним – бензин. І в першому, і в другому випадках у зоні контакту нафтопродуктів утворюється деяка кількість суміші.

На кількість суміші, що утворюється у випадку послідовного перекачування, суттєво впливає як різниця густин, так і різниця в’язкостей транспортованих нафтопродуктів, Механізм впливу густини і в’язкості на змішування рідин відрізняється.

Вплив густини на перемішування рідин позначається на інтенсивності турбулентності в ядрі потоку, в той час, як в’язкість впливає на швидкість потоку в зоні поблизу внутрішньої поверхні труби. Суттєвіше впливає на перемішування в’язкість рідин.

Дослідження показали, що об’єм суміші залежить від порядку взаємного розміщення нафтопродуктів у трубопроводі. Так, якщо попереду рухається більш в’язка рідина, суміші утворюється більше, ніж коли ця рідина буде позаду. Ця різниця при перекачуванні бензину і дизельного палива досягає 10-12 %. Фізично це пояснюється тим, що високов’язкий нафтопродукт важко змивається малов’язким біля стінок труби, де інтенсивність турбулентного перемішування зменшується. Із збільшенням числа Рейнольдса вплив різниці в’язкостей на об’єм суміші зменшується.

Дослідженнями встановлено, що за відношення кінематичних коефіцієнтів в’язкості послідовно транспортованих нафтопродуктів менше 10, розрахунки можна проводити за осередненою швидкістю перекачування, в інших випадках слід враховувати вплив зміни швидкості в процесі руху рідин на величину об’єму суміші.

Як у випадку витіснення високов’язкого нафтопродукту малов’язким, так і за зворотної послідовності руху рідин у трубопроводі спостерігається несиметричний розподіл концентрації відносно перерізу з концентрацією, що дорівнює 50 %. У випадку витіснення високов’язкої рідини малов’язкою крива залежності зміни концентрації рідини, що рухається позаду, проходить нижче, ніж за симетричного розподілу концентрації, а при витісненні малов’язкої рідини високов’язкою – вище цієї кривої. Це впливає на величину об’єму суміші. Тому для визначення об’єму суміші у випадку послідовного перекачування нафтопродуктів різної в’язкості необхідно враховувати послідовність розміщення їх у трубопроводі і для розрахунку використовувати відповідні закономірності зміни концентрації.

Залежність кінематичного коефіцієнта в’язкості суміші нафтопродуктів від їх концентрації виражаються такими формулами:

• формула Кендела і Монрое

, (8.1)

• формула Здановського

, (8.2)

• формула Вальтера

, (8.3)

де , - кінематичні коефіцієнти в’язкості товарних нафтопродуктів; - кінематичний коефіцієнт в’язкості суміші нафтопродуктів; , - концентрації нафтопродуктів A і В

у суміші.

Формула (8.3) застосовується за .