84. Расчет тр/проводов, трансп-их неньютон-е жид-ти.
Движение парафинистой нефти не подчиняется известным законам гидравлики. Содержание парафина в некоторых нефтях достиг-т 25%, смол – 55%.
При перекачке высоковязких и парафинистых нефтей возникает необходимость: 1). в увеличении мощности перекачиваемых агрегатов 2). Строит-во специальн печей для подогрева нефти.(ПП-1,6; ПТБ-10-63Э; ПТБ-5-63Э); 3). Увеличение диаметра трубопровода.
Для улучшения прокачиваемости параф-х нефтей с высокой темпер-ой застывания добавляют керосин и дипресорные присадки(ингибиторы), которые улучшают реологические свойства нефтей.
Механизм действия присадок не совсем ясен, очевидно за счет адсорбции не происходит роста кристаллов парафина. Перед добавлением присадок нефть должна нагрев-ся до полного растворения парафина в объеме. Характерн особенность парафинистой нефти – это зависимость ν от перепада давления ΔР (от напряжения сдвига τ) и от изменения градиента скорости в трубе dυ/dr.
Реологические свойства нефти - это вязкость от изменения градиента скорости в трубе μ(dυ/dr) и напряжение сдвига τ.
По
з-ну Ньютона о вязкостном трении при
движении жидкости в круглой трубе τ
принимает следующий вид:
где τ – касательная напряжения сдвига
м/у двумя слоями жидк-ти и жидкостью и
телом, [Па]
F- сила, [H]
S – площадь м/у двумя слоями жидкости, [м2]
μ – [Па*с]
-
градиент скорости м/у слоями жидкости,
[1/с]
r- расст-е от оси трубы.
Эта зависимость имеет вид прямой, выходящей из начала координат, tg угла харак-т абсолютную вязкость нефти.
Жидкость, вязкость которой изменяется по прямолинейному з-ну (ν=const) в зависимости от напряжения сдвига τ и dυ/dr наз-ся неньютоновской. А жидкости, вязкость которых изменяется в зависимости от напряжения сдвига τ и dυ/dr (ν≠const) – неньютоновские.
Вязкость
неньютоновских жидкостей опред-ся по
ур-ю Шведова-Бингама:
τ0 – min касательное напряжение превышение которого вызывает текучесть ядра неньютоновских жид-й, Па
μ*- кажущаяся вязк-ть неньютоновск жидкости, Па*с
Рассмотрим течение в трубе объёма жидкости диаметром D и длиной l.
-
внешняя сила
Fтрен=πDlτ
F>Fтрен (P1-P2)πD2/4 > πDlτ
ΔP>4τl/D
Состояние,
когда неньютоновск жидк-ть только
начинает двигаться соот-т след-ее
условие:
Чтобы
жидкость двигалась, необходимо
В зависимости от приложенной разницы давлений задаются три режима:
1) структурный
2) ламинарный
3) турбулентный
С ростом ΔР и υ жидкость, котор расположена ближе к стенкам трубы начинает свое движение ламинарно. В то время как в центральной части жидкость по прежнему движется как тверд тело. Этот режим движения наз структурно-ламинарным.
Установим
з-н распределения скоростей в поперечном
сечении трубы при структурно-ламинарн
ржиме. За основу возьмем ур-е
Шведова-Бингама:
Для цилиндрического слоя r>r0,
τ можно выразить из следующей ф-лы:
,
т. е.
Подставим
τ в (1):
|* dr
Найдем с при условии R=r и при υ=0 (у стенки трубы)
Скорость движения центрального ядра υ0 опр-ся из условия r=r0
Q= Qламин + Qцент - общий расход
Если подставить это выражение в формулу для скорости υ и υ0 , затем проинтегрировать, то получим ф-лу Букингема:
Т.
к. касательные напряжения в трубе имеют
линейный характер, то на поверхности
ядра они опред-ся по след – й ф-ле:
;
