В'язкість і пластичність нафтопродуктів
Роль в'язкості протягом рідини
Щоб викликати і підтримувати стаціонарне протягом, зовнішні сили повинні виробляти роботу з подолання внутрішніх сил рідини і газу, що чинять опір деформації. Ця робота ділиться на дві частини: I) механічна з передачі руху від шару до шару рідини; 2) робота внутрішнього тертя, що переходить в тепло. Робота першого виду пов'язана з подоланням сили інерції при зміні швидкості. Обумовлене їм опір називається інерційним опором. Очевидно, його величина залежить від швидкості течії і маси рідини або газу. Робота внутрішнього тертя визначається в'язкістю, і викликане ним опір називається вязкостним опором.
Розглянемо більш докладно роль сили в'язкості в порівнянні з іншими факторами опору течією.
. Для одиниці об'єму відношення роботи в'язкості і кінетичної енергії течії одно
Таким чином, число Рейнольдса характеризує роль в'язкості в русі рідини. Чим воно менше, тим більше значення в'язкості. Сила в'язкості буде переважаючою при малих швидкостях течії.
При великих швидкостях течії настає турбулентний рух, при якому значення в'язкості хоча і не зникає, але зменшується і залежність опору від в'язкості змінює свій характер. Опір турбулентного течії пов'язане з числом Рейнольдса, в яке входить в'язкість.
В'язкість визначає швидкість течії рідини при її русі через вузькі труби і зазори (зокрема, в вузлах тертя), фільтри і опади, а також при русі вздовж твердих стінок, т. Е. У всіх тих випадках, коли число Рейнольдса мало внаслідок малої величини / у формулі (II, 1). Зауважимо, що при рівних в'язкість і швидкостях течії турбулентність настає раніше в широких трубах, ніж у вузьких.
Нарешті, вплив в'язкості на перебіг залежить від щільності. Незважаючи на те, що в'язкість газів значно менше, ніж рідин, її значення для характеристики течії газів не менше велике, так як відношення щільності газів і рідин більше, ніж ставлення їх вязкостей.
Значення в'язкості протягом рідини не обмежується тим, що вона є основним чинником опору течією. М. А. Велетнів підкреслив і інше її значення: в'язкість обумовлює передачу швидкості від шару до шару поточної рідини, т. Е. Діє як фактор, що формує безперервне швидкісне поле потоку.
В'язкість має специфічне, дуже важливе значення для мастил. Вона визначає мастильна дія масел в умовах повної рідинного змащення, коли граничні явища не роблять істотного впливу, і перешкоджає видавлювання масел з труться поверхностейЕтот питання буде розглянуто в главі VI.
Роль в'язкості в застосуванні окремих видів нафтопродуктів пов'язана з її величиною. Перебіг мінеральних масел і більше вузьких продуктів, як правило, має ламінарний характер. Відповідно до цього в'язкість є практично єдиним або у всякому разі найбільш важливим фактором опору течією.
У світлих нафтопродуктах внаслідок їх малої в'язкості легко розвивається турбулентний рух. У цих умовах в'язкість відступає на другий план, інерційний опір стає основним фактором, що регулює перебіг. Опір течією залежить не стільки від властивостей рідини, скільки від умов перебігу (швидкості, перетину русла). Гідравліка, розглядаючи перекачування таких нафтопродуктів, має можливість відволіктися від індивідуальних властивостей рідини, що полегшує вирішення багатьох завдань.
Відносне значення в'язкості консистентних мастил і бітумів також менше, ніж мінеральних масел, так як крім ньютонівської в'язкості їх опір деформації визначається пружністю і граничним напруженням зсуву. Зі збільшенням швидкості течії значення в'язкості пластичних матеріалів зростає, в той час як для світлих нафтопродуктів воно падаетг так як перші при цьому переходять поріг плинності і область аномалії в'язкості, а у других ламінарний плин змінюється турбулентним.