Вязкая вода

5. Вязкость нефти

Вязкость — одна из важнейших технических характеристик нефти, продуктов ее переработки, газовых конденсатов и фракций, определяет характер процессов добычи нефти, ее подъем на дневную поверхность, промышленного сбора и подготовки, условия перевозки и перекачки продуктов, гидродинамического сопротивления при их транспортировке по трубопроводах и др.. Для некоторых видов топлив и масел вязкость служит нормированным показателем. Вязкость пластовых нефтей возрастает при давлениях ниже давления насыщения. Определяется влиянием двух факторов: выделением растворенного газа, что приводит к увеличению вязкости остаточной нефти, и объемным расширением нефти при снижении давления, что приводит к уменьшению вязкости. Большое влияние имеет первый фактор. Вязкость газов заметно увеличивается как с повышением давления, так и температуры. Углеводородные флюиды, насыщающие горные породы в естественных условиях, в зависимости от плотности имеют динамический коэффициент вязкости, который отличается на много порядков — от сотых долей мПа с (для газов) до сотен тысяч и даже миллионов мПа с (высоковязкие тяжелые нефти) . Основная часть разрабатываемых традиционными способами нефтяных месторождений включает в продуктивных пластах нефть с динамическим коэффициентом вязкости в пределах 0,5-25 мПа с, реже до 70 мПа с. Вязкость розгазованих нефтей значительно выше. При этом углеводородные флюиды с динамическим коэффициентом вязкости более 12-15 мПа с считаются нефти повышенной вязкости. Месторождения нефти с высокой вязкостью, в том числе структурной, разрабатываются с применением специальных методов добычи на основе использования теплового воздействия, а также загущенных или химически активных вытеснительный агентов.

Вязкость аморфных материалов

Вязкость аморфных материалов (например, стекла или расплавов) — это термически активизируемый процесс:

η(T)=Aexp⁡(QRT),{\displaystyle \eta (T)=A\exp \left({\frac {Q}{RT}}\right),}

где

Q{\displaystyle Q} — энергия активации вязкости (Дж/моль);

T{\displaystyle T} — температура (К);

R{\displaystyle R} — универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/моль·К);

A{\displaystyle A} — некоторая постоянная.

Вязкое течение в аморфных материалах характеризуется отклонением от закона Аррениуса: энергия активации вязкости Q{\displaystyle Q} изменяется от большой величины QH{\displaystyle Q_{H}} при низких температурах (в стеклообразном состоянии) на малую величину QL{\displaystyle Q_{L}} при высоких температурах (в жидкообразном состоянии). В зависимости от этого изменения аморфные материалы классифицируются либо как сильные, когда (QH−QL)<QL{\displaystyle (Q_{H}-Q_{L})<Q_{L}}, или ломкие, когда (QH−QL)⩾QL{\displaystyle (Q_{H}-Q_{L})\geqslant Q_{L}}. Ломкость аморфных материалов численно характеризуется параметром ломкости Доримуса RD=QHQL{\displaystyle R_{D}={\frac {Q_{H}}{Q_{L}}}}: сильные материалы имеют RD<2{\displaystyle R_{D}<2}, в то время как ломкие материалы имеют RD⩾2{\displaystyle R_{D}\geqslant 2}.

Вязкость аморфных материалов весьма точно аппроксимируется двуэкспоненциальным уравнением

η(T)=A1T(1+A2exp⁡BRT)(1+Cexp⁡DRT){\displaystyle \eta (T)=A_{1}T\left(1+A_{2}\exp {\frac {B}{RT}}\right)\left(1+C\exp {\frac {D}{RT}}\right)}

с постоянными A1{\displaystyle A_{1}}, A2{\displaystyle A_{2}}, B{\displaystyle B}, C{\displaystyle C} и D{\displaystyle D}, связанными с термодинамическими параметрами соединительных связей аморфных материалов.

В узких температурных интервалах недалеко от температуры стеклования Tg{\displaystyle T_{g}} это уравнение аппроксимируется формулами типа VTF или сжатыми экспонентами Кольрауша.

Пример вязкости стёкол

Если температура существенно ниже температуры стеклования, T<Tg{\displaystyle T<T_{g}}, двуэкспоненциальное уравнение вязкости сводится к уравнению типа Аррениуса

η(T)=ALTexp⁡(QHRT){\displaystyle \eta (T)=A_{L}T\exp \left({\frac {Q_{H}}{RT}}\right)}

с высокой энергией активации QH=Hd+Hm{\displaystyle Q_{H}=H_{d}+H_{m}}, где Hd{\displaystyle H_{d}} — энтальпия разрыва соединительных связей, то есть создания конфигуронов, а Hm{\displaystyle H_{m}} — энтальпия их движения. Это связано с тем, что при T<Tg{\displaystyle T<T_{g}} аморфные материалы находятся в стеклообразном состоянии и имеют подавляющее большинство соединительных связей неразрушенными.

При T≫Tg{\displaystyle T\gg T_{g}} двуэкспоненциальное уравнение вязкости также сводится к уравнению типа Аррениуса

η(T)=AHTexp⁡(QLRT),{\displaystyle \eta (T)=A_{H}T\exp \left({\frac {Q_{L}}{RT}}\right),}

но с низкой энергией активации QL=Hm{\displaystyle Q_{L}=H_{m}}. Это связано с тем, что при T≫Tg{\displaystyle T\gg T_{g}} аморфные материалы находятся в расправленном состоянии и имеют подавляющее большинство соединительных связей разрушенными, что облегчает текучесть материала.

Вязкость каучука

Каучук представляет собой продукт полимеризации некоторых диеновых углеводородов с сопряженными связями. Он может иметь природное или синтетическое происхождение. В процессе вулканизации каучук, сам по себе непрочный и липкий, трансформируется в упругую эластичную резину. Важнейшими свойствами вещества являются эластичность, электроизоляция, газо- и водонепроницаемость.

Как и большинство полимеров, каучук способен пребывать в одном из следующих состояний: стеклообразном, вязкотекучем и высокоэластичном. При обычных температурных условиях вещество высокоэластично.

Вязкость каучука обусловлена его молекулярной массой и способом его синтеза.

Что такое вязкость жидкости?

Еще Ньютон положил начало такой науке, как реология. Эта отрасль занимается изучением сопротивления вещества при движении, т. е. вязкости.

В жидкостях и газах происходит непрерывное взаимодействие молекул. Они ударяются друг о друга, отталкиваются или просто пролетают мимо. В итоге слои вещества как бы взаимодействуют друг с другом, придавая скорость каждому из них. Явление подобного взаимодействия молекул жидкостей/газов и называется вязкостью, или внутренним трением.

Чтобы лучше рассмотреть этот процесс, необходимо продемонстрировать опыт с двумя пластинками, между которыми находится жидкая среда. Если двигать верхнюю пластинку, то «прилипший» к ней слой жидкости также начнет двигаться с определенной скоростью v1. Через короткий промежуток времени замечаем, что нижележащие слои жидкости также начинают двигаться по той же траектории со скоростью v2, v3…vn и т. д., причем v1>v2, v3…vn. Скорость самого нижнего из них остается равна нулю.

На примере газа такой опыт провести практически невозможно, т. к. силы взаимодействия молекул друг с другом очень малы, и визуально это зарегистрировать не удастся. Здесь тоже говорят о слоях, о скорости движения этих слоев, поэтому в газообразных средах также существует вязкость.

Вязкость. Пояснения. Абсолютная и кинематическая вязкость. Таблицы значений вязкости — мало, школьный вариант. Вариант для печати.

• Кинематическая вязкость — мера потока имеющей сопротивление жидкости под влиянием силы тяжести. Когда две жидкости равного объема помещены в идентичные капиллярные вискозиметры и двигаются самотеком, вязкой жидкости требуется больше времени для протекания через капилляр. Если одной жидкости требуется для вытекания 200 секунд,а другой — 400 секунд, вторая жидкость в два раза более вязкая, чем первая по шкале кинематической вязкости.
  • Размерность кинематической вязкости — L2/T, где L — длина, и T — время. Обычно используется сантистокс (cSt). ЕДИНИЦА СИ кинематической вязкости — mm2/s, = 1 cSt =1 сантиСтокс = 10-6м2/с = мм2/с
  • Перевод единиц кинематической вязкости

• Абсолютная (динамическая) вязкость, иногда называемая динамической или простой вязкостью, является произведением кинематической вязкости и плотности жидкости:
  • Абсолютная вязкость = Кинематическая вязкость * Плотность
  • Абсолютная вязкость выражается в сантипуазах (сПуаз). ЕДИНИЦА СИ абсолютной вязкости — Паскаль-секунда (Pa-s), запомним, что 1 сПуаз = 1 mPa-s.
  • Перевод единиц динамической = абсолютной вязкости

Сонник — Черный

Черный цвет может символизировать неизвестность — тени и тайны вашего подсознания.Существуют ли внутренние проблемы, которые вам предстоит исследовать?выражение «во мраке» означает смятение.Чувствуете ли вы неопределенность относительно того, какой путь избрать в своей жизни?чернота также может символизировать успокаивающие покровы ночи.Очевидно, пришло время отдаться отдыху и мечтам о жизни.черный цвет также ассоциируется с отчаянием и депрессией.Не подавляете ли вы злобу и разочарование? Вам следует прочувствовать все эмоции.Не существует плохих эмоций, но подавленные чувства могут обратиться депрессией и отчаянием.Если вы находитесь в депрессии, вам следует освободиться от эмоций, являющихся причиной этого состояния.Проанализируйте их и перейдите к действиям.Если это вам не по силам, найдите человека, готового вам помочь.в западной культуре черный цвет связывают с трауром.Существует область вашей жизни, по которой вы горюете?для некоторых людей черный цвет символизирует силу.Китайцы видят в черном добро.

Вязкость спирта

Спирты представляют собой органические соединения, углеводороды, которые обязательно содержат гидроксильную группу ОН (одну или несколько), связанную с углеводородным радикалом.

Спирты бывают жидкими, вязкими, твердыми — это обусловлено количеством в молекуле углеводородных радикалов. С ростом их количества снижается водорастворимость вещества.

Хотя некоторые спирты токсичны для человека (этиленгликоль, метилен), они необходимы для естественных процессов метаболизма в организме. Так, многие липиды, поставщики энергии, в своей основе имеют глицерин (представитель спиртов).

Вязкость многих спиртов соизмерима с соответствующим показателем у воды. Например, вязкость этилового спирта составляет 0,00119 Па•с.

Спирты перекачивают импеллерными, мембранными, шланговыми насосами.

Вязкость крови

Кровь представляет собой жидкую среду организма (вязкопластическую жидкость), состоящую из плазмы и находящихся в ней клеток (эритроцитов, тромбоцитов, лейкоцитов, белков). Она определяет качество всех процессов, происходящих в тканях и отдельных органах.

Вязкость крови показывает соотношение количества ее кровяных клеток к объему плазмы. Этот показатель крайне важен для полноценной работы организма и прежде всего сердечно-сосудистой системы. Нормальным значением в среднем считается 4–5 мПа•с, отклонения же в ту или иную сторону способны вызвать серьезные патологии. На вязкость крови влияют многие факторы: температура тела, состав (венозная более вязкая, чем артериальная), пол (у мужчин — 4,3–5,3 мПа•с, у женщин — 3,9–4,5 мПа•с), возраст (у новорожденных вязкость выше), внешние воздействия, применение медицинских препаратов.

Для перекачивания крови животных на производстве используется насосные установки разных типов: центробежные, мембранные, шестеренчатые, винтовые, перистальтические.

Методы определения вязкости жидкости

Вискозиметрия – это измерение вязкости. На современном этапе развития науки найти значение вязкости жидкости практическим путем можно четырьмя способами:

1. Капиллярный метод. Для его проведения необходимо иметь два сосуда, соединенных стеклянным каналом небольшого диаметра известной длины. Также нужно знать значения давления в одном сосуде и в другом. Жидкость помещается в стеклянный канал, и за определенный промежуток времени она перетекает из одной колбы в другую.

Дальнейшие подсчеты производятся с помощью формулы Пуазейля для нахождения значения коэффициента вязкости жидкости.

На практике жидкие среды могут представлять собой раскаленные до 200-300 градусов смеси. Обычная стеклянная трубка в таких условиях просто бы деформировалась или даже лопнула, что недопустимо. Современные капиллярные вискозиметры собраны из качественного и стойкого материала, который легко переживает такие нагрузки.

2. Медицинский метод по Гессе. Чтобы рассчитать вязкость жидкости таким способом, необходимо иметь не одну, а две идентичные капиллярные установки. В одну из них помещают среду с заранее известным значением внутреннего трения, а в другую – исследуемую жидкость. Далее измеряют два значения времени и составляют пропорцию, по которой выходят на нужное число.

3. Ротационный метод. Для его проведения необходимо иметь конструкцию из двух соосных цилиндров. Это значит, что один из них должен быть внутри другого. В промежуток между ними заливают жидкость, а затем придают скорость внутреннему цилиндру. Эта угловая скорость также сообщается жидкости. Разница в силе момента позволяет вычислить вязкость среды.

4. Определение вязкости жидкости методом Стокса. Для проведения этого опыта необходимо иметь вискозиметр Гепплера, который представляет собой цилиндр, заполненный жидкостью. Перед началом эксперимента делают две пометки на цилиндре и измеряют длину между ними. Затем берут шарик определенного радиуса R и опускают его в жидкую среду. Чтобы определить скорость его падения, находят время передвижения объекта от одной метки до другой. Зная скорость движения шарика, можно вычислить вязкость жидкости.

Пластическая вязкость

Пластическая вязкость меняется незначительно.
 

Пластическая вязкость ( Па-с) — темп роста касательных напряжений сдвига при увеличении скорости сдвига ъ случае прямой зависимости, не проходящей через начало координат и определяемой утлом наклона этой прямой.
 

Пластическая вязкость может при этом несколько увеличиваться вследствие ориентации частиц.
 

Пластическая вязкость г р характеризует внутреннее трение между соседними слоями дисперсионной среды, диспергированными частицами, а также межфазное взаимодействие. Величина г р зависит от вязкости дисперсионной среды, от концентрации, размеров и формы диспергированных частиц. Таким образом, при отсутствии структурных изменений в системе с повышением температуры понижается не только вязкость дисперсионной среды, но и пластическая вязкость. Последняя увеличивается с возрастанием концентрации диспергированных частиц и их дисперсности. Это относится как к суспензиям твердых частиц, так и к эмульсиям.
 

Пластическая вязкость зависит от температуры и давления.
 

Пластическая вязкость может при этом несколько увеличиваться вследствие ориентации частиц.
 

Пластические вязкости соответствуют почти неразрушенной и сильно разрушенной структуре в потоке.
 

Пластическая вязкость не имеет определенного физического смысла, ее невозможно измерить непосредственно на каком-нибудь приборе.
 

Пластическая вязкость может при этом несколько увеличиваться вследствие ориентации частиц.
 

Пластическая вязкость в шведовской области медленного течения ( ползучести) г 0, характеризующая структуру, в которой происходят незначительные разрушения связей, успевающие восстановиться при данных скоростях, естественно, наибольшая в более прочной структуре, где число контактов максимально. В области, в которой число разрушающихся связей превалирует над числом восстанавливающихся связей, когда структура уже в значительной степени разрушается, пластическая вязкость не зависит от изменения рН среды. Совокупность результатов исследования реологических свойств межфазных слоев желатины, формирующихся при разных рН, позволяет, однако, считать, что наличие одноименных зарядов на макромолекулах желатины приводит к изменению структурных элементов и числа контактов между ними.
 

Пластическая вязкость промывочной жидкости характеризует темп роста касательных напряжений сдвига при увеличении скорости сдвига.