فرآیندهای فیزیکوشیمیایی و تبلور در توده های سرامیکی با مواد افزودنی معدنی، ماهیت تغییر ویسکوزیته فاز مایع حاصل و همچنین نسبت فازهای کریستالی و مایع را تعیین می کند که در تغییر ویسکوزیته منعکس می شود. سیستم به عنوان یک کل استفاده از افزودنی های معدنی در بسیاری از موارد عامل تعیین کننده ای در بهبود و تنظیم خاص خواص طیف وسیعی از مواد سرامیکی است. مشخص شده است که اثر کانی سازی تعدادی از مواد معدنی باعث تسریع دگرگونی های حرارتی در سیستم های رسی می شود. کارایی کانی سازها به ویژگی های رئولوژیکی آنها در محدوده دمایی توده های سرامیکی پخت بستگی دارد. ما تأیید تجربی این فرض را در مورد اثربخشی و امکان‌سنجی استفاده از افزودنی‌های کانی‌سازی پیچیده که ترکیب کانی‌سازها با نقطه ذوب پایین و شتاب‌دهنده‌های تف جوشی با ویسکوزیته دینامیکی پایین برای تنظیم فرآیند تشکیل فاز مایع با ویژگی‌های رئولوژیکی بهینه است، پیدا کردیم.

ویسکوزیته

جزء کانی ساز

خواص رئولوژیکی

تف جوشی

نرخ گرمایش

1. بزبورودوف M.A. ویسکوزیته شیشه های سیلیکات. - مینسک: علم و فناوری. - 1975. -163 ص.

2. Budnikov P.P. تأثیر کانی سازها بر فرآیند مولتی شدن خاک رس، کائولن و توده های مصنوعی / P.P. بودنیکوف، خ.او. گوورکیان // ZHPH. - 1946. - T. XIX. - شماره 10-11. - ص 1029-1035.

3. Budnikov P.P. واکنش در مخلوط مواد جامد / P.P. بودنیکوف، A.M. جینستلینگ. - م.: انتشارات خانه ادبیات. در صفحه، 1971. - 487 ص.

4. Nikiforova E.M. مواد معدنی در صنعت سرامیک. - کراسنویارسک: GUTSMiZ، 2004. - 108 ص.

5. Chandhuri S.P. تأثیر مواد معدنی بر تشکیل پرسلن سخت. قسمت دوم. ریزساختارها // عامر. سران. Soc. گاو نر - 1974، 53. - شماره 3. - R. 251-254.

معرفی

فرآیندهای فیزیکوشیمیایی و تبلور در توده‌های سرامیکی با افزودنی‌های معدنی، ماهیت تغییر ویسکوزیته فاز مایع حاصل و همچنین نسبت فازهای کریستالی و مایع را تعیین می‌کنند که در تغییر ویسکوزیته سیستم به صورت منعکس می‌شود. یک کل

استفاده از افزودنی های معدنی در بسیاری از موارد عامل تعیین کننده ای در بهبود و تنظیم خاص خواص طیف وسیعی از مواد سرامیکی است. مکانیسم اثر کانی سازها در طی واکنش های تشکیل کانی در سیستم های پراکنده سرامیکی مستلزم مطالعه جدی بیشتر است.

انتخاب مواد افزودنی معدنی به انتخاب تجربی ترکیب شتاب دهنده تف جوشی بستگی دارد. این رویکرد بهینه سازی مورد قبول را ارائه نمی دهد راه حل های فنی. هیچ معیار تکنولوژیکی وجود ندارد و ارزیابی عینیاثربخشی مواد معدنی که استفاده از آنها از جمله زباله های صنعتی را محدود می کند. هیچ توضیح پذیرفته شده ای برای مکانیسم عمل کانی سازها در واکنش های تشکیل کانی مواد سرامیکی که در طول تشکیل و حضور فاز مایع رخ می دهد وجود ندارد.

اثر مثبت کانی سازها را نمی توان تنها به تسریع تشکیل فاز مایع نسبت داد، زیرا لازم است تغییرات در سایر عوامل (ویسکوزیته، ساختار مذاب و غیره) در نظر گرفته شود. همانطور که بسیاری از محققان خاطرنشان می کنند، اثر مثبت کانی سازها نه تنها با تسریع تشکیل فاز مایع در سیستم های پراکنده سرامیکی، بلکه توسط خواص رئولوژیکی فاز مایع نیز تعیین می شود. کاهش ویسکوزیته فاز مایع و ویسکوزیته سیستم در کل، به عنوان یک عامل تعیین کننده در تشدید فرآیندهای تشکیل ساختارهای پراکنده سرامیکی، مکانیسم عمل کانی سازها را توضیح نمی دهد.

دیدگاه هایی که بر اساس آن کاهش دمای تشکیل فاز مایع به دلیل و در حضور یک کانی ساز عامل تعیین کننده ای در فعال سازی واکنش های در حال انجام است تایید نمی شود.

به نظر ما قابل قبول ترین دیدگاه ها این است که بر اساس آن فعال شدن فرآیندها در فاز مایع کانی شده توسط خواص گرمایی خود کانی سازها تعیین می شود. با این حال، نمی توان رد کرد که تنها ترکیبی از این تظاهرات، فعال شدن واکنش های تشکیل فاز سازه های پراکنده سرامیکی را تعیین می کند.

مواد و روش تحقیق

لوم پلی معدنی کم عیار منطقه سیبری، که با محتوای کم ذرات رس مشخص می شود، مورد مطالعه قرار گرفت. لوم با محتوای کانی‌های رسی مونت موریلونیت (d/n=1.530؛ 0.450؛ 0.255 نانومتر)، کائولینیت (d/n=0.714؛ 0.357؛ 0.237 نانومتر) و هیدرومیکا (d/n=0.998; 0.998; 0.998; . با توجه به محتوای کم ذرات رس (تا 20٪)، لوم نیاز به بهبود و تنظیم هدفمند خواص فیزیکوشیمیایی و تکنولوژیکی خود دارد. ترکیب شیمیاییمواد خام رسی مورد مطالعه در جدول 1 آورده شده است.

جدول 1 - ترکیب شیمیایی ماده اولیه رسی اولیه، جرم. %

مطالعه ویسکوزیته دینامیکی با استفاده از روش چرخش جسم در مذاب بر روی ویسکومتر چرخشی انجام شد. ترکیب کانی‌شناسی مواد خام و توده‌های متخلخل بر اساس داده‌های آنالیز پراش اشعه ایکس انجام شده بر روی پراش سنج Shimadzu XRD-6000 تعیین شد. آنالیز حرارتی افتراقی با استفاده از مشتق‌گر Netche Q-1500 در اتمسفر هوا انجام شد.

مواد افزودنی با طیف وسیعی از خواص رئولوژیکی در محدوده پخت مواد سرامیکی به شکل ترکیبات NaF، Na 2 CO 3، LiCl و KCl (ویسکوزیته دینامیکی h = (0.6-6) Pa×s) و کولت (h= ( 10-10 14) Pa×s)، و همچنین ضایعات صنعتی حاوی مجموعه ای از اجزای معدنی با ویسکوزیته پایین.

بیشترین ضایعات با تناژ تولید آلومینیوم - لجن تصفیه گاز توسط مواد سیاه پراکنده ریز با اندازه ذرات از 0.071 تا 1.0 میلی متر نشان داده می شود. بررسی میکروسکوپی لجن نشان داد که این ماده متشکل از ذرات زغال سنگ دگرگون شده گرافیت، کرایولیت، کیولیت، کوراندوم، فلوریت، نفلین، دیاسپورا و غیره است. ; 0.202; 0.169 نانومتر، کوراندوم - d/n = 0.208; 0.255; 0.160 نانومتر، کرایولیت - d/n = 0.193. 0.275; 0.233 نانومتر هنگام گرم کردن لجن، یک اثر گرماگیر در دمای 50-100 درجه سانتیگراد مشاهده می شود که مربوط به حذف آب رطوبت گیر است. اثر گرمازا در 90-140 ºC با جذب اکسیژن از جو توسط توده زغال سنگ همراه است. اثر ضعیف در محدوده دمایی 180-300 ºC به فرآیند کم آبی هیدروکسید آلومینیوم اشاره دارد. اثر گرماگیر 340 ºC با از دست دادن آب توسط هیدرات کریستالی کرایولیت همراه است. اثر گرمازا شدید در 350-600 º C به فرآیند سوزاندن توده کربن اشاره دارد. اثر گرمازا با حداکثر 975 ºС به تبلور فاز شیشه ای اشاره دارد.

ترکیب شیمیایی ضایعات تولید آلومینیوم مخلوط با محتوای اجزای زیر، وزنی مطابقت دارد. %: SiO 2 - 0.68; Al 2 O 3 - 12.53; Fe 2 O 3 - 1.13; CaO - 0.73; MgO - 0.60; Na 2 O - 15.89; F - - 16.38; p.p.p. - 51.42. لجن های تولید آلومینیوم با ویسکوزیته کم اجزای معدنی NaF، Na 2 CO 3، Na 2 SO 4، NaHCO 3، Na 3 AlF 6، AlF 3 با یکدیگر با h 900-1000 ºС = (4.9-1.9) Pa مشخص می شوند. × s

نتایج تحقیق و بحث

تغییر در ویسکوزیته یک سیستم سرامیکی با افزودنی های کانی ساز، بسته به خواص رئولوژیکی کانی سازها، در سیستم های پراکنده سرامیکی ساخته شده از توده های مبتنی بر خاک رس پلی معدنی با مواد افزودنی (معدن معدنی NaF، Na 2 CO 3، مخزن شیشه ای، به عنوان مثال) ایجاد شد. همچنین ضایعات صنعتی به صورت لجن) دارای نقطه ذوب پایین تر، دمای پخت خاک رس بهینه. منحنی تغییرات ویسکوزیته بسته به دما و نوع افزودنی در شکل 1 ارائه شده است.

برنج. 1. تغییر ویسکوزیته لوم باغی با افزودنی های معدنیبسته به دما: 1 - خاک رس خالص؛ 2 - با افزودن کولت; 3 - با Na 2 CO 3; 4 - با NaF؛ 5- با افزودن لجن.

تجزیه و تحلیل فرآیندهایی که باعث ایجاد ناهنجاری در منحنی های ویسکوزیته می شوند نشان می دهد که با معرفی مواد افزودنی کانی ساز، فرآیندهای تبلور دستخوش تغییراتی می شوند.

بنابراین، ظاهر فاز مایع به دلیل مذاب های یوتکتیک، که برای خاک رس پلی معدنی با دمای 875 درجه سانتیگراد مشخص می شود، به منطقه دمای پایین تر منتقل می شود: با افزودن کولت 15 درجه سانتیگراد، Na 2 CO 3 - 70 ºC، NaF - 75 ºС، لجن - در 80 ºС. آغاز ظهور فاز مایع، که باعث کاهش یکنواخت ویسکوزیته برای توده‌های با NaF و کولت می‌شود، در دما با اثر گرماگیر بر روی منحنی دیفرانسیل در 810 و 840 ºC، مطابق با ظاهر کانی ساز، همزمان است. ذوب شدن. نقطه عطف در منحنی ویسکوزیته، مربوط به تبدیل محصولات کم آبی به فازهای کریستالی جدید و مشخص شده برای خاک رس خالص در دمای 925 درجه سانتیگراد، با معرفی کانی سازها به منطقه با دماهای پایین تر، به استثنای افزودن کولت، تغییر می کند. که دمایی که در آن فازهای جدید شروع به کریستال شدن می کنند را تغییر نمی دهد.

افزودن Na 2 CO 3 این دما را 15 º C ، NaF - 25 º C ، لجن - 30 º C تغییر می دهد. خمش در منحنی های مربوط به خاک رس خالص و با افزودن NaF و کولت با اثر گرمازا بر منحنی دیفرانسیل به ترتیب در 925 و 900 درجه سانتیگراد مطابق با تبلور مجدد فازهای جدید منطبق است.

شدیدترین اثر بر ماهیت فرآیندهای تبلور در طی پخت خاک رس باغی با ذوب کم، افزودن لجن است. بدیهی است که این به این دلیل است که قبلاً در 800 ºC کانی ساز ترکیبی از اجزای کانی ساز لجن دارای ویسکوزیته دینامیکی کم h = 4.9 Pa × s است. افزودن لجن در محدوده فعالیت مشخص شده کانی سازها و تأثیر آنها بر فرآیندهای فیزیکوشیمیایی و کریستالیزاسیون: لجن > NaF > Na 2 CO 3 > کولت، جلوتر از اجزای معدنی منفرد لجن (NaF, Na 2 CO 3) است. که اثربخشی کانی سازهای ترکیبی را تایید می کند.

معرفی NaF و افزودنی های کولت منجر به افزایش شدت اثر گرماگیر با حداکثر 130 درجه سانتیگراد برای خاک رس باغی می شود و فرآیند ناشی از کم آبی و حذف آب بین لایه ای از شبکه مونتموریلونیت را به دماهای پایین تر منتقل می کند: NaF - توسط 15 ºС، گلوله - در 5 ºС.

در رابطه با خاک رس باغی هیدرومیکا-کائولینیت-مونتموریلونیت، کاهش قابل توجهی در دمای تفکیک CaCO 3 در حضور کانی سازها و تغییر ناحیه کربن زدایی به دماهای پایین تر ایجاد شد، همانطور که با تغییر در حداکثر دمای گرماگیر مشهود است. اثر مربوط به این فرآیند و با حداکثر پیک 805 درجه سانتیگراد برای خاک رس با 55-60 درجه سانتیگراد هنگام افزودن NaF و 20-25 درجه سانتیگراد هنگام افزودن گلدان مشخص می شود.

نقطه ذوب کانی سازهای NaF و کولت بالاتر از دمای تفکیک کربنات کلسیم CaCO 3 است، که نشان می دهد واکنش های متقابل بین کانی ساز و کربنات کلسیم در فاز جامد با تشکیل محلول های جامد رخ می دهد که به تغییر شکل کلسیم کمک می کند. شبکه های کریستالی اجزای واکنش دهنده و افزایش واکنش پذیری آنها.

تشکیل محلول های جامد با افزایش دامنه ارتعاش یون های Na + در اطراف مرکز هندسی آن در 600-700 ºC و نزدیکی شعاع یونی آن به شعاع Ca 2+ توضیح داده می شود که شرایطی را برای معرفی یون Na + به شبکه کریستالی CaCO 3، CaO. ترموگرام بلافاصله پس از اثر گرماگیر تفکیک CaCO 3 اثرات گرماگیر را در دماهای 810، 840 درجه سانتیگراد در توده هایی با کانی سازهای NaF و کولت نشان داد که ممکن است با ظاهر یک فاز مایع در دماهای زیر نقطه ذوب کانی ساز همراه باشد. به دلیل تشکیل یوتکتیک کم ذوب کانی ساز و کربنات کلسیم. این مشاهدات کاملاً با داده های N.A. Toropov، نشان دهنده تشکیل فاز مایع در سیستم NaF-CaCO 3 در 400-600 ºC است. اوج اثر گرماگیر، که شدت آن به طور قابل توجهی شدیدتر است، همراه با ظاهر شدن فاز مایع در توده های حاوی NaF، فرآیند تشکیل آن را در مقایسه با جرم خاک رس و گلوله مشخص می کند که با آن همراه است. ویسکوزیته کمتر فاز مایع تشکیل شده توسط کانی ساز NaF در خاک رس در طول دوره تفکیک کلسیت و در نتیجه افزایش مقدار مذاب به دلیل فعال شدن فرآیند انحلال کربنات کلسیم در آن.

کاهش قابل توجهی در شدت اوج اثر گرماگیر مرتبط با تفکیک کلسیت در توده خاک رس و NaF ناشی از همپوشانی آن با واکنش گرمازای تشکیل سیلیکات های کلسیم است که نتیجه مستقیم آن است. تسریع اثر خاک رس هیدرومیکا و مونت موریلونیت و کانی سازهای موجود در آنها بر تفکیک کربناتها.

با قضاوت بر اساس داده‌های فوق، اثر کانی‌سازی تعدادی از مواد منجر به تسریع دگرگونی‌های حرارتی در سیستم‌های رسی، افزایش واکنش‌پذیری آنها می‌شود و اثربخشی تأثیر کانی‌سازها بر این فرآیندها به ویژگی‌های رئولوژیکی آنها در محدوده دمایی بستگی دارد. پخت توده های سرامیکی

ما تأیید تجربی این فرض را در مورد اثربخشی و امکان‌سنجی استفاده از افزودنی‌های کانی‌ساز پیچیده که ترکیب کانی‌سازها با نقطه ذوب پایین و شتاب‌دهنده‌های تف جوشی با ویسکوزیته دینامیکی پایین در محدوده دمای پخت مواد سرامیکی برای تنظیم تشکیل فاز مایع با بهینه است، یافتیم. ویژگی های رئولوژیکی

نتایج مطالعات خواص رئولوژیکی افزودنی های کانی ساز پیچیده (شکل 2، 3)، همزمان با داده های Bondarenko N.V. ، نشان دهنده امکان کاهش دمای ذوب مذاب با ترکیب مواد افزودنی معدنی با خواص رئولوژیکی مختلف است.

برنج. 2. وابستگی ویسکوزیته افزودنی پیچیدهدر دما و ترکیب (جرم، %): 1 - LiCl 100; 2 - KCl 100; 3 - LiCl 10، KCl 90; 4 - LiCl 30, KCl 70; 5 - LiCl 50، KCl 50; 6 - LiCl 70، KCl 30.

برنج. 3. وابستگی ویسکوزیته مخزن افزودنی پیچیده -NaFدر دما و ترکیب (وزنی %): 1 - کولت 100; 2 - NaF 100;

3 - کولت 50، NaF 50; 4 - cullet 75, NaF 25; 5 - کولت 25، NaF 75.

همانطور که از شکل زیر آمده است. 2، مؤثرترین از دیدگاه ارزیابی خواص رئولوژیکی آن، در مقایسه با افزودنی های خالص LiCl و KCl، یک افزودنی کانی ساز ترکیبی در ترکیب LiCl و KCl 1:1 است که در دمای ذوب LiCl مذاب را تشکیل می دهد. ، در همان زمان ویسکوزیته افزودنی پیچیده به ویسکوزیته KCl نزدیک می شود. همچنین یک افزودنی کانی‌ساز ترکیبی بسیار مؤثر است که ترکیبی از یک افزودنی NaF با ویسکوزیته کم (h 1000º C = 2 Pa×s) و یک افزودنی با ویسکوزیته بالا (h 800º C = 109 Pa×s) را ترکیب می‌کند و مذابی را در دمای 130 درجه سانتیگراد کمتر از نقطه ذوب NaF است. در همان زمان، ویسکوزیته کانی ساز ترکیبی به ویسکوزیته NaF نزدیک می شود (h 870º C = 4 Pa×s). مطابق با الگوهای تعیین شده، بدیهی است که می توان افزودنی های با ویسکوزیته بالا را فعال کرد که با شروع نرم شدن در منطقه دمای نسبتاً پایین 575-875 ºC مشخص می شود (ارکلس، بورات کلسیم، کولت، فریت، زئولیت) در حال حاضر در این محدوده دما

نتیجه

تغییر در ویسکوزیته سرامیک سیستم پراکندهاز توده های مبتنی بر خاک رس پلی مینرال با افزودنی های کانی ساز بسته به ویژگی های حرارتی کانی سازها. ماهیت تغییرات در فرآیندهای کریستالیزاسیون که باعث ایجاد ناهنجاری در منحنی های ویسکوزیته می شود، آشکار شده است.

امکان افزایش راندمان افزودنی های با ویسکوزیته بالا و انتقال خواص گرمایی آنها به محدوده بهینه با ترکیب آنها با کانی سازهای با ویسکوزیته پایین به صورت تجربی ثابت شده است. ترکیبی از مواد افزودنی بسیار ویسکوز دارای دمای پاییننرم شدن با مواد معدنی با ویسکوزیته پایین منجر به کاهش ویسکوزیته و حفظ دمای نرم شدن پایین می شود.

داوران:

• Tolkachev V.Ya.، دکترای علوم فنی، پروفسور، فن‌شناس ارشد CPC Sibirsky Element LLC، Krasnoyarsk.
• Stupko T.V.، دکترای علوم فنی، محقق ارشد، رئیس گروه شیمی، دانشگاه کشاورزی دولتی کراسنویارسک، کراسنویارسک.

پیوند کتابشناختی

حتی اگر از مدرن ترین روغن موتور استفاده کنید، خواص آن با کارکرد خودرو تغییر می کند.

همانطور که می دانید، همه روغن ها حاوی مواد افزودنی کاربردی هستند که برای بهبود و حفظ خواص خاص طراحی شده اند (در روسیه معمولاً آنها را افزودنی می نامند). هنگام کار در موتور، این مواد افزودنی تحت تأثیر بارهای حرارتی و مکانیکی از بین می روند. مولکول های روغن خود دستخوش تغییراتی می شوند. وقتی همه این تغییرات به حد معینی رسید، لازم است جایگزین شود روغن موتور.

یکی از ویژگی های کلیدی که به شما امکان می دهد زمان تعویض روغن را تنظیم کنید، تغییر ویسکوزیته است که توانایی روغن در انجام وظایف خود تا حد زیادی به آن بستگی دارد. تغییر در ویسکوزیته فقط 5٪ قبلاً توسط متخصصان به عنوان یک سیگنال درک می شود و تغییر 10٪ یک سطح بحرانی در نظر گرفته می شود.

درک این نکته مهم است که تغییر در ویسکوزیته به طور ناگهانی رخ نمی دهد. این یک فرآیند تدریجی است که در طول عمر خودرو بین تعویض روغن اتفاق می افتد. دلایل اصلی منجر به تغییر ویسکوزیته در جدول ارائه شده است.

علل رایج تغییر در ویسکوزیته روغن موتور

تغییرات مرتبط با آلودگی روغن باید از طریق تشخیص و تعمیرات در ایستگاه ها حذف شوند نگهداری، یا تغییر در سبک رانندگی.

جالب ترین تغییرات در سطح مولکولی رخ می دهد. آنها جالب هستند زیرا نمی توان به طور کامل از آنها اجتناب کرد، زیرا ماهیت اساسی و طبیعی دارند. اما این تغییرات را می توان مهار کرد.

دلایلی که منجر به افزایش ویسکوزیته می شود در مقاله جداگانه ای که به خواص ضد سایش روغن ها اختصاص دارد، مورد بحث قرار خواهد گرفت. در اینجا ما بر روی روند معکوس تمرکز خواهیم کرد. در اینجا محتمل ترین عواقب کاهش ویسکوزیته روغن موتور آورده شده است:

کاهش ضخامت لایه روغن روی سطوح قطعات مالشی و در نتیجه سایش بیش از حد، افزایش حساسیتبه ناخالصی های مکانیکی، پارگی لایه روغن تحت بارهای زیاد و هنگام راه اندازی موتور.

افزایش نیروی اصطکاک در عناصر موتور که در حالت های اصطکاک مختلط و مرزی کار می کنند (رینگ های پیستون، مکانیسم توزیع گاز) منجر به مصرف بیش از حد سوخت و تولید گرما می شود.

مشخص است که استاندارد SAE J300 چهار روش را برای تعیین ویسکوزیته روغن موتور تایید می کند. از آنجایی که اثرات کاهش ویسکوزیته عمدتاً در حین کارکرد موتور احساس می شود، مناسب ترین روش تعیین ویسکوزیته HTHS خواهد بود.

این پارامتر که مخفف ویسکوزیته دمای بالا در نرخ برشی بالا (ویسکوزیته سرعت برش بالا با دمای بالا) است، معمولاً در شرایطی که تا حد امکان نزدیک به شرایط عملیاتی روغن در یک جفت اصطکاک است تعیین می شود. رینگ پیستون- دیواره سیلندر به هر حال، شرایط مشابهی در سطح بادامک های میل بادامک و یاتاقان ها وجود دارد میل لنگدر بارهای بالای موتور دما هنگام تعیین ویسکوزیته HTHS + 150 درجه سانتیگراد و نرخ برش 1.6 * 10 6 1 / s است. برای آسان‌تر کردن تصور آخرین مقدار، چندین مثال روزانه فوق‌العاده ارائه می‌دهیم که در آنها نرخ برش دارای ارزش مشابهی است: نقاشی حصار با غلتک با سرعت 160 کیلومتر بر ثانیه، فشار دادن آب از یک سرنگ 10 میلی‌لیتری. با یک سوزن در 1/10 ثانیه روغن را برای 200000 تکه نان توسط یک نفر در 1 دقیقه پخش کنید.

بنابراین، این ویسکوزیته HTHS است که بیشترین ارتباط را با خواص حفاظتی روغن و مصرف سوخت موتور در حال کار دارد. آخرین جمله توسط تحقیقات تأیید شده است (شکل 1).

تصویر 1.
رابطه بین مصرف سوخت و خواص روغن موتور
(P.I. Lacey, SAE Technical Paper 2001-01-1904)

در آزمایشگاه VMPAUTO، با استفاده از رئومتر Anton Paar MCR 102، ویسکوزیته HTHS را می‌توان در شرایط «خفیف‌تر» از آنچه در استانداردها ارائه شده است اندازه‌گیری کرد: هنوز هم می‌توان به نرخ برشی 105 1/s در +150 درجه دست یافت. سی. با این حال، حتی با چنین تقریبی نیز می توان به نتایج جالبی دست یافت.

شکل 2 نتایج حاصل از تعیین ویسکوزیته HTHS را به طور کامل نشان می دهد روغن مصنوعی Shell Helix ULTRA AV-L 5W-30، مورد استفاده در VW GOLF 1.6 مدل 2006. روغن جدید دارای ویسکوزیته HTHS 3.62 mPa *s بود. اما پس از 8000 کیلومتر عملیات HTHS، ویسکوزیته 0.16 mPa * s (-4.4٪) کاهش یافت، یعنی قبلاً به سطح "سیگنال" 5٪ برای متخصصان نزدیک شده بود. این بدان معنی است که تمام عواقب منفی که در بالا توضیح داده شد ممکن است در آینده نزدیک ظاهر شوند.

در ابتدای سال 2013، بخش علمی و فنی VMPAUTO شروع به توسعه نسل جدید افزودنی چند منظوره برای روغن موتور کرد. نام آن P14 است. در بهار سال 2014، آزمایشات کامل بر روی خودروهای کلاس های مختلف آغاز شد.

همانطور که در شکل دیده میشود. 2، افزودن "P14" عملاً هیچ تأثیری بر ویسکوزیته HTHS روغن موتور جدید (-1.4٪) نداشت. در عین حال، افزودن "P14" به روغن پس از 8000 کیلومتر امکان بازگرداندن مقدار ویسکوزیته HTHS به مقدار اولیه را نیز امکان پذیر کرد، بلکه کمی آن را افزایش داد (+3.0٪) و به روغن موتور یک حالت جدید داد. پتانسیل ویسکوزیته» برای عملیات بدون مشکل بیشتر. اندازه گیری ویسکوزیته HTHS 7500 کیلومتر پس از اعمال "P14" (5.5+%) نشان می دهد که حتی قبل از تعویض بعدی روغن موتور، ویژگی های حفاظتی آن بدون تغییر باقی می ماند. سطح بالا: در این مهم ترین پارامتر نه افت بحرانی و نه افزایشی مشاهده شد.

شکل 2.
ویسکوزیته HTHS روغن موتور در + 150 درجه سانتیگراد و نرخ برش 105 1/s.
هر مقدار میانگین 100 اندازه گیری است.

در طول سال در تغییر فصلیدما، ویسکوزیته روغن منتقل شده تغییر می کند (شکل 1.20). اگر دمای روغن از t 1 به t 2 افزایش یابد، ویسکوزیته روغن کاهش می یابد. این منجر به کاهش مقاومت هیدرولیکی خط لوله می شود (H2 س 1).

اجازه دهید تأثیر تغییرات ویسکوزیته روغن را بر بزرگی پس‌آب‌های PS در نظر بگیریم. فرض کنید تعداد پمپ های یکسانی در همه ایستگاه ها نصب شده است، فشار هد در ایستگاه پمپاژ سر h P و فشار باقیمانده در نقطه نهایی h OST است. اجازه دهید برای سادگی فرض کنیم که خط لوله نفت از یک بخش عملیاتی N E = 1 تشکیل شده است و تعداد پست ها n است (شکل 1.21).

فشار ایستگاه پمپاژ در دوره زمستانیخواهد بود

در تابستان

, (1.59)

که در آن H1، H2 کل تلفات فشار در خط لوله، به ترتیب، در زمستان و تابستان است.

برنج. 1.20. ویژگی های ترکیبی خط لوله و پست

هنگامی که ویسکوزیته روغن تغییر می کند

برنج. 1.21. تأثیر تغییرات فصلی در ویسکوزیته روغن

با مقدار آب پس‌آب مقابل پست

از نقطه شروع پروفیل مسیر، مقادیر H 1 و H 2 را در مقیاس عمودی رسم می کنیم، سپس رئوس قطعات را با خطوط مستقیم به نقطه z K +h OC متصل می کنیم. خطوط حاصل با موقعیت خطوط شیب هیدرولیک در دوره های زمستان i 1 و تابستان i 2 مطابقت دارد.

بیایید تصور کنیم که مسیر خط لوله یک خط مستقیم صعودی AB است. همانطور که از ساخت و سازها مشخص است، هنگام چیدمان ایستگاه ها، چنین مسیری به بخش های مساوی به طول L/n تقسیم می شود. در این حالت خطوط شیب های هیدرولیک i 1 و i 2 خط AB را در همان نقاط قطع می کنند. این نشان می‌دهد که با نمایه یکنواخت مسیر خط لوله نفت، تغییرات ویسکوزیته نفت بر میزان آب پس‌آب در ورودی پست‌های میانی تأثیر نمی‌گذارد.

در شرایط واقعی، مشخصات مسیر می تواند بسیار ناهموار باشد، سپس فواصل بین ایستگاه های پمپاژ نابرابر خواهد بود (l 1 1 1 2 1 1 1 1 n). اجازه دهید در این مورد تغییر آب ورودی در مقابل پست را در نظر بگیریم.

مقدار DH C در مقابل پست سوم را می توان از معادله تعادل فشار بدست آورد.

که در آن a=m M ×a M و b=m M ×b M .

نرخ جریان در بیان (1.61) از معادله تعادل فشار برای خط لوله نفت به عنوان یک کل (1.37) تعیین می شود، که به ما اجازه می دهد بنویسیم

. (1.62)

پس از جایگزینی (1.62) به (1.61)، به دست می آوریم

همانطور که از عبارت (1.63) بر می آید، تنها یک عامل به مقدار ویسکوزیته بستگی دارد ، زیرا .

اجازه دهید نماد زیر را معرفی کنیم:

;

- میانگین فاصله بین ایستگاه های پمپاژ در بخش تا پست سوم.

- میانگین حسابی فاصله بین پست ها؛

با در نظر گرفتن ساده سازی های اتخاذ شده، عبارت (1.63) را می توان به شکل نمایش داد

جایی که
.

مقدار F به طور مستقیم با تغییر ویسکوزیته روغن متناسب است: با کاهش ویسکوزیته، مقدار F نیز کاهش می یابد.

اگر شرط L cf برآورده شود< l ср(С) , то при уменьшении вязкости подпор на с-й ПС возрастает. В противном случае при L ср >l av(C) پس‌آب در پست سوم کاهش می‌یابد و ممکن است کمتر باشد ارزش مجاز DH min (شکل 1.21). در صورت استقرار ایستگاه طبق محاسبات هیدرولیک در حداقل دمای روغن (t 1 =t min, n 1 =n max) لازم است عملکرد هر مرحله در تابستان تحلیل شود.

در تابستان، اگر استحکام لوله اجازه می دهد، می توانید با روشن کردن یک بوستر پمپ اضافی متصل به صورت سری، فشار روی پمپ هیدرولیک را افزایش دهید.

1.10. تنظیم حالت های عملیات خط لوله نفت

حالت های عملیاتی خط لوله نفت توسط جریان و فشار پمپ های پست در زمان معین تعیین می شود که با شرایط تعادل مواد و انرژی ایستگاه های پمپاژ و خط لوله مشخص می شود. هر گونه عدم تعادل منجر به تغییر در حالت کار می شود و نیاز به تنظیم دارد.

عوامل اصلی مؤثر بر حالت های عملیاتی سیستم "پست - خط لوله" شامل موارد زیر است:

§ تغییر در پارامترهای رئولوژیکی روغن به دلیل تغییرات فصلی دما و همچنین تأثیر محتوای آب، پارافین، گاز محلول و غیره.

§ عوامل تکنولوژیکی - تغییر در پارامترهای پمپ، روشن و خاموش کردن آنها، وجود ذخایر نفت یا ظروف آزاد و غیره.

§ موقعیت های اضطراری یا تعمیر ناشی از آسیب به قسمت خطی، خرابی تجهیزات پست یا فعال شدن حفاظت حد.

برخی از این عوامل به صورت سیستماتیک و برخی به صورت دوره ای عمل می کنند. همه اینها شرایطی را ایجاد می کند که تحت آن حالت های عملکرد سیستم "پست - خط لوله" به طور مداوم در طول زمان تغییر می کند.

از معادله تعادل فشار چنین بر می آید که تمام روش های کنترل را می توان به دو گروه تقسیم کرد:

q روش های مربوط به تغییر پارامترهای ایستگاه های پمپاژ

§ تغییر در تعداد پمپ های فعال یا نمودار اتصال آنها.

§ تنظیم با استفاده از روتورهای قابل تعویض یا پروانه های ماشینکاری شده.

تنظیم با تغییر سرعت چرخش شفت پمپ.

q روش های مربوط به تغییر پارامترهای خط لوله

§ گاز دادن

§ دور زدن بخشی از مایع به خط مکش (بای پس).

تغییر تعداد پمپ های فعالاز این روش در مواقعی استفاده می شود که نیاز به تغییر دبی در یک خط لوله نفت باشد. با این حال، نتیجه نه تنها به نمودار اتصال پمپ، بلکه به نوع ویژگی های خط لوله نیز بستگی دارد (شکل 1.22).

1 - مشخصات پمپ؛ 2- مشخصه فشار پست با اتصال سری پمپ ها. 3- مشخصه فشار پست با اتصال موازی پمپ ها. 4، 5 - ویژگی های خط لوله. 6 - مشخصه h-Qپمپ در اتصال سری؛ 7 – مشخصه h-Q پمپ در اتصال موازی

اجازه دهید به عنوان مثال، اتصال موازی و سری دو پمپ گریز از مرکز یکسان را هنگام کار بر روی خط لوله با مقاومت هیدرولیکی متفاوت در نظر بگیریم.

همانطور که از ساختارهای گرافیکی مشاهده می شود (شکل 1.22)، هنگام کار بر روی خط لوله ای با ویژگی شیب دار، اتصال سری پمپ ها توصیه می شود. در این حالت، پمپ ها با دبی بالاتر (Q B > Q C) نسبت به اتصال موازی و همچنین با فشار کل و راندمان بالاتر کار می کنند. اتصال موازی پمپ ها هنگام کار بر روی خط لوله با مشخصه صاف (Q F >Q E، HF >H E، h F >h E) ترجیح داده می شود.

تنظیم از طریق روتورهای قابل تعویض. اکثر پمپ های خط اصلی مدرن مجهز به روتورهای قابل تعویض برای کاهش جریان 0.5Q NOM و 0.7Q NOM هستند. علاوه بر این، پمپ NM 10000-210 مجهز به روتور قابل تعویض برای 1.25 Q NOM است.

روتورهای قابل تعویض دارای ویژگی های خاصی هستند (شکل 1.23).

برنج. 1.23. ویژگی های پمپ با روتورهای قابل تعویض

استفاده از روتورهای قابل تعویض در مرحله اولیه عملیات خط لوله نفت، زمانی که تمام ایستگاه های پمپاژ ساخته نشده اند و خط لوله به ظرفیت طراحی خود نرسیده است (راه اندازی فازی خط لوله نفت) مقرون به صرفه است. اثر نصب روتورهای قابل تعویض را می توان با کاهش طولانی مدت حجم پمپاژ نیز به دست آورد.

چرخش پروانه ها در امتداد قطر بیرونیبه طور گسترده در حمل و نقل خط لوله نفت استفاده می شود. بسته به ضریب سرعت n S، چرخش چرخ را می توان در محدوده های زیر انجام داد: در 60< n S <120 допускается обрезка колес до 20%; при 120< n S <200 – до 15%; при n S =200¼300 – до 10%.

محاسبه مجدد مشخصات پمپ هنگام چرخاندن پروانه با استفاده از فرمول های مشابه انجام می شود:

که در آن Q З، H З و N З - جریان، فشار و مصرف برق مربوط به قطر کارخانه پروانه D З.

Q У، H У و N У - یکسان با قطر کاهش یافته پروانه D У.

روش کنترل با چرخاندن پروانه زمانی که حالت پمپاژ برای مدت طولانی برقرار شده باشد می تواند به طور موثر مورد استفاده قرار گیرد. لازم به ذکر است که کاهش قطر پروانه بیش از حد مجاز منجر به اختلال در هیدرودینامیک طبیعی جریان در قسمت های کاری پمپ و کاهش قابل توجه راندمان می شود.

تغییر سرعت محور پمپ- یک روش مترقی و اقتصادی برای تنظیم. استفاده از کنترل روان سرعت چرخش روتورهای پمپ در پست های خطوط لوله اصلی نفت، هماهنگی عملکرد ایستگاه را تسهیل می کند، چرخش پروانه ها، استفاده از روتورهای قابل تعویض را کاملا حذف می کند و همچنین از شوک های هیدرولیکی در خط لوله نفت جلوگیری می کند. این امر زمان راه اندازی و توقف واحدهای پمپاژ را کاهش می دهد. با این حال، به دلایل فنی، این روش تنظیم هنوز کاربرد گسترده ای پیدا نکرده است.

روش تغییر سرعت چرخش بر اساس نظریه شباهت است

(1.66)

که در آن Q 1، H 1 و N 2 - جریان، فشار و توان مصرفی مربوط به سرعت چرخش پروانه n 1.

Q 2، H 2 و N 2 - در سرعت چرخش پروانه n 2 یکسان است.

با کاهش سرعت چرخش، مشخصه پمپ تغییر می کند و نقطه کار از موقعیت A 1 به A 2 تغییر می کند (شکل 1.24).

برنج. 1.24. ویژگی های ترکیبی یک خط لوله نفت و یک پمپ هنگام تغییر سرعت شفت

مطابق با (1.66)، هنگام محاسبه مجدد مشخصات پمپ از سرعت چرخش n 1 تا فرکانس n 2، روابط زیر را بدست می آوریم:

تغییر سرعت چرخش محور پمپ در موارد زیر امکان پذیر است:

§ استفاده از موتورهای با سرعت متغیر.

§ نصب کوپلینگ با ضریب لغزش قابل تنظیم (هیدرولیک یا الکترومغناطیسی) روی شفت پمپ.

§ استفاده از مبدل های فرکانس جریان در حین تغییر همزمان ولتاژ تغذیه موتورهای الکتریکی.

لازم به ذکر است که تغییر سرعت چرخش در محدوده وسیع غیرممکن است، زیرا این امر به طور قابل توجهی کارایی پمپ ها را کاهش می دهد.

روش گاز دادن در عمل نسبتاً اغلب استفاده می شود، اگرچه مقرون به صرفه نیست. این مبتنی بر مسدود کردن جزئی جریان روغن در خروجی ایستگاه پمپاژ است، یعنی بر روی معرفی مقاومت هیدرولیک اضافی. در این حالت، نقطه عملیاتی از موقعیت A 1 به سمت کاهش نرخ جریان به نقطه A 2 تغییر می کند (شکل 1.25).

برنج. 1.25. ویژگی های ترکیبی پست و خط لوله هنگامی که توسط دریچه گاز و کنارگذر تنظیم می شود

امکان سنجی استفاده از روش را می توان با مقدار بازده دریچه گاز h DR مشخص کرد.

. (1.68)

با افزایش مقدار فشار دریچه گاز h DR، مقدار h DR کاهش می یابد. راندمان کل پمپ (PS) با عبارت h=h 2 ×h DR تعیین می شود. روش دریچه گاز برای پمپ هایی با مشخصه فشار مسطح مناسب است. در این حالت تلفات انرژی برای دریچه گاز نباید از 2% هزینه انرژی برای پمپاژ تجاوز کند.

روش دور زدن بخشی از مایع به خط مکش پمپ ها ( میان بر ) عمدتاً در هدها استفاده می شود. هنگامی که شیر روی خط بای پس باز می شود، خط لوله فشار به خط لوله مکش متصل می شود که منجر به کاهش مقاومت پس از پمپ می شود و نقطه کار از موقعیت A 1 به A 3 می رود (شکل 1.25). . جریان Q B =Q 3 -Q 2 از کنارگذر می گذرد و جریان Q 2 وارد خط اصلی می شود.

کارایی بای پس است

. (1.69)

در عمل بای پس به دلیل ناکارآمدی به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد. روش کنترل بای پس باید برای ویژگی های پمپ در حال سقوط استفاده شود. در این صورت به صرفه تر از دریچه گاز است.

ویسکوزیته توانایی سیال برای مقاومت در برابر نیروهای برشی نامیده می شود. این خاصیت یک مایع تنها زمانی خود را نشان می دهد که حرکت کند. فرض کنید مقدار معینی از مایع بین دو صفحه موازی مسطح نامحدود محصور شده است (شکل 2.1). فاصله بین آنها است پ؛ سرعت حرکت صفحه بالایی نسبت به صفحه پایین υ است.

تجربه نشان می دهد که لایه مایع بلافاصله در مجاورت دیوار به آن می چسبد. بنابراین سرعت حرکت سیال مجاور دیواره پایین صفر و به دیواره بالایی – υ است. لایه های میانی با سرعتی حرکت می کنند که به تدریج از 0 به υ افزایش می یابد.

برنج. 2.1.

بنابراین بین لایه های مجاور تفاوت سرعت وجود دارد و لغزش متقابل لایه ها رخ می دهد که منجر به تجلی نیروی اصطکاک داخلی می شود.

برای جابجایی یک صفحه نسبت به صفحه دیگر، لازم است نیروی معینی G به صفحه متحرک، برابر با نیروی مقاومت سیال در نتیجه اصطکاک داخلی اعمال شود. نیوتن دریافت که این نیرو با سرعت متناسب است و، سطوح تماس اس و با فاصله بین صفحات نسبت عکس دارد n ، یعنی

که در آن μ ضریب تناسب نامیده می شود ویسکوزیته دینامیکی (یا ضریب ویسکوزیته دینامیکی).

برای روشن شدن بیشتر این وابستگی، باید به فاصله بینهایت کوچک بین لایه های مایع مربوط شود، سپس

که Δ υ سرعت نسبی حرکت لایه های همسایه است. Δ پ - فاصله بین آنها یا در حد

آخرین عبارت نشان می دهد قانون نیوتن برای اصطکاک داخلی. علامت مثبت یا منفی بسته به علامت گرادیان سرعت گرفته می شود dv/dn.

از آنجایی که τ = T/S تنش برشی مماسی وجود دارد، سپس قانون نیوتن را می توان شکل راحت تری ارائه داد:

تنش مماسی ایجاد شده در سیال متناسب با گرادیان سرعت در جهت عمود بر بردار سرعت و ناحیه ای است که در امتداد آن عمل می کند.

ضریب تناسب μ خصوصیات فیزیکی مایع را مشخص می کند و ویسکوزیته دینامیکی نامیده می شود. از فرمول نیوتن نتیجه می شود که

معنای فیزیکی ضریب p از این عبارت به دست می آید: اگر، پس μ = τ.

در هیدرودینامیک، کمیت

تماس گرفت اصطحکاک جنبشی (ضریب ویسکوزیته سینماتیکی).

ویسکوزیته دینامیکی μ با افزایش دما کاهش می یابد و با افزایش فشار افزایش می یابد. با این حال، تأثیر فشار برای ریختن مایعات ناچیز است. ویسکوزیته دینامیکی گازها با افزایش دما افزایش می یابد، اما با تغییر فشار فقط اندکی تغییر می کند.

قانون نیوتن برای اصطکاک داخلی در مایعات به طور قابل توجهی با قوانین اصطکاک در جامدات متفاوت است. در جامدات اصطکاک ساکن وجود دارد. علاوه بر این، نیروی اصطکاک متناسب با فشار معمولی است و بستگی کمی به سرعت نسبی حرکت دارد. در سیالی که از قانون نیوتن پیروی می کند، در غیاب سرعت نسبی حرکت لایه ها، نیروی اصطکاک وجود ندارد. نیروی اصطکاک به فشار (تنش معمولی) بستگی ندارد، بلکه به سرعت نسبی حرکت لایه ها بستگی دارد. مایعاتی که از قانون نیوتن پیروی می کنند نامیده می شوند نیوتنی. اما مایعاتی هستند که از این قانون تبعیت نمی کنند (مایعات غیرعادی). اینها شامل انواع مختلفی از امولسیون ها، محلول های کلوئیدی، که اجسام ناهمگن هستند که از دو فاز (جامد و مایع) تشکیل شده اند.

بنابراین، محلول های رسی مورد استفاده در حفاری چاه های نفت و برخی از انواع روغن ها از قانون نیوتن در نزدیکی نقطه ریزش خود تبعیت نمی کنند. آزمایشات نشان داده است که در چنین مایعاتی حرکت پس از رسیدن تنش های مماسی به مقدار معینی به نام انجام می شود تنش برشی اولیه

برای چنین مایعاتی، یک وابستگی کلی تر برای τ معتبر است (فرمول بینگهام):

که در آن τ0 تنش برشی اولیه است. η – ویسکوزیته ساختاری.

بنابراین، این مایعات در ولتاژ τ< τ0 ведут себя как твердые тела и начинают течь лишь при τ ≥ τ0. В дальнейшем градиент скорости пропорционален не т, а разнице τ -τ0.

از نظر گرافیکی، رابطه بین و τ با منحنی 1 برای مایعات نیوتنی و منحنی 2 برای مایعات غیرعادی نشان داده می شود (شکل 2.2).

برنج. 2.2. اعتیادdv/dn از تنش برشی

هنگامی که سیالات ساختاری از طریق یک خط لوله حرکت می کنند، سه حالت حرکت آنها مشاهده می شود: ساختاری، آرام، متلاطم.

ساختاری. برای شروع حرکت، یک افت فشار اولیه مشخص در خط لوله Δ مورد نیاز است آر 0، پس از آن مایع از دیواره ها جدا می شود و به عنوان یک کل (مانند یک جامد) شروع به حرکت می کند.

لامینار. با افزایش افت فشار Δ آر سرعت حرکت سیال افزایش می یابد و یک رژیم جریان آرام در نزدیکی دیوارها شروع به ایجاد می کند. با افزایش بیشتر سرعت، منطقه رژیم آرام گسترش می یابد، سپس رژیم ساختاری کاملاً به آرامی تبدیل می شود.

آشفته. با افزایش بیشتر سرعت، رژیم آرام متلاطم می شود (به بند 6.1 مراجعه کنید).

وابستگی ویسکوزیته به دما و فشار. ویسکومترها

ویسکوزیته یک مایع قطره تا حد زیادی به دما و تا حدی به فشار بستگی دارد. وابستگی ویسکوزیته به فشار در بیشتر موارد نادیده گرفته می شود. به عنوان مثال، در فشارهای 50-105 Pa، ویسکوزیته بیش از 8.5٪ تغییر نمی کند. استثنا آب در دمای 25 درجه سانتیگراد است - ویسکوزیته آن با افزایش فشار کمی کاهش می یابد. یکی دیگر از ویژگی های آب این است که چگالی آن با کاهش دما تا +4 درجه سانتی گراد افزایش می یابد و با کاهش بیشتر دما (از 4+ به 0 درجه سانتی گراد) کاهش می یابد. این واقعیت را توضیح می دهد که آب از سطح یخ می زند. در دمای حدود 0 درجه سانتیگراد، کمترین چگالی را دارد و لایه‌هایی از مایع با دمایی مشابه با سبک‌ترین دمای آن به سطح شناور می‌شوند، جایی که اگر دمای آن کمتر از 0 درجه سانتی‌گراد باشد، آب یخ می‌زند.

در فشار اتمسفر، ویسکوزیته آب بسته به دما با فرمول Poiseuille تعیین می شود.

جایی که v - اصطحکاک جنبشی؛ μ - ویسکوزیته دینامیکی؛ ρ چگالی آب در دمای معین است. تی – دمای آب.

ویسکوزیته یک مایع با استفاده از ابزارهایی به نام تعیین می شود ویسکومترها برای مایعات چسبناک تر از آب، از ویسکومتر انگلر استفاده می شود. این دستگاه از ظرفی با سوراخ تشکیل شده است که از طریق آن در دمای 20 درجه سانتی گراد زمان تخلیه آب مقطر مشخص می شود. تی 0 و مایع تی ، که ویسکوزیته آن باید مشخص شود. نسبت مقادیر تی و تی 0 تعداد درجات انگلر معمولی است:

پس از تعیین ویسکوزیته مایع در درجات انگلر معمولی، ویسکوزیته سینماتیکی (cm2/s) با استفاده از فرمول تجربی Ubellode بدست می‌آید.

مقادیر v به دست آمده با استفاده از این فرمول با داده های تجربی مطابقت خوبی دارد.

در طول سال، با تغییرات فصلی دما، ویسکوزیته روغن منتقل شده تغییر می کند (شکل 1.20). اگر دمای روغن از t 1 به t 2 افزایش یابد، ویسکوزیته روغن کاهش می یابد. این منجر به کاهش مقاومت هیدرولیکی خط لوله می شود (H2 س 1).

اجازه دهید تأثیر تغییرات ویسکوزیته روغن را بر بزرگی پس‌آب‌های PS در نظر بگیریم. فرض کنید تعداد پمپ های یکسانی در همه ایستگاه ها نصب شده است، فشار هد در ایستگاه پمپاژ سر h P و فشار باقیمانده در نقطه نهایی h OST است. اجازه دهید برای سادگی فرض کنیم که خط لوله نفت از یک بخش عملیاتی N E = 1 تشکیل شده است و تعداد پست ها n است (شکل 1.21).

فشار ایستگاه پمپاژ در زمستان خواهد بود

در تابستان

که در آن H1، H2 کل تلفات فشار در خط لوله، به ترتیب، در زمستان و تابستان است.

برنج. 1.20. ویژگی های ترکیبی خط لوله و پست

هنگامی که ویسکوزیته روغن تغییر می کند

برنج. 1.21. تأثیر تغییرات فصلی در ویسکوزیته روغن

با مقدار آب پس‌آب مقابل پست

از نقطه شروع پروفیل مسیر، مقادیر H 1 و H 2 را در مقیاس عمودی رسم می کنیم، سپس رئوس قطعات را با خطوط مستقیم به نقطه z K +h OC متصل می کنیم. خطوط حاصل با موقعیت خطوط شیب هیدرولیک در دوره های زمستان i 1 و تابستان i 2 مطابقت دارد.

بیایید تصور کنیم که مسیر خط لوله یک خط مستقیم صعودی AB است. همانطور که از ساخت و سازها مشخص است، هنگام چیدمان ایستگاه ها، چنین مسیری به بخش های مساوی به طول L/n تقسیم می شود. در این حالت خطوط شیب های هیدرولیک i 1 و i 2 خط AB را در همان نقاط قطع می کنند. این نشان می‌دهد که با نمایه یکنواخت مسیر خط لوله نفت، تغییرات ویسکوزیته نفت بر میزان آب پس‌آب در ورودی پست‌های میانی تأثیر نمی‌گذارد.

در شرایط واقعی، پروفیل مسیر می تواند بسیار ناهموار باشد، سپس فواصل بین ایستگاه های پمپاژ نابرابر خواهد بود (l 1 l 2 l 3 l n). اجازه دهید در این مورد تغییر آب ورودی در مقابل پست را در نظر بگیریم.

مقدار آب پس‌آب H C در مقابل پست s را می‌توان از معادله تعادل فشار بدست آورد.

که در آن a=m M a M و b=m M b M .

نرخ جریان در بیان (1.61) از معادله تعادل فشار برای خط لوله نفت به عنوان یک کل (1.37) تعیین می شود، که به ما اجازه می دهد بنویسیم

. (1.62)

پس از جایگزینی (1.62) به (1.61)، به دست می آوریم

همانطور که از عبارت (1.63) بر می آید، تنها یک عامل به مقدار ویسکوزیته بستگی دارد، زیرا.

اجازه دهید نماد زیر را معرفی کنیم:

;

- میانگین فاصله بین ایستگاه های پمپاژ در بخش تا پست سوم.

- میانگین حسابی فاصله بین پست ها؛

با در نظر گرفتن ساده سازی های اتخاذ شده، عبارت (1.63) را می توان به شکل نمایش داد

جایی که .

مقدار F به طور مستقیم با تغییر ویسکوزیته روغن متناسب است: با کاهش ویسکوزیته، مقدار F نیز کاهش می یابد.

اگر شرط L cf برآورده شود< l ср(С) , то при уменьшении вязкости подпор на с-й ПС возрастает. В противном случае при L ср >l av(C) پس‌آب در پست سوم کاهش می‌یابد و ممکن است کمتر از مقدار مجاز H min باشد (شکل 1. 21). در صورت استقرار ایستگاه بر اساس محاسبات هیدرولیک در حداقل دمای روغن (t 1 =t min,  1 = max) لازم است عملکرد هر مرحله در تابستان تحلیل شود.

در تابستان، اگر استحکام لوله اجازه می دهد، می توانید با روشن کردن یک بوستر پمپ اضافی متصل به صورت سری، فشار روی پمپ هیدرولیک را افزایش دهید.