Вязкость и взаимодействие частиц

Одной из причин низкой нефтеотдачи на месторождениях Башкирии являются аномалии вязкости пластовой нефти. Эти аномалии возникают в результате взаимодействия частиц асфальтенов, кото.рые при определенных условиях образуют структуры коагуляционного типа. [c.5]

Обсудим полученные результаты. Из выражения для вязкости предельно разбавленной суспензии следует, что коэффициент вязкости не зависит от распределения частиц по размерам. Физическое объяснение этого факта состоит в том, что в предельно разбавленной суспензии (ф 1) частицы находятся далеко друг от друга по сравнению с размером частиц и взаимным влиянием частиц можно пренебречь. Кроме того, при условии а/к можно пренебречь взаимодействием частиц со стенками. Можно также показать, что в предельно разбавленной суспензии, содержащей сферические частицы, броуновское движение частиц не оказывает влияние на вязкость суспензий. Однако, если форма частиц отличается от сферической, то броуновское ротационное движение может влиять на вязкость суспензии. Это объясняется тем, что частицы несферической формы, например тонкие вытянутые цилиндры, в сдвиговом потоке имеют преимущественную ориентацию (в случае цилиндров — ориентация оси цилиндра по направлению скорости потока), несмотря на случайные флуктуации ориентации, вызванные броуновским ротационным движением. [c.183]

Выражения (2.9) и (2.10) применимы лишь для концентраций I/) до 2—5 %. Дальнейшее расширение интервала по концентрациям требует учета гидродинамического взаимодействия частиц, что представляет собой достаточно сложную проблему. Подробные обзоры, посвященные исследованиям вязкости суспензий и эмульсий теоретическими, полуэмпирическими и экспериментальными методами можно найти в работах [100-103]. [c.62]

Физические свойства сплошной фазы также оказывают важное влияние на процессы взаимодействия частиц увеличение концентрации эмульгатора приводит к возрастанию вязкости раствора и снижению поверхностного натяжения а . [c.278]

Если имеются данные о размере а, концентрации частиц п (или ф) и вязкости т]о дисперсионной среды (которая может сильно отличаться от вязкости растворителя при применении полимерных стабилизаторов), можно по формулам (Vn.26) и (VU.63) оценить толщину защитной оболочки S и глубину вторичного минимума потенциала парного взаимодействия частиц (/ = —i/ - Прм этом нужно руководствоваться пояснениями к задачам VI1.17.1 и Vn.17.2. [c.237]

На вязкость дисперсионных систем огромное влияние оказывает взаимодействие частиц дисперсной фазы. В наибольшей степени это характерно для достаточно концентрированных систем, особенно содержащих вытянутые частицы. Отдельные участки поверхности таких частиц лишены адсорбционных или развитых сольватных слоев вследствие межмолекулярного взаимодействия по этим участкам [c.129]

При дальнейшем повышении температуры число элементарных ионов резко возрастает и комплексы распадаются. Это приводит к увеличению электрической проводимости расплавов и уменьшению вязкости, на которую электростатическое взаимодействие частиц оказывает также очень большое влияние. [c.197]

Влияние концентрации эмульгатора на вязкость эмульсий рассматривалось Шерманом [54]. Изменение диаметра частиц дисперсной фазы эмульсии влияет па вязкость, так как изменяются межфазная поверхность (на которой абсорбируется эмульгатор) и взаимодействие частиц (вследствие изменения расстояния между ними). [c.42]

Кроме того, известно, что аномалии вязкости нефти существенно ослабляются в результате введения в нее ПАВ. Как правило, аномалии обусловлены взаимодействием частиц асфальте-нов, образующих при определенных условиях структуры коагуляционного типа [85]. [c.70]

Молекулы любого строения принято моделировать сферой с эффективным газокинетическим сечением о = п(1 /4. Величина ё (или полусумма и ё,) характеризует минимальное расстояние, на котором потенциал межмолеку-лярного взаимодействия частиц можно считать равным нулю. Экспериментально определяют измеряя вязкость или теплопроводность газов. Для неполярных жидкостей и молекулярных кристаллов ё находят по плотности р и величине молекулярной массы ММ [c.101]

Влияние гидродинамического взаимодействия частиц на величину коэффициента взаимной диффузии частиц исследовано в работе [22]. Это послужило основой для определения частоты столкновения частиц в условиях турбулентного движения. Влияние внутренней вязкости капель на частоту их столкновения было рассмотрено в [23 — 26]. Показано, что правильный учет гидродинамического взаимодействия обеспечивает согласие теории с экспериментом. [c.256]

Другим принципиальным фактором, влияющим на реологическое поведение наполненных систем, является изменение свойств полимерной среды вследствие адсорбционного взаимодействия частиц с полимером и ограничения молекулярной подвижности цепей в адсорбционном слое. Таким образом, вязкость определяется не только гидродинамическими эффектами, но и механическим усилением матрицы вследствие взаимодействия с наполнителем. [c.184]

Учет пространственной картины распределения диффундирующих частиц был выполнен в 1955 г. автором [23]. Учет всех взаимодействий частиц различных сортов в многокомпонентной дисперсной системе был сделан автором и Ермиловой в 1966 г. [24]. Соответствующая скорректированная зависимость вязкости т) от градиента скорости течения 7 для системы, состоящей из п сортов частиц, имеет вид двойной суммы (у Ри и Эйринга — простая сумма) [c.177]

Влияние поляризационного взаимодействия частиц и образование цепочечных структур на вязкость дисперсных систем теоретически было рассмотрено в [И]. В результате уточнения условий равновесия цепочки получено следующее выражение для изменения вязкости в электрическом поле [12] [c.112]

Для режима деформированных эллипсоидальных капель и пузырей Ишии и Зубер [62] сделали следующее допущение. Поскольку режим движения эллипсоидальных капель и пузырьков, как и режим Ньютона для твердых сфер, является автомодельным, т. е. не зависящим от вязкости, то характер гидродинамического взаимодействия частиц в обоих режимах должен быть одинаковым. Отсюда следует, что, несмотря на различные абсолютные значения коэффициентов сопротивления для твердых частиц в режиме Ньютона и деформированных частиц, отношение С /С, а следовательно, и иг1и в обоих режимах определяются одними и теми же зависимостями. Таким образом, для расчета относительной скорости движения фаз в режиме деформированных капель и пузырей можно воспользоваться уравнением (2.51). При этом значение скорости м , для деформированных капель и пузырей авторы [62] рекомендуют вычислять по формуле, предложенной Хармати [63] [c.79]

Оседают ли частицы под действием сил тяжести в покоящейся или слабоперемешиваемой жидкости или находятся в сдвиговом потоке, — они будут перемещаться относительно друг друга и могут сталкиваться. Однако это столкновение не похоже на чисто геометрическое столкновение биллиардных шаров. Частицы находятся в вязкой жидкости и могут сблизиться только после выдавливания разделяющей их пленки сплошной фазы. Сближению капель препятствуют значительные силы, которые зависят от вязкости сплошной фазы, относительных размеров частиц и скорости их сближения. Вследствие гидродинамического взаимодействия частиц даже почти при центральном их сближении, когда столкновение казалось бы неизбежным, частицы могут обойти друг друга, не коснувшись. Такое поведение частиц неоднократно наблюдалось в физических и модельных экспериментах. На рис. 5.2 приведены результаты по моделированию сближения сферических частиц в вязкой жидкости 1105]. Одна частица была неподвижной, а другая двигалась к ней вместе с потоком жидкости. Из приведенного рисунка хорошо видно влияние гидродинамического взаимодействия между частицами на траекторию их движения. [c.84]

Укрупнение частиц может идти двумя путями. Один из них, называемый изотермической перегонкой, заключается в переносе вещества от мелких частиц к крупным, так как химический потенциал последних меньше (эффект Кельвина). В результате мелкие частицы постепенно растворяются (испаряются), а крупные растут. Второй путь, наиболее характерный и общий для дисперсных систем, представляет собой /соаг(/ля <и/о, заключающуюся в слипании (слиянии) частиц дисперсной фазы. В общем смысле под коагуляцией понимают дотерю агрегативной устойчивости дисперсной системы. Коагулящ я в разбавленных сИЖМах приводит к потере, седимеитационной устойчивости и в конечном итоге к расслоению (разделению) фаз. К процессу коагуляции относят адгезионное взаимодействие частиц дисперсной фазы с макроповерхностями. В более узком смысле коагуляцией называют слипание частиц, процесс слияния частиц получил название коалесценции. В концентрированных системах коагуляция может проявляться в образовании объемной структуры, в которой равномерно распределена дисперсионная среда. В соответствии с двумя разными результатами коагуляции различаются и методы наблюдения и фиксирования этого процесса. Укрупнение частиц ведет, нанример, к увеличению мутности раствора, уменьшению осмотического давления. Структурообразование изменяет реологические свойства системы, например, возрастает вязкость, замедляется ее течение. [c.271]

Установлено, что энергия активации вязкого течения увеличивается с понижением ПИ и роста СЭ соответствующих систем. На основании представленных результатов можно сделать неожиданный вывод, что вязкое течение полисопряженных ньютоновских углеводородных жидкостей связано с сильным химическим обменным взаимодействием или процессом переноса заряда. Таким образом, ньютоновское ючение жидкостей, содержащих п-электронные ароматические или непредельные соединения, связано с коллективным химическим взаимодействием частиц. Чем выше энергия химического взаимодействия молекулярных орбиталей, тем выше вязкость жидкости. Изложенное не прогиворе-чит существующим взглядам на природу жидкого состояния, как системы слабых химических связей [35] и решеточной теории растворов полимеров [c.102]

ИАП - в 3,8 раза. Иэ таблицы видно, что уменьшениь всех реологических показателей не( ти произошло в основном за счет влияния двуокиси углерода на вязкость нефти с неразрушенной структурой. Этот параметр опредЕляется взаимодействием частиц асфальтенов. Его уменьшение.овиде-тельствует о том, что двуокись углерода активно взаимодействует о ас- фальтенами не )ти - ослабляет прочность связей структуры, образованной частицами есфальтенов-основным структурообразующим компонентом нефти., [c.21]

В дальнейшем было показано, что сольватация не играет столь важной роли при образовании растворов ВМС. Основной причиной отклонения вязкости растворов ВМС от законов, которым подчиняются растворы низкомолекулярных вещестй, является взаимодействие вытянутых и гибких макромолекул, часто образующих структурированные системы (ассоциаты). Эти ассоциаты, естественно, сильно увеличивают вязкость раствора по сравнению с раствором лиофобных коллоидов, где взаимодействием частиц можно пренебречь. При низкой концентрации растворов ВМС вероятность структурирования не так велика, и поэтому для сильно разбавленных растворов может быть использовано уравнение Эйнштейна. При высокой концентрации эти взаимодействия очень велики. Кроме того, так как макромолекулы в растворе находятся в виде клубков, включающих большой объем растворителя, то объем этого растворителя, пространственно связанного с полимером, также следует отнести к объему дисперсной фазы. [c.358]

В других случаях, в частности при значительных деформациях макромолекул (конформационных изменениях) в потоке, возможно и обратное явление роста эффективной вязкости с увеличением скорости течения. Подобные явления не могут быть описаны рассмотренными выше простейшими реологическими моделями с постоянными парамет рами. Системы, в которых наблюдается завпсимость вязкости от скорости течения, называются аномальными, или неньютоновскими жидкостями. Впрочем, изменения вязкости, связанные с ориентацией и деформацией частиц дисперсной фазы в малоконцентрированных системах (при отсутствии взаимодействия частиц), обычно сравнительно невелики, во всяком случае не превышают порядка величины. [c.327]

Микрореология (или структурная реология) устанавливает на основе статистич. физики связь между структурными параметрами и физ. св-вами составл5пощих тело элементов, с одной стороны, и его реологич. св-вамя как континуума (сплошной среды), с другой. Фундам. результат в этой области-ф-ла Эйнштейна, связывающая вязкость Т1 жидкой дисперсной системы с содержанием ф сферич. частиц дисперсной фазы Т1 = Т1х(1 + 2,5 ф), справедливая при ф 1 (т1х-вязкость дисперсионной среды). Впоследствии были получены обобщения этой ф-лы, учитывающие возможность гидродинамич. взаимодействия частиц дисперсной фазы, межмол. взаимодействия (поверхностные силы), несферич-ность твердых частиц, замену твердых частиц каплями жидкости. [c.249]

Расчету сечения столкновения частиц посвящено довольно много работ, которые можно разделить на три группы в зависимости от степени учета сил взаимодействия частиц. Укажем лищь некоторые из них. Первые работы были выполнены Смолуховским [8] в них построена теория коагуляции коллоидов без учета гидродинамических сил взаимодействия частиц. В большинстве последующих работ рассматривалось движение частиц в маловязкой среде применительно к проблемам коагуляции капель и частиц в атмосфере [9, 10]. Учет гидродинамического взаимодействия двух медленно движущихся сферических частиц в вязкой жидкости на основе приближенных выражений, полученных методом отображений и справедливых, только если частицы находятся относительно далеко друг от друга, был сделан в работах [11 — 13]. В частности, в [И] таким образом определено сечение столкновения для двух сферических частиц разного радиуса, осаждающихся в поле силы тяжести. Результаты этой работы были использованы в [12] для расчета сечения столкновения частиц сравнимых размеров в электрическом поле. Расчет сечения столкновения двух заряженных частиц, когда одна из них значительно меньше другой, сделан авторами работы [14]. Более точный учет гидродинамических сил был осуществлен в [13, 15, 16]. Отметим, что в [15] определено сечение столкновения проводящих капель различного размера во внешнем электрическом поле, а в [16] — и с учетом заряженных капель. В последних двух работах учитывались как гидродинамические, так и электрические силы, полученные при точном решении соответствующих гидродинамических и электростатических задач. Во всех указанных работах рассматривалось взаимодействие частиц без учета внутренней вязкости. В работе [17] определено сечение столкновения двух сферических капель, внутренняя вязкость которых отлична от вязкости окружающей жидкости. Там же учтена также сила молекулярного взаимодействия капель, обеспечивающая возможность их коалесценции. [c.255]

Как уже отмечалось выше, при со < со и достаточно сильном гидродинамическом взаимодействии частиц имеет место встречное синхронное вращение частиц, преобразующееся в макроскопические движения разного вида. Практическим критерием уровня гидродинамического взаимодействия является повышенная вязкость суспензии по сравнению с вязкостью дисперсионной среды. Фактически для этого требуется повышение концентрации дисперсной фазы до 20-30 об. % и выше. [c.686]

Распределение вакансий по межчастичному пространству может привести к тому, что стесненность их состояния исчезнет, т. е. расстояние между ними станет больше радиуса взаимодействия частиц. Такому состоянию благоприятствует достаточно большая концентрация вакансий или малый радиус действия сил отгалкивания по сравнению с размером частиц, что типично для технических суспензий. В этом состоянии между частицами никакие силы не действуют, и тогда время формирования ПКС и релаксации вакансий будет определяться временем броуновского смещения частиц на расстояние sd - s). В соответствии с формулой Смолуховского tr = (sd-5) 120, где 0 = кТ/6пг[оа — коэффициент диффузии частиц в дисперсионной среде с вязкостью Т1о. [c.695]

Эта теория исходит из того, что сольватные слои, окружающие частицы, обладают упругостью и повышенной вязкостью, препятствуя слипанию частиц, а между поверхностями частиц действует дополнительно расклинивающее давление , вызванное ионной атмосферой и противодействующее силам молекулярного взаимодействия. Коагуляция происходит тогда, когда молекулярные силы взаимодействия частиц превышают расклинивающее давление дисперсионной среды между частицами. Коагуляция возможна тогда, когда к одному золю добавить другой золь с противоположным зарядом частиц (взаимная коагуляция). При этом электростатические силы меняют знак и становятся силами притяжения. При взаимной коагуляции в осадок выпадают совместно частицы обоих золей. Взаимную коагуляцию широко используют в практике для очистки природных и промышленных вод от тонкодисперсных взвешенных частиц. Например, на водопроводных станциях перед поступлением воды на песчаные фильтры к воде добавляют немного Ab(S04)3 или Fe ls, которые, подвергаясь гидролизу, образуют положительно заряженные золи гидроксидов алюминия или железа [c.158]

Следует отметить, что хотя течение полимеров, содержащих наполнители, в ряде случаев подчиняется уравнениям, выведенным для сферических частиц дисперсной фазы, это не означает, что взаимодействие между частицами наполнителя и полимером отсутствует. Во многих случаях течение осуществляется в системе, где частицы наполнителя покрыты адсорбционным слоем полимера, в результате чего происходит эффективное увеличение объема дисперсной фазы (на величину объема полимера, связанного частицами). Так, при исследовании вязкости наполненных смесей полиизобутилена и бутадиенового каучука при разных содержаниях активного (сажа) и неактивного (мел) наполнителя при разных температурах было установлено [352], что при объемном содержании сажи менее 10—15% вязкость наполненных смесей подчиняется уравнению Эйнштейна для суспензий, если считать, что эффективные размеры частиц сажи больше их фактических размеров из-за связанного с их поверхностью слоя полимера. Существование такого слоя, перемещающегося как единое целое с частицей наполнителя, обусловлено наличием сильных взаимодействий частиц с макромолекулами каучука. Интересно, что введение в полимер дисперсных наполнителей, приводя к резкому возрастанию вязкости, не вызывает изменения температурного коэффициента вязкости. В связи с этим можно предположить, что механизмы течения наполненных и ненаполненных полимеров аналогичны, т. е. что при течении не происходит разрыва связей между полимером и наполнителем. Взаимодействие полимера с цаполнителе.м оказывает влияние даже иа вязкость разбавленных растворов, содержащих дисперсные частицы [353]. [c.185]

Одним из основных вопросов электрореологии дисперсных систем является выяснение природы электрореологического эффекта. Анализ отдельных механизмов ЭРЭ — ориентация анизодиаметричных частиц, деформация двойного электрического слоя, взаимодействие частиц, межэлектродная осцилляция частиц — показывает, что главной причиной значительного повышения вязкости в электрическом поле является структурообразование. [c.110]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология