Общие сведения о реологических свойствах жидкости

Сложное внутреннее строение нефтей и нефтепродуктов обуслов­ливает большое разнообразие их реологического поведения. В связи с этим при. проектировании и эксплуатации трубопроводов возникает необходимость в детальном изучении реологических свойств перекачиваемых нефтей и нефтепродуктов. От того, насколько точно установлены природа, характер поведения и структурно-механические харак­теристики данной жидкости в конкретных температурных условиях, будет зависеть эффективность эксплуатации данного трубопровода.

Раздел науки, изучающий структурно-механические свойства разнообразных материалов (в том числе и жидкостей) в различных ре­жимах деформирования, когда одновременно проявляется их способность к течению и накоплению обратимых деформаций, называется реологией. Одной из главных задач реологии является установление связей между напряженным состоянием среды, деформациями и скоростями деформации. Уравнения, устанавливающие такую связь, назы­вают реологическими уравнениями состояния. Реологические уравне­ния состояния являются математическим отображением или математи­ки моделями реальных свойств среды.

Чтобы понять сущность происходящих явлений и механизм по­строения моделей, рассмотрим два физических понятия, связями деформацией среды. Если внешняя сила, воздействуя на жидкость, со­вершает работу, то эта работа может, во-первых, запасаться в струе, так что в объеме жидкости накапливается упругая энергия, во-вторых, работа внешних сил может необратимо рассеиваться (диссипировать).

Эти два явления позволяют классифицировать различных среды следующим образом. Если при деформации вся внешняя работа пере­ходит в упругую энергию, такая среда называется упругой. Если вся внешняя работа диссипирует, то среда называется вязкой.

Если внешняя работа частично переходит в упругую энергию, а частично диссипирует, то среду называют вязкоупругой.

Жидкости относятся к вязким и вязкоупругим средам.

ВЯЗКИЕ ЖИДКОСТИ

Если в процессе деформирования среды вся работа внешних сил диссипирует, то это процесс течения в чистом виде, и после прекраще­ния действия внешних сил вся совершенная деформация оказывается необратимой, и достигнутое новое состояние будет равновесным. Ха­рактер процесса течения будет определяться связью напряжений, воз­никающих в жидкости, и скоростью деформации.