Өндірістегі мұнай, газ, суды дайындау және тасымалдау
25
Тұтқыр пластикалық және дилатантты сұйық жылдамдығы
қатысты кернеудің (τ) деформация жылдамдық модуліне (dγ/dt)
байланысты дәрежелі заңмен аппроксияланады.
τ=K∙(dγ/dt)
n
(2.13)
мұндағы K – сұйық консистенция өлшемі; n – функция
көрсеткіші.
Тұтқырлық артқан сайын сұйық консистенция шамасы да
артады.
Консистенция
түзуі
(2.6-сурет)
реологиялық
стационарлы ньютондық сұйықтардың әртүрлі түрлері үшін
төменде көрсетілген.
2.6-сурет. Консистенция түзулерінің түрлері:
1 – бингамалық пластиктер;2 – псевдопластиктер;3 – ньютондық
сұйықтықтар;4 – дилатантты сұйықтықтар
n=1 кезінде (2.13) теңдеу ньютондық сұйық ағуын
сипаттайды (2.6-сурет, 3 қисық сызық), ол серпімді қасиеттерді
көрсетеді.
Ньютонды
сұйықтарға
сұйық
индивидуалды
көмірсутегілер,
С
17
дейінгі
көмірсутек
қоспалары,
газконденсатты
жүйелер,
жеңіл
мұнайлар,
молекулалық
ерітінділер жатады.
А.А. Исмаилов, Т.Н. Жарқынбеков, Г.Ж. Смаилова
26
n<1 кезінде мұнайдың іс-әрекеті (2 қисық сызық) псевдо-
пластиккіне сәйкес келеді. Мұнай серпімді қабат сұйыққа сәйкес
келеді. Мысал ретінде компоненттері молекула үсті құрылым,
жоғары парафинді газсыздандырылған мұнай, жоғары
полимерлі бұрғылау сұйықтықты және т.б. түзуге қабілетті
мұнай бола алады.
n>1 кезінде мұнайдың іс-әрекетіне дилатантты (тұтқыр-
пластикалық) сұйықтар (4 қисық сызық) сәйкес келеді. Мысал
ретінде,
күрделі
молекулалық
құрылымы
бар
жоғары
молекулалы қосылыстар түріндегі, мұнай бергіштікті арттыруда
қолданылатын бұрғылау сұйықтықтары, полимерлердің сулы
ерітінділері.
1-реологиялық қисық сызық бингамалық пластиктерге
сәйкес келеді. Бұл жағдайда мұнай пластикалық сұйық
қасиеттерін көрсетеді. Тепе-теңдік жағдайда мұнай жүйесі өзін
пластикалық сұйық ретінде ұстайды (2.6-сурет) және кейбір
кеңістікті құрылымға ие, ол жылжудың статикалық кернеу (τ
0
)
мәнінен асқанша жылжитын кернеуге (τ) қарсы тұра алады.
Кейбір жылдамдыққа жеткен соң, мұнай ньютондық сұйық
сияқты аға алады.
Пластикалық
сұйық
мысал
ретінде,
кристалдану
температурасынан төмен температура кезіндегі жоғары құрамды
парафині бар мұнай, асфальтенді құрамы жоғары аномальды-
тұтқыр мұнайы жатады, олар қабаттың мұнай бергіштігін
арттыру үшін қолданылатын каллоидты жүйе құрайды.
Тұтқыр немесе жоғары құрамды мұнайды қыздыруға
қажетті энергия мөлшері олардың жылусыйымдылық және
мұнайдың басқа да жылулық қасиеттеріне байланысты.
Мұнайдың
жылулық
қасиеттері
жылусыйымдылық,
жылуөткізгіштік, жану жылумен сипатталады.
Жылусыйымдылық (с
р
) – дегеніміз заттың температурасын
(dT) 1° Цельсия немесе Кельвинге көтеру үшін бірлік масса-
сына (M) беруге қажетті жылу саны (dQ).
c =
dQ
M ∗ dT
(2.14)
Өндірістегі мұнай, газ, суды дайындау және тасымалдау
27
Жылусыйымдылық шамасы температураға байланысты,
сондықтан оның әрбір мәнін белгілі бір температура (с
t
) немесе
температура интервалына қатыстыру керек. Көптеген мұнайлар
үшін жылусыйымдылық (с
р
) шамалары мына шекте жатады:
1500-2500 Дж/(кг∙К)≈350-600 кал/(кг∙К), температура 0-ден 50 °С
кезінде. Тұщы су жылусыйымдылығы 4190Дж/(кг∙К).
Көлемі (V) және тұтқырлығы (ρ) мұнайдың температура-
сын ( Т
1
)-ден (Т
2
) көтеру үшін мынаған тең энергия мөлшері (Q)
қажет:
Q = ρ ∗ c ∗ (T − T ) ∗ V
(2.15)
Мұнайдың жылуөткізгіштігі қозғалмайтын мұнайдың
қыздырылған ауданынан салқын ауданына энергия берілісін
анықтайды.
Жылуөткізгіштік коэффициенті (λ) Фурье жылуөткізгіштік
заңымен сипатталады және бірлік уақытта (t) бірлік аудан (S)
арқылы температура градиенті (dT/dx) кезіндегі заттағы
берілетін жылу мөлшерін (dQ) сипаттайды:
dQ = λ dT dx SdT
(2.16)
Мұнай үшін жылуөткізгіштік коэффициенті (λ) 0,1-0,2
Вт/(м∙К) интервалында.
Жану жылуы (жылу шығару қасиеті) 1 кг отынның
көмірсутек және суға дейінгі толық жану кезіндегі бөлетін
жылуды сипаттайды. Жоғарғы (Q
ж
) және төменгі (Q
т
) жану
жылуы болып бөлінеді.
Жоғарғы жану жылуы – құрамында ылғалы бар, 1 кг
отынды жағу кезіндегі бөлінетін жылу мөлшері.
Төменгі жану жылуы – су және ылғалдың булануына
кеткен жылуды алып тастағандағы, 1 кг отынды жағу кезіндегі
бөлінетін жылу мөлшері.
Жоғарғы
жану
жылуы
төменгі
жану
жылуынан
көмірсутегінің
жануы
кезінде
су
буының
толық
конденсациялану жылу мөлшерімен артықшыланады. Судың
булану жылуы ≈600 ккал/кг, ал жану өніміндегі судың мөлшері,
А.А. Исмаилов, Т.Н. Жарқынбеков, Г.Ж. Смаилова
28
сутегінің жану кезінде (2Н
2
+О
2
=2H
2
O) пайда болатын, отын
ылғалдылығы (W) және судан (9Н) құралады. Жоғарғы (Q
ж
)
және төменгі (Q
т
) жану жылуларының арасындағы айырма:
Q
ж
− Q
= 600 ∗ (W + 9H)
(2.17)
Жану жылуы көмірсутегінің молекулалық массасы және
ылғалдылық артқан сайын өседі. Ең жоғарғы жылу шығаруға
бензин ие (≈11230 ккал/кг) жоғары фракцияға өткен сайын жылу
шығару қасиеті төмендейді. Ең төменгі жылу шығаратын мазут
(≈10843 ккал/кг).
Жану жылуын тәжірибеде калориметрде отынды жағу
арқылы немесе эмпирикалық формула арқылы анықтайды,
мысалы Д.И.Менделеев формуласы: Q=81∙C+300∙H-26∙(O-S),
ккал/кг (С,Н,О,S – отын құрамындағы көміртегі, сутегі, оттек
және күкірт % есебінде) немесе Крэго →Q
ж
=12400-2100∙d
2
(d-
меншікті
салмақ)
немесе
эмпирикалық
теңдеуден
Q
т
=Q
ж
=50,45∙H.
Мұнайды тасымалдауда қату температурасы айтарлықтай
мәнге ие. Мұнайдың қату температурасы деп 45° қисайтылған
пробиркаға құйылған мұнай 1 мин қозғалыссыз тұратын
температураны есептеуге болады.
Мұнай – көп компонентті жүйе, сондықтан оның бір
агрегат түрінен екіншісіне ауысуы белгілі бір температурада
емес, кейбір интервалда. Қату температура шамасы шартты
шама
болады
және
мұнайдың
химиялық
құрамына
байланысты. Құрамындағы парафин, шайыр және асфальтенге
байланысты.
Аз тұтқырлықты мұнай үшін қату температурасы 25°С
және оны тасымалдауды қоршаған орта температурасы кезінде
жүзеге асырады. Парафин құрамы артқан сайын қату
температурасы артады және +30°С жетуі мүмкін (Маңғышлақ
мұнайы).
Булану – заттың сұйық күйден (немесе қатты) газ тәріздіге
(бу тәрізді) өту процесі. Булану барлық еркін бетте және
температурада орын алады. Қозғалмайтын сұйық бетіндегі
булану статикалық деп аталады.
Достарыңызбен бөлісу: |
