Резюме Емулсии масло-вода
Министерство на образованието на Република Татарстан
по темата: "водно-маслени емулсии"
Изпълнени: ст.гр. 11-11
Проверено от: Budkevich R.L.
КЛАСИФИКАЦИЯ НА МАСЛЕНИТЕ ЕМУЛСИИ
ЕФЕКТ НА ДИСПЕРСНОСТТА НА ВОДНИТЕ ГЛОБУЛИ ВЪРХУ ВИСКОЗИТЕТА
ПРОГНОЗИРАНЕ НА ВИСКОЗИТЕТ НА ДЕГАЗИРАНИ ЕМУЛСИИ
КЛАСИФИКАЦИЯ НА МАСЛЕНИТЕ ЕМУЛСИИ
В емулсиите, т.е. механични смеси от неразтворими една в друга течности (има газово-течни емулсии), разграничават се две фази - вътрешна и външна.
Лиофобни, т.е. Термодинамично нестабилни, емулсиите се класифицират според полярността на дисперсната фаза и дисперсионната среда, както и според концентрацията на дисперсната фаза в системата:
Според първата класификация емулсиите се разграничават:
- неполярна течност (масло) в полярна вода -емулсии от първи вид, или директни(O/W);
- емулсии на полярна течност в неполярна средаемулсии от втори вид или обратни(W / M).
Течност, която съдържа малки капки от друга течност, се наричадисперсионна среда (външна, неделима, непрекъсната),и течни капки, поставени в дисперсионна среда,
- дисперсна фаза(вътрешна, отделена).
В емулсиите O/W външната фаза е вода и следователно те се смесват с вода във всяко съотношение и имат висока електрическа проводимост, докато емулсиите W/O се смесват само с въглеводородна течност и нямат значителна електрическа проводимост. Установено е, че видът на образуваната емулсия зависи главно от съотношението на обемите масло и вода; дисперсионната среда (външна) обикновено се стреми да се превърне в течност, чийто обем е по-голям.
Понякога маслените емулсии се класифицират според концентрацията на дисперсната фаза в дисперсионната среда, порадиотколкото те се разделят на три вида: разредени, концентрирани и силно концентрирани.
Характеристики на разредените емулсии:
1) незначителен диаметър на капките на дисперсната фаза (10'5 cm);
2) наличието на електрически заряди върху капките;
3) ниска вероятност от сблъсъка им;
4) висока издръжливост.
Характеристики на концентрираните емулсии:
1) капките са относително големи и могат да се утаят;
2) може да бъде както стабилен, така и нестабилен.
Свойства на висококонцентрираните емулсии:
1) капчици (единични) от дисперсната фаза практически не могат да се утаят;
2) поради висока концентрация може да се деформира.
Размерът на капчиците на дисперсната фаза в емулсиите може да бъде много разнообразен и да варира от 0,1 до 100 или повече
µm. Маслените емулсии принадлежат към полидисперсни системи, т.е. към системи, съдържащи частици с различни размери. Маслените емулсии се характеризират със следните основни физични и химични свойства: дисперсност, вискозитет, плътност и електрически свойства. Нека се спрем накратко на тези свойства на емулсиите.
Под дисперсията на емулсииразбирайтестепента на фрагментацияна дисперсната фаза в дисперсна среда. Дисперсността е важна характеристика на емулсиите, която определя техните свойства. Дисперсността на емулсиите се характеризира с три стойности: диаметър на капката d, реципрочна стойност на диаметъра на капката D= 1/d, обикновено наричана дисперсия, специфичната междинна повърхност, т.е. съотношението на общата повърхност на глобулите към общия им обем. Всички тези количества са взаимосвързани.
Колкото по-голяма е специфичната повърхност, толкова по-стабилна е емулсията, толкова по-голяма е консумациятадеемулгатор за унищожаване на бронирани снаряди върху водни глобули.
Дисперсните системи, състоящи се от капки с различен диаметър, се наричат полидисперсни.Маслените емулсии са полидисперсни системи.
Специфичната повърхност на дисперсна система Ssp е равна на общата повърхност между фазите S, разделена на обема на дисперсната фаза V. Специфичната повърхност на емулсии, съдържащи сферични частици с диаметър d в дисперсната фаза, се определя по формулата:
От формулата се вижда, че специфичната повърхност е обратно пропорционална на размера на капката.
Вискозитетът на маслените емулсии не е свойство на добавка;
където и са абсолютните вискозитети на масло и вода и зависи от следните основни фактори:
1) вискозитета на самото масло;
2) температурата, при която се образува емулсията;
3) количеството вода, съдържащо се в маслото;
4) степента на дисперсност или диаметърът на капките от дисперсната фаза в дисперсионната среда (за емулсии от тип B/H).
В маслените емулсии, както и в парафиновите масла, които не се подчиняват на закона на Нютон, вискозитетът варира в зависимост от градиента на скоростта. В този случай се наричапривиден вискозитет.
Основната причина за аномалията във вискозитета на емулсиите е деформацията на диспергираните частици, която възниква в процеса на увеличаване на напрежението на срязване. С увеличаване на приложената сила, капките на емулгираната течност се удължават, превръщайки се от топки в елипсоиди, което затруднява потока и води до увеличаване на видимия вискозитет на емулсията.
А. Айнщайн предложи следната формула:
където е вискозитетът на емулсията; - вискозитет на дисперсионната среда (масло); - коефициент на обводняване - отношението на обема на дисперсната фаза (вода) към общия обем на системата (вода + масло). Формулата е валидна само при нискиконцентрации на диспергираното вещество (вода).
При извеждането на формулата се приема, че диспергираните частици имат формата на еластични топки, чийто диаметър е малък в сравнение с разстоянието между тях.
По-късно беше установена възможността за използване на формулата на Айнщайн с намаление на маслото до 15%. Тейлър предложи следната формула
където е вискозитетът на емулсията; - вискозитет на вътрешната фаза; - вискозитет на външната фаза. Но дори и това не позволява да се определи точно вискозитета на емулсиите.
Една от тези по-универсални формули е формулата Monson, извлечена от калифорнийски масла:
вода. При проектирането се вземат максималните стойности на вискозитета на емулсиите, съответстващи на размерите на глобулите вода в масло в
полеви условия от порядъка на 3-10 микрона.
За приготвяне на изкуствени емулсии, безводни масла от кладенци 1, 2, 3 с плътност съответно 910, 913 и 930 kg/m 3 и вискозитет 74, 90, 144 mPa-s при температура 20°C са използвани лабораторен четирилопатен миксер и солна пластова вода с плътност 1,17 kg/m 3, което осигурява раздробяване на капките пластова вода до размер 3- 10 микрона. Стабилността на приготвените емулсии се проверява чрез статично утаяване при температура 20–22 ° C за 120 min. Те се считат за стабилни, ако количеството на освободената свободна вода не надвишава 0,5% от първоначалното й съдържание.
Вискозитетът на безводни масла и изкуствени емулсии се определя на ротационен вискозиметър тип FANN, където те се държат при дадена температура в продължение на 10 минути. Отчитанията са взети след включване на ротора при скорости на въртене n, равни на 600, 300, 200 и 100 минути "1.промяна, която влияе върху скоростта на течността и степента на дисперсия на емулсиите, пропускателната способност на тръбопроводите обикновено се изчислява от средните стойности на вискозитета на емулсиите в диапазона на градиентите на скоростта от 0,2-1,2 m/s. Средният изчислен градиент на скоростта беше приет равен на
Привидният динамичен вискозитет на масло и емулсии се определя по формулата
=SFfc
където S е факторът на скоростта (за n равно на 600, 300, 200 и 100 min -1 S е равно на 0,5; 1; 1,5 и 3, съответно); Ф - показание на скалата на вискозиметъра; f- коефициент на пружина (1 и 10); c \u003d 1 - коефициент на ротора.
Моделите на промените във вискозитета на емулсиите в зависимост от водната част при температура на процеса 30-50 ° C се оказаха почти еднакви. От това следва, че вискозитетът на прясно образуваните емулсии на различни водни фракции, при равни други условия (температура и т.н.), се определя главно от вискозитета на безводните масла. Следователно, в първото приближение, скоростта на нарастване на вискозитета на емулсията може да се счита за пропорционална на коефициента на водно разделяне, който е равен на съотношението на вискозитета на емулсията, измерен при температура t, към вискозитета на безводно масло rho(f), определено при същата температура.
Стойности при температура t = 20-60°C и водна граница w = 0-60%, изчислени от експериментални данни. Средните стойности за различни видове масла с едно и същоwза всички кладенци съвпадат доста добре и се увеличават с увеличаване наw.Подобни модели на промяна и в зависимост отwса получени за емулсии, образувани от обезсолени води.
За да се изключат междинни измервания на вискозитета на безводно масло при различни температури, беше въведен безразмерен корекционен фактор, равен на съотношението на вискозитета на безводно масло при t = 20 ° C къмвискозитет на същото масло при температураt(x).Стойности на коефициента, изчислени от експериментални данни. След съответните трансформации на линейната зависимост, отt(x), формулата
= 0,0733t(x) - 0,632.
Като се вземе предвид този израз, е възможно грубо да се изчислят прогнозираните стойности на вискозитета на напоеното масло при дадени температури от известния вискозитет на безводно масло при фиксирана температураt(x)и стойността на параметъра.