Методика расчета адсорбционных процессов в малых зазорах проточной части приводов высокого давления
Автор: Редников Сергей Николаевич, Найгерт Катарина Валерьевна, Прокудина Людмила Александровна
Рубрика: Расчет и конструирование
Статья в выпуске: 1 т.17, 2017 года.
Бесплатный доступ
В статье предлагается метод количественного описания адсорбционного процесса на поверхностях малых зазоров проточной части гидравлических аппаратов. Анализируется вклад адсорбции в трибологические характеристики пар трения и зависимость процесса от высоких давлений. Авторами рассматриваются механизмы образования адсорбционных пленок. Приводятся способы проведения при помощи ротационного вискозиметра высокого давления замеров параметров рабочей среды, необходимых для расчета по ним требуемых входных величин. Указываются преимущества использования в расчетах линейных величин молекулярной цепи, рассчитанных из соотношений Ван-дер-Вальсовых объемов и площадей Ван-дер-Вальсовых поверхностей. Описаны алгоритмы расчета влияния высоких давлений на значения Ван-дер-Вальсовых объемов, площадей Ван-дер-Вальсовых поверхностей и связанных с ними параметров. Приведены примеры расчета зависимости адсорбции поверхностно-активного вещества от рабочего давления. Показана численная зависимость толщены адсорбционного слоя от изменения давления для ряда значений давления. Описан метод определения течения физико-химических превращений по значениям времени диэлектрической релаксации. Данный метод позволяет определять значения давлений соответствующих появлению реологических эффектов в рабочей среде. Приведен пример реологического эффекта, возникающего в малых зазорах под действием образующихся адсорбционных слоев. Экспериментально подтверждено наличие фазовых и структурных превращений в малых зазорах гидравлических приводов высокого давления. Также экспериментально доказано наличие описываемых реологических эффектов в зазорах меньше 10 мк для жидкостей углеводородного состава и их отсутствие подобных эффектов в объеме идентичной углеводородной среды при таких же давлениях. Произведен анализ полученных результатов.
Адсорбционные процессы, приводы высокого давления, реологические эффекты в малых зазорах, ротационный вискозиметр высокого давления
Короткий адрес: https://sciup.org/147151739
IDR: 147151739 | УДК: 532.13 | DOI: 10.14529/engin170103
The method of calculation for the adsorbed process in the small gaps of a liquid end of high pressure hydraulic actuators
In the article it is offered the method of quantitative description of adsorption process on the surfaces in the small gaps of a liquid end of hydraulic apparatus. It is analyzed the influence of adsorption on tribological properties of friction couples and the dependence of this process on high pressure. The authors examined the mechanisms of formation of the adsorption films. It is showed the ways of measuring by high pressure rotary viscometer of the working fluid parameters which are necessary to calculate the required input values. It is specified the benefits of using by calculation the linear dimensions of the molecular chains which are solved by the relations of the Van der Waals volumes and the Van der Waals surface areas. It is described the algorithms for the calculation of the impact of high pressure on the values of the Van der Waals volumes, the Van der Waals surface areas and dependent on them parameters. The examples of the calculation of dependence of the surfactant adsorption on working pressure are provided. It is showed numerical relationship of the thickness of the adsorbed layer on changing of pressure points. The method of the determination of physical and chemical transformations by values of the dielectric relaxation time is described. This method allows the pressures points identified by the rheological effects in the working environments. It is giving the example of the rheological effect appearing in small gaps by the adsorbed layers. The experiments confirmed the phase and structural transformations in small gaps of high pressure hydraulic actuators. The experiments also proved the existence of described rheological effects in the gaps less than 10 micron for hydrocarbon liquids and default of these rheological effects in the volumes of identical hydrocarbon environments by same pressures points. The obtained results were analyzed.
Список литературы Методика расчета адсорбционных процессов в малых зазорах проточной части приводов высокого давления
- Гаркунов, Д.Н. Триботехника (износ и безызносность)/Д.Н. Гаркунов. -М.: Моск. сельскохоз. академия, 2001. -616 с.
- Гаркунов, Д.Н. Триботехника. Конструирование, изготовление и эксплуатация машин/Д.Н. Гаркунов. -М.: Изд-во МСХА, 2002. -632 с.
- Langmuir, I. Über einige neue Methoden zur Untersuchung von monomolekularen Filmen/I. Langmuir, K.B. Blodgett//Kolloid Zeitschrift. -1935. -Vol. 73. -S. 257-263.
- Freundlich, H.M.F. Over the Adsorption in Solution/H.M.F. Freundlich//J. Phys. Chem. -1906. -Vol. A57. -P. 385.
- Gibbs, J.W. A method of geometrical representation of the thermodynamic properties of substances by means of surfaces/J.W. Gibbs//Trans. Connecticut Acad. Arts and Sciences. -1873. -Vol. II. -P. 382-404.
- Левченков, С.И. Физическая и коллоидная химия: конспект лекций. Ч. 4/С.И. Левченков. -Ростов-на-Дону: Изд-во Ростов. гос. ун-та, 2004. -31 с.
- Золотых, Е.В. Исследования в области высоких давлений/Е.В. Золотых. -М.: Изд-во стандартов, 1987. -303 с.
- Ахматов, А.С. Молекулярная физика граничного трения/А.С. Ахматов. -М.: Физматгиз, 1963. -472 с.
- Ершов, Б.И. Утечки жидкости в узлах гидростатических машин и устройств/Б.И. Ершов//Вестник машиностроения. -1987. -№ 1. -С. 25-27.
- Аскадский, А.А. Компьютерное материаловедение полимеров. Т. 1: Атомно-молекулярный уровень/А.А. Аскадский, В.И. Кондрашенко. -М.: Науч. мир, 1999. -544 с.
- Циклис, Д.С. Техника физико-химических исследований при высоких давлениях/Д.С. Циклис. -М.: Химия, 1965. -416 с.
- Редников, С.Н. Зависимость внутренней энергии однокомпонентной углеводородной системы от размера частицы при снятии вязкостной характеристики в ротационном вискозиметре высокого давления/С.Н. Редников, К.В. Найгерт//Вестник ПНИПУ. Аэрокосм. техника. -2014. -№ 36. -С. 143-154.
- Мотавкин, А.В. Определение реологических параметров полимерных композитов/А.В. Мотавкин, Е.М. Покровский, В.Ф. Скородумов//Высокомолекулярные соединения. -2005. -Т. А47, № 9. -С. 1728-1734.
- Скородумов, В.Ф. Термодинамика плавления полимеров при высоких давлениях/В.Ф. Скородумов, Е.М. Покровский, А.В. Мотавкин//Химические волокна. -2005. -№ 1. -С. 29-32.
- Яхно, О.М. Основы реологии полимеров/О.М. Яхно, В.Ф. Дубовицкий. -Киев: Вищ. шк., 1976. -185 с.
- Скородумов, В.Ф. Термодинамические аспекты стеклования под давлением/В.Ф. Скородумов//Журнал физ. химии. -1994. -Т. 68, № 12. -С. 2254-2256.
- Найгерт, К.В. Процессы полимеризации рабочей среды в зазорах золотниковых пар/К.В. Найгерт, С.Н. Редников, Н.М. Япарова//Вестник ПНИПУ. Аэрокосм. техника. -2016. -№ 46. -C. 172-190 DOI: 10.15593/2224-9982/2016.46.10
- Атанов, Ю.А. Релаксация электрической поляризации в вязкотекучих полиметилсилоксанах до давлений 11 кбар/Ю.А. Атанов//ЖВС. Краткие сообщения. -1970. -№ 3 -С. 224-226.
- Flattening Process of Polymer Chains Irreversibly Adsorbed on a Solid/Mani Sen, Naisheng Jiang, Justin Cheung et al.//ACS Macro Lett. -2016. -Vol. 5 (4). -P. 504-508 DOI: 10.1021/acsmacrolett.6b00169
- Adsorption and Thermal Processing of Glycolaldehyde, Methyl Formate, and Acetic Acid on Graphite at 20 K/Daren J. Burke, FabrizioPuletti, Paul M. Woods et al.//J. Phys. Chem. A. -2015. -Vol. 119 (26). -P. 6837-6849 DOI: 10.1021/acs.jpca.5b04010
- Binary Adsorption Processes of Albumin and Immunoglobulin on Hydrophobic Charge-Induction Resins/Qilei Zhang, Ferdinand Schimpf, Hui-Li Lu et al.//Chem. Eng. Data. -2016. -Vol. 61 (3). -P. 1353-1360 DOI: 10.1021/acs.jced.5b01108
- Kaloni, T.P. Large Enhancement and Tunable Band Gap in Silicene by Small Organic Molecule Adsorption/T.P. Kaloni, G. Schreckenbach, M.S. Freund//J. Phys. Chem. C. -2014. -Vol. 118 (40). -P. 23361-23367 DOI: 10.1021/jp505814v
- Peyghan, A.A. A large gap opening of graphene induced by the adsorption of CO on the Al-doped site/A.A. Peyghan, M. Noei, M.B. Tabar//Mol. Model. -2013. -Vol. 19, Iss. 8. -P. 3007-3014 DOI: 10.1007/s00894-013-1832-x
- Adsorption and surface diffusion of silicon growth species in silicon carbide chemical vapour deposition processes studied by quantum-chemical computations/E. Kalered, H. Pedersen, L. Ojamäe, E. Janzén//Theor. Chem. Acc. -2013. -Vol. 132. -P. 1403 DOI: 10.1007/s00214-013-1403-3
- Richter, R. Pathways of Lipid Vesicle Deposition on Solid Surfaces: A Combined QCM-D and AFM Study/R. Richter, A. Mukhopadhyay, A. Brisson//Biophys J. -2003. -Vol. 85 (5). -P. 3035-3047 DOI: 10.1016/S0006-3495(03)74722-5
- Cohen Stuart, M.A. Adsorbed Polymers in Colloidal Systems: from Statics to Dynamics/M.A. Cohen Stuart//Polymer Journal. -1991. -Vol. 23. -P. 669-682 DOI: 10.1295/polymj.23.669
- Shayeganfa, F. Energy Gap Tuning of Graphene Layers with Single Molecular F2 Adsorption/F. Shayeganfa//The Journal of Physical Chemistry C. -2015. -Vol. 119 (22). -Р. 12681-12681 DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b01560
- Adsorption of F-, Cl-, Li+ and Na+ on the Exterior Surface of Mg12O12 Nanocage in the Gas Phase and Water Media: A DFT Study/M. Solimannejad, H. Jouypazadeh, S. Kamalinahad et al.//Phys. Chem. Res. -2016. -Vol. 4, № 4. -P. 591-605 DOI: 10.22036/pcr.2016.16051
- Karssemeijer, L.J. Diffusion-desorption ratio of adsorbed CO and CO2 on water ice/L.J. Karssemeijer, H.M. Cuppen//J. Astronomy & Astrophysics. -2014. -Vol. 569. -P. 1-4 DOI: 10.1051/0004-6361/201424792
- Dzade, N.Y. A Density Functional Theory Study of the Adsorption of Benzene on Hematite (α-Fe2O3) Surfaces/N.Y. Dzade, A. Roldan, N.H. de Leeuw//J. Minerals. -2014. -Vol. 4. -P. 89-115 DOI: 10.3390/min4010089
- Adsorption of CO molecules on doped graphene: A first-principles study/Wang W., Zhang Y., Shen C., Chai Y.//AIP Advances. -2016. -Vol. 6, № 2. -P. 0253171-0253178 DOI: 10.1063/1.4942491
- Microstructure formation and kinetics in the random sequential adsorption of polydisperse tethered nanoparticles modeled as hard disks/J.J. Gray, D.H. Klein, B.A. Korgel, R.T. Bonnecaze//J. Langmuir. -2001. -Vol. 17 (8). -P. 2317-2328 DOI: 10.1021/la001029j
- Tunable band gap and doping type in silicene by surface adsorption: towards tunneling transistors/Ni Z., Zhong H., Jiang X. et al.//Nanoscale. -2014. -Vol. 6 (13). -P. 7609-7618 DOI: 10.1039/c4nr00028e
- Lavrik, N.V. Cantilever transducers as a platform for chemical and biological sensors/N.V. Lavrik, M.J. Sepaniak, P.G. Datskos//Review of scientific instruments. -2004. -Vol. 75 (7). -P. 2229-2253 DOI: 10.1063/1.1763252
- Wang, Z.L. Zinc oxide nanostructures: growth, properties and applications/Wang Z.L.//Journal of physics: condensed matter. -2004. -Vol. 16. -P. 829-858 DOI: 10.1088/0953-8984/16/25/R01
- Wu, X. Adsorption of transition-metal atoms on boron nitride nanotube: A density-functional study/Wu X., Zeng X.C.//The Journal of Chemical Physics. -2006. -Vol. 125 DOI: 10.1063/1.2218841
