Предсказание релаксационных эффектов в рабочих средах углеводородного состава при высоких давлениях
Автор: Редников Сергей Николаевич, Найгерт Катарина Валерьевна, Прокудина Людмила Александровна
Рубрика: Расчет и конструирование
Статья в выпуске: 1 т.18, 2018 года.
Бесплатный доступ
В статье рассматривается реология углеводородных рабочих сред гидравлических систем. Авторами описываются релаксационные процессы, протекающие в рабочих жидкостях гидравлических приводов высокого давления. Производится анализ влияния структуры молекулярных цепей углеводородных соединений, расположение радикальных групп в углеродной цепи, на реологические характеристики, такие как вязкость и плотность, и релаксационные процессы. Приводятся результаты расчета изменения реологических свойств при высоких давлениях для изомеров гексана и октана. Экспериментально подтверждены значимые различия вязкости и плотности изомеров исследуемых веществ. Определены значения Ван-дер-Вальсовых объемов, площади Ван-дер-Вальсовых поверхностей и длин молекулярных цепей для изомерных структур и зависимость их значений от высоких давлений. Расчет значений Ван-дер-Вальсовых объемов и площади Ван-дер-Вальсовых поверхностей производился на основании метода инкрементов. Проанализирован характер изменения Ван-дер-Вальсовых объемов и площади Ван-дер-Вальсовых поверхностей для изомерных структур исследуемых веществ. Также анализируется влияние Ван-дер-Вальсовых взаимодействий на процессы релаксации молекулярных цепей, определяется характер данной зависимости. Предлагается метод расчета напряжений, испытываемых молекулярными цепями во внешних механических силовых полях, который позволяет при деформации описываемой углеводородной среды учитывать изменение не только линейных размеров самих молекулярных цепей, но и изменение линейных размеров межмолекулярных пространств. Вводятся допущения, способствующие упрощению математического аппарата, применяемого в исходной модели, модели Дуа-Эдвардса. Разработанный авторами метод значительно упрощает расчет напряжений деформации молекулярных цепей, сохраняя при этом высокую точность получаемых результатов. Определен характер релаксации молекулярных цепей изомеров и подтверждена существенная зависимость релаксационных процессов от структуры углеродной цепи.
Релаксационные эффекты, высокие давления, реология углеводородных рабочих сред, ван-дер-вальсовых объем, площадь ван-дер-вальсовой поверхности, модель дуа-эдвардса
Короткий адрес: https://sciup.org/147151770
IDR: 147151770 | УДК: 532.13 | DOI: 10.14529/engin180103
The prediction of relaxation effects in the hydrocarbon working environments by high pressures
The paper considers the rheology of hydrocarbon working environments of hydraulic systems. The authors describe relaxation processes of working liquids of hydraulic high presser actuators. It is analyzed the dependence of the rheological properties such as viscosity, density and relaxation processes on structure of molecular chains of hydrocarbon compounds. It is showed the results of calculation of changing the rheological properties of isomers of hexane and octane by high pressures. The experiment confirms the significant differences of viscosity and density for isomers of the test substances. It is identified the values of the Van der Waals volumes, the Van der Waals surface areas and the length of the molecular chains of isomers structures and identified the dependents of these values on high pressure. The calculation of the Van der Waals volumes and the Van der Waals surface areas is based on the increment method. It is analyzed the profile of changing the Van der Waals volumes and the Van der Waals surface areas of isomers of the test substances. It is also analyzed the influence of the Van der Waals forces on the relaxation processes of the molecular chains which define the profile of these dependence. The method for the calculation of the strain of molecular chains in the mechanical force fields is offered, this method allows in case of deformation of the test substances solving the changing of the length of the molecular chains and the changing of the length of the intermolecular spaces. It is introduced the assumptions which make simplify the mathematical apparatus of the basic model - the Doi-Edwards model. The method developed by the authors makes simplify greatly the calculation of the strain of molecular chains, but maintains high accuracy of the solver results. It is identified the profile of relaxation of the molecular chains of isomers and confirmed the significant dependence of relaxation processes on the structures of carbon chains.
Список литературы Предсказание релаксационных эффектов в рабочих средах углеводородного состава при высоких давлениях
- Кузнецов, Ю.А. Определение температур релаксационных переходов в полимерах оптическим методом/Ю.А. Кузнецов, В.Ф. Скородумов//Тез. докл. Международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ-2007). -М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2007. -С. 187-188.
- Определение реологических параметров полимерных композитов/А.В. Мотавкин, Е.М. Покровский, В.Ф. Скородумов//Высокомолекулярные соединения. -2005. -Т. А47. -№ 9. -С. 1728-1734.
- 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.
- Analysis of the Photophysical Behavior and Rotational-Relaxation Dynamics of Coumarin 6 in Nonionic Micellar Environments: The Effect of Temperature/Cristóbal Carnero Ruiz, José Manuel Hierrezuelo, José Antonio Molina-Bolivar//J. Molecules. -2015. -Vol. 20. -P. 19343-19360 DOI: 10.3390/molecules201019343
- Water/Hydrocarbon Interfaces: Effect of Hydrocarbon Branching on Single-Molecule Relaxation/Janamejaya Chowdhary, Branka M. Ladanyi//J. Phys. Chem. B. -2008. -Vol. 112 (19). -P. 6259-6273 DOI: 10.1021/jp0769025
- Rational Optimization of Conformational Effects Induced By Hydrocarbon Staples in Peptides and their Binding Interfaces/Dilraj Lama, Soo T. Quah, Chandra S. Verma et al.//Scientific Reports. -2013. -Vol. 3. -Article number: 3451 DOI: 10.1038/srep03451
- Suppression of flow pulsation activity by relaxation process of additive effect on viscous media transport/S. Kharlamov, P. Dedeyev, L. Meucci et al.//Earth and Environmental Science. -2015. -Vol. 27. -P. 012061 DOI: 10.1088/1755-1315/27/1/012061
- Decisive role of polydispersity in the relaxation spectrum of saturated hydrocarbons from plasma-induced thermoluminescence data/L.P. Myasnikova, D.V. Lebedev, E.M. Ivan’kova//J. Physics of the Solid State. -2016. -Vol. 58, iss. 2. -P. 370-376 DOI: 10.1134/S1063783416020219
- Assessing the effect of reducing agents on the selective catalytic reduction of NOx over Ag/Al2O3 catalysts/Carmine D'Agostino, Sarayute Chansai, Isabelle Bush et al.//Catal. Sci. Technol. -2016. -Vol. 6. -P. 1661-1666 DOI: 10.1039/C5CY01508A
- Probing the Excited State Relaxation Dynamics of Pyrimidine Nucleosides, in Chloroform Solution/K. Röttger, H. Marroux, H. Böhnke et al.//Faraday Discussions. -2016. -Vol. 186 DOI: 10.1039/C6FD00068A
- Femtosecond Time-Resolved Dynamics of trans-Azobenzene on Gold Nanoparticles/A. Köhntopp, M. Dittner, F. Temps//J. Phys. Chem. Lett. -2016. -Vol. 7. -P. 1088-1095 DOI: 10.1021/acs.jpclett.6b00102
- Time-Resolved Cavity Ringdown Measurements and Kinetic Modeling of the Pressure Dependence of the Recombination Reactions of SiH2 with the Alkenes C2H4, C3H6, and t-C4H8/G. Friedrichs, M. Fikri, Y. Gua, F. Temps//J. Phys. Chem. -2008. -Vol. A112. -P. 5636-5646 DOI: 10.1021/jp8012128
- Pump-Probe Spectroscopy of Ultrafast Vibronic Dynamics in Organic Chromophores in: Conical Intersections. Theory, Computation and Experiment. Advanced Series in Physical Chemistry/K. Schwalb, R. Siewertsen, F. Renth, F. Temps//World Scientific, Singapore. -2011. -Vol. 17. -P. 669-714.
- Electronic and Steric Effects on the Photo-Induced C→E Ring-Opening of Structurally Modified Furylfulgides/R. Siewertsen, F. Strübe, J. Mattay et al.//Physical Chemistry Chemical Physics. -2011. -Vol. 13. -P. 15699-15707 DOI: 10.1039/C1CP21320B
- Фройштетер, Г.Б. Течение и теплообмен неньютоновских жидкостей в трубах/Г.Б. Фройштетер, С.Ю. Данилевич, Н.В. Радионова. -Киев: Наук. думка, 1990. -216 с.
- Бриджмен, П.В. Исследования больших пластических деформаций и разрыва: пер. с англ./П.В. Бриджмен. -М.: Мир, 1955. -467 с.
- Уилкинсон, У.Л. Неньютоновские жидкости/У.Л. Уилкинсон. -М.: Мир, 1964. -216 с.
- Larson, R.G. The Structure and Rheology of Complex Fluids/R.G. Larson. -New York: Oxford University Press, 1999. -682 p.
- Аскадский, А.А. Компьютерное материаловедение полимеров. Т. 1. Атомно-молекулярный уровень/А.А. Аскадский, В.И. Кондрашенко. -М.: Науч. мир, 1999. -544 с.
