Предсказание релаксационных эффектов в рабочих средах углеводородного состава при высоких давлениях.

Abstract

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. 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.