Молекулярные механизмы вязкости жидкостей и газов
жүктеу/скачать 95.51 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 3. ОБЪЕМ ДИЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА им. И.М.ГУБКИНА
«УТВЕРЖДАЮ»Проректор по учебной работе_______________ В.Г. Мартынов «_____» _____________2001 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Направление подготовки дипломированного специалиста 650600 Горное дело
070600.02 Физические процессы нефтегазового производства Москва 2001 г. 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ Цель изучения дисциплины - приобретение необходимых знаний для самостоятельного решения научно-инженерных задач, связанных с движением вязких жидкостей и газов. Задачи преподавания дисциплины: приобретение умения и навыков построения теоретических моделей, описывающих движение потоков нефтегазовых сред методами молекулярной динамики; приобретение умения и навыков выявления фундаментальных физико-химических механизмов, определяющих развитие проблемных ситуаций в конкретных инженерных задачах, связанных с гидродинамическими процессами при бурении нефтяных и газовых скважин, разработке месторождений, транспорте нефти и нефтепродуктов.
После изучения дисциплины студент должен знать: - особенности взаимодействия молекул и надмолекулярных комплексов в нефтяных и газовых средах; - законы, описывающие влияние внешних параметров (температура, давление, скорость) на реологические характеристики одно- и многокомпонентных жидкостей и газов,; - особенности реологических параметров дисперсных углеводородных сред. При завершении изучения дисциплины студент должен уметь: - производить численные расчеты реологических параметров по изученным теоретическим моделям молекулярных механизмов вязкого течения. - выявлять характерные особенности молекулярного и коллоидного строения конкретных нефтегазовых сред по результатам лабораторных реологических измерений; 3. ОБЪЕМ ДИЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
4.2. Содержание разделов дисциплины Раздел 1. Исторический обзор исследований вязкости. Основные понятия и идеальные законы реологии. Аппаратура и методика исследований реологических свойств. Работы Ньютона, Бернулли, Кулона, Навье, Стокса, Пуазейля и др. Упругие и пластические деформации. Особенности деформации жидкостей и газов. Идеальные реологические элементы (упругое тело Гука, вязкое тело Ньютона, пластическое тело Сен-Венана-Кулона). Реологические модели реальных тел. Жидкообразные и твердообразные тела. Нестационарные системы. Тиксотропия и реопексия. Математическая теория основных методов определения характеристик вязкости. Конструкции наиболее распространенных вискозиметров (капиллярные, с концентрическими цилиндрами, с падающими шариками и т.п.). Области применения вискозиметров. Практические примеры. Раздел 2. Вязкость идеальных однокомпонентных сред, жидких и газообразных смесей. Изменения вязкости в зависимости от состава среды, температуры и давления. Элементарная молекулярно-кинетическая теория вязкости идеального газа. Влияние температуры. Вязкость в условиях низких давлений (вакуума). Поправки на влияние межмолекулярных сил. Полярные и неполярные газы. Зависимости от температуры и давления в газах с сильным межмолекулярным взаимодействием. Вязкость газовых смесей при различных относительных концентрациях компонент. Молекулярные модели вязкости жидкостей и эмпирические закономерности. Роль межмолекулярных взаимодействий в полярных и неполярных жидкостях. «Газоподобные» и «кристаллоподобные» жидкости. Смеси жидкостей. Влияние давления на вязкость жидкостей. Зависимость вязкости от температуры. Экспоненциальная модель Андраде, отклонения от предсказаний модели. Возможные изменения энергии активации вязкости в однородных жидких средах. Раздел 3. Вязкость и структура среды. Особенности реологических свойств дисперсных систем. Классификация дисперсных систем по структурно-механическим свойствам. Вязкость агрегативно устойчивых жидкообразных и твердообразных дисперсных систем. Суспензии квазисферических коллоидных частиц, формула Эйнштейна. Зависимость вязкости коллоидных растворов от скорости течения, связь с параметрами структуры коллоидных агрегатов. Вязкопластичные, псевдопластичные и дилатантные среды. Основные модели кривых течения (степенной закон Оствальда, двухконстантная линейная модель Бингама, трехконстантная модель Балкли-Гершеля). Эффективная и пластическая вязкости, характеристические напряжения сдвига. Особенности вязкости растворов полимеров, жидких кристаллов и поверхностно-активных веществ. Влияние внешних полей на вязкость дисперсных сред. Электрореологические и магнитореологические жидкости. Раздел 4. Реологические параметры тяжелых структурированных нефтей. Температурные и концентрационные аномалии вязкости тяжелых нефтей Особенности разработки месторождений и транспорта аномальных нефтей. Распространенность месторождений тяжелых (аномальных) нефтей. Эмпирические сведения о реологических характеристиках аномальных нефтей. Особенности кривых консистентности и кривых течения. Тиксотропные свойства природных тяжелых нефтей. Факторы, влияющие на предельное динамическое напряжение сдвига, эффективную и пластическую вязкости тяжелых структурированных нефтей. Влияние температуры и давления. Зависимость вязкости от содержания парафинов, смол, асфальтенов и растворенных газов. Молекулярная трактовка эмпирических формул для расчета вязкости аномальных нефтей. Модели коагуляционных надмолекулярных структур. Особенности фильтрации аномальных нефтей в пористой среде, роль межмолекулярных взаимодействий. Раздел 5. Реологические измерения как метод изучения фазовых диаграмм и коллоидных структур в многокомпонентных нефтегазовых средах. Современный мировой уровень научных исследований в этой области. Причины повышенной чувствительности реологических измерений к особенностям молекулярных структур. Сравнение с чувствительностью других методов исследования. Примеры параллельного применения различных методов к эволюционирующим структурно-неоднородным средам. Возможные типы «аномалий» реологических характеристик, молекулярная трактовка природы этих особенностей. Структурообразование и фазовые превращения в многокомпонентных средах. Особенности структурообразования вблизи линий расслоения. Флуктуационные процессы и явления самоорганизации. Общие закономерности образования структур в различных дисперсных средах (мицеллярных растворах ПАВ и полимеров, микроэмульсиях, стерически стабилизированных суспензиях). 5. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ, ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ. 5.1. Лабораторный практикум Целью лабораторных занятий по отдельным разделам дисциплины является приобретение студентами навыков проведения измерений реологических свойств жидкостей и газов с использованием современных физических методов эксперимента, а также навыков обработки и интерпретации результатов этих измерений. Лабораторные занятия проводятся с применением современного оборудования и вычислительной техники, реально используемых на предприятиях нефтяной и газовой промышленности. Темы лабораторных занятий: 1. Основные элементы аппаратуры для исследований реологических свойств. (4 часа)
(4 часа)
(4 часа)
.(6 часов) 5.2. Практические занятия Практические занятия не предусмотрены. 6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 6.1. Рекомендуемая литература а) основная литература 1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М Теоретическая физика. Том V. Статистическая физика. Часть 1 М. ФИЗМАТЛИТ, 2001, 616 стр. 2. Туманян Б.П. Научные и прикладные аспекты теории нефтяных дисперсных си стем. М. Техника, 2000. 336 с. 3. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. Л.: Химия, 1995. 385 с. 4. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т., Свойства газов и жидкостей. 3 изд., Л., 1982.
1. А.Р.Хохлов А.Р., С.И.Кучанов С.И. Лекции по физической химии полимеров. М., "Мир", 2000. 2. Девликамов В.В., Хабибуллин З.А., Кабиров М.М. Аномальные нефти. М., Недра, 1975. 3. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. Л., «Наука», 1975. 4. Малкин А.Я., Чалых А.Е., Диффузия и вязкость полимеров. М., 1979. 5. Виноградов Г.В., Малкин А.Я., Реология полимеров, М., 1977 6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины. Компьютерные программы для расчета реологических параметров жидкостей и газов; видеоматериалы по лекционному курсу для компьютерной проекции . 7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Научно-исследовательская лаборатория для реологических исследований; компьютерный класс с программным обеспечением для теоретического моделирования и обработки результатов; специализированная аудитория со средствами компьютерной проекции. Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования подготовки дипломированных специалистов по направлению 650600 “Горное дело” специальности 070600.02 “Физические процессы нефтегазового производства”. Программу подготовил: Евдокимов И.Н., доктор физ.-мат. наук, профессор кафедры физики
Председатель методической комиссии факультета РНиГМ, профессор Левицкий А.З. Начальник УМУ, профессор Шейнбаум В.С. жүктеу/скачать 95.51 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|