Preview

Тонкие химические технологии

Расширенный поиск

Математическая модель зависимости динамической вязкости моторных масел от температуры, концентрации сажи и ее морфологии

https://doi.org/10.32362/2410-6593-2024-19-6-485-496

EDN: JTDOHN

Аннотация

Цели. Быстрый холодный пуск аварийных и вспомогательных энергетических установок на базе дизельных двигателей в любое время должен осуществляться без особых проблем и в кратчайшие сроки. Одним из основных факторов, влияющих на безаварийный пуск энергетических установок, является состояние моторного масла. В процессе работы дизельного двигателя моторное масло накапливает в своем составе сажу, что негативно влияет на его реологические свойства. Цель работы — разработка математической модели изменения динамической вязкости моторных масел в зависимости от температуры с учетом концентрации сажи и ее морфологии на основе результатов экспериментальных исследований.
Методы. В качестве образцов масел для приготовления модельных смесей использовались штатно применяемые моторные масла для дизельных двигателей М-14Д2СЕ и М-5з/14Д2СЕ. В качестве дисперсной фазы суспензий использовался технический углерод марок N110, N220, N330 и N220 пылящий (негранулированный). Реологические свойства образцов определялись на ротационном реометре TA Instruments DHR-2. Полученные экспериментальные данные обрабатывались методами математической статистики с получением аппроксимирующих зависимостей.
Результаты. В работе представлены анализ различных подходов к описанию реологии суспензий и результаты экспериментальных исследований вязкостно-температурных характеристик (ВТХ) модельных образцов масел, содержащих сажу. Показано, что существующие модели зависимости динамической вязкости суспензий от температуры, объемной концентрации дисперсной фазы, размеров и формы ее частиц не позволяют адекватно описать ВТХ моторных масел, содержащих сажу. Предложена модель реологических свойств саже-масляных суспензий в виде математической зависимости их динамической вязкости от температуры, массовой концентрации сажи, плотности материала и размеров сажевых частиц, от характеристик формы и структуры первичных агрегатов, а также от соотношения размеров агрегатов и молекул дисперсионной среды.
Выводы. Показано, что для адекватного описания ВТХ моторных масел, содержащих сажу, необходимо учитывать характеристики структуры первичных агрегатов сажевых частиц. Разработана математическая модель ВТХ масел в виде зависимости их динамической вязкости от температуры, массовой концентрации сажи, плотности материала частиц, степени несферичности агрегатов, соотношения размеров частиц дисперсной фазы (агрегатов или одиночных частиц неагрегированной сажи) и молекул масла, а также структурности сажи, характеризуемой стандартным показателем — адсорбцией дибутилфталата.

Об авторах

А. В. Лесин
Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева, Российская академия наук
Россия

Лесин Анатолий Викторович, научный сотрудник

119991, Москва, Ленинский пр., д. 29



А. В. Исаев
Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева, Российская академия наук
Россия

Исаев Александр Васильевич, д.т.н., ведущий научный сотрудник

119991, Москва, Ленинский пр., д. 29



Б. П. Тонконогов
Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) им. И.М. Губкина
Россия

Тонконогов Борис Петрович, д.х.н., профессор, заведующий кафедрой химии и технологии смазочных материалов и химмотологии

119991, Москва, Ленинский пр., д. 65, корп. 1

Scopus Author ID 6506284001, Researcher ID B-7698-2018



С. В. Дунаев
Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева, Российская академия наук
Россия

Дунаев Сергей Васильевич, к.воен.н., ведущий научный сотрудник

119991, Москва, Ленинский пр., д. 29



А. Б. Куликов
Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева, Российская академия наук
Россия

Куликов Альберт Борисович, к.х.н., заместитель директора

Scopus Author ID 7103153889, ResearcherID A-8738-2014

119991, Москва, Ленинский пр., д. 29



Список литературы

1. Анисимов И.Г. и др. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: справочник; под ред. В.М. Школьникова. М.: Издательский центр «Техинформ»; 1999. 596 с. ISBN 5-89551-006-Х

2. Матвеенко В.Н., Кирсанов Е.А. Вязкость и структура дисперсных систем. Вестник Московского университета. Сер. 2. Химия. 2011;52(4):243–276.

3. Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей. Инженерные методы расчета: пер. с польск. М., Л.: Химия; 1966. 535 с.

4. Келбалиев Г.И., Расулов Р.С., Тагиев Д.Б. Механика и реология нефтяных дисперсных систем. М.: Маска; 2017. 462 с.

5. Пилов П.И. Гравитационная сепарация полезных ископаемых. Днепропетровск: Национальный горный университет; 2003. 123 с.

6. Рудяк В.Я. Современное состояние исследований вязкости наножидкостей. Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Физика. 2015;10(1):5–22.

7. Batchelor G.K. Brownian diffusion of particles with hydrodynamic interaction. J. Fluid Mechanics. 1976;74(1): 1–29. https://doi.org/10.1017/S0022112076001663

8. Школьников Е.И., Григоренко А.В., Липатова И.А., Кумар В., Власкин М.С. Влияние примеси метана при разложении ацетилена на размер и морфологию частиц образующейся сажи. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2023;2(107):110–125. https://doi.org/10.18698/1812-3368-2023-2-110-125

9. Лиханов В.А., Лопатин О.П., Козлов А.Н. Моделирование сажеобразования в цилиндре дизеля. Научно-технические ведомости CПбПУ. Естественные и инженерные науки. 2019;25(1):47–59. https://doi.org/10.18721/JEST.25105

10. Науменко О.Ф., Юр Г.С. Результаты численного исследования процесса обдува взвешенных частиц дизельной сажи возмущенной газовой средой. Ползуновский вестник. 2006;4:128–130.

11. Руднев Б.И., Повалихина О.В. Оптические параметры частиц сажи и характеристики радиационного теплообмена в камере сгорания дизеля. Вестник Тихоокеанского государственного университета (Вестник ТОГУ). 2014;2(33):133–140.

12. Руднев Б.И., Повалихина О.В. Наноструктуры частиц дизельной сажи. Научные труды Дальрыбвтуза. 2015;36: 86–92.

13. Шурупов С.В. Закономерности образования дисперсного углерода при изотермическом пиролизе углеводородного сырья. Газохимия. 2009;9:64–72.

14. Юрлов А.С. Физические свойства, состав и структура частиц сажи, образующихся в цилиндре дизельного двигателя. Вестник Вятского ГАТУ. 2023;4(18):253–261.

15. Гюльмисарян Т.Г., Капустин В.М., Левенберг И.П. Технический углерод: морфология, свойства, производство. М.: Изд-во «Каучук и резина»; 2017. 586 c.

16. Раздьяконова Г.И., Лихолобов В.А., Кохановская О.А. Технологии модификации технического углерода: монография. Омск: Изд-во ОмГТУ; 2017. 160 с. ISBN 978-5-8149-2437-7

17. Стебелева О.П., Кашкина Л.В., Вшивкова О.А. Структура и морфология сажевых частиц, образующихся при испарении водных суспензий. Российские нанотехнологии. 2022;17(4):465–471. https://doi.org/10.56304/S1992722322040252


Дополнительные файлы

1. Зависимости динамической вязкости масла М-14Д2СЕ (1) от температуры при различных значениях концентрации сажи N220 пылящей
Тема
Тип Исследовательские инструменты
Посмотреть (113KB)    
Метаданные ▾
  • Разработана математическая модель вязкостно-температурных характеристик масел в виде зависимости их динамической вязкости от температуры, массовой концентрации сажи, плотности материала частиц, степени несферичности агрегатов, соотношения размеров частиц дисперсной фазы (агрегатов или одиночных частиц неагрегированной сажи) и молекул масла, а также структурности сажи, характеризуемой адсорбцией дибутилфталата.

Рецензия

Для цитирования:


Лесин А.В., Исаев А.В., Тонконогов Б.П., Дунаев С.В., Куликов А.Б. Математическая модель зависимости динамической вязкости моторных масел от температуры, концентрации сажи и ее морфологии. Тонкие химические технологии. 2024;19(6):485-496. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2024-19-6-485-496. EDN: JTDOHN

For citation:


Lesin A.V., Isaev A.V., Tonkonogov B.P., Dunaev S.V., Kulikov A.B. A mathematical model of the dynamic viscosity dependence of motor oils on temperature, soot concentration, and its morphology. Fine Chemical Technologies. 2024;19(6):485-496. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2024-19-6-485-496. EDN: JTDOHN

Просмотров: 740


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.


ISSN 2410-6593 (Print)
ISSN 2686-7575 (Online)