- Skysčiai ir įdomios jų savybės
- Slėgio apskaičiavimas
- Kaip apskaičiuoti slėgio gradientą?
- Tankio perskaičiavimo koeficientas
- Nuorodos
Spaudimo gradientas susideda iš variantų arba slėgių skirtumą per tam tikrą kryptimi, kuri gali atsirasti viduje arba iš skysčio sienos. Savo ruožtu slėgis yra jėga, tenkanti ploto vienetui, kurią skystis (skystis ar dujos) veikia ant sienų arba sienos, kurioje yra.
Pavyzdžiui, baseine, pripildytu vandens, yra teigiamo slėgio gradientas vertikalės žemyn žemyn, nes slėgis didėja didėjant gyliui. Kiekviename gylio metre (ar centimetre, pėdoje, colyje) slėgis auga tiesiškai.
Ekstrahuojant alyvą, slėgio gradientas yra labai svarbus kiekis. Šaltinis: pixabay.com
Visose vietose, esančiose tame pačiame lygyje, slėgis yra vienodas. Todėl baseine slėgio gradientas horizontalia kryptimi yra nulinis (nulis).
Naftos pramonėje slėgio gradientas yra labai svarbus. Jei slėgis skylės apačioje yra didesnis nei paviršiuje, alyva lengvai išeis. Priešingu atveju slėgio skirtumą reiktų sukurti dirbtinai - siurbiant arba įleidžiant garą.
Skysčiai ir įdomios jų savybės
Skystis yra bet kokia medžiaga, kurios molekulinė struktūra leidžia jam tekėti. Ryšiai, laikantys kartu skysčio molekules, nėra tokie stiprūs kaip kietų medžiagų atveju. Tai leidžia jiems priešintis mažesniam atsparumui sukibimui ir todėl tekėti.
Šią aplinkybę galima pastebėti stebint, kad kietosios medžiagos išlaiko fiksuotą formą, o skysčiai, kaip jau minėta, didesniu ar mažesniu laipsniu įgauna indą, kuriame yra jų.
Dujos ir skysčiai yra laikomi skysčiais, nes jie taip elgiasi. Dujos visiškai išsiplečia, kad užpildytų indo tūrį.
Kita vertus, skysčiai to nedaro, nes jie turi tam tikrą tūrį. Skirtumas tas, kad skysčiai gali būti laikomi nesuspaudžiamais, o dujos - ne.
Esant slėgiui, dujos lengvai suspaudžiamos ir prisitaiko, užimdamos visą turimą tūrį. Kai slėgis padidėja, jo tūris mažėja. Skysčio atveju jo tankis, išreikštas santykiu tarp jo masės ir tūrio, išlieka pastovus plačiame slėgio ir temperatūros diapazone.
Šis paskutinis apribojimas yra svarbus, nes iš tikrųjų beveik bet kuri medžiaga tam tikromis ekstremalios temperatūros ir slėgio sąlygomis gali elgtis kaip skystis.
Žemės viduje, kur sąlygos gali būti laikomos ekstremaliomis, uolienos, kurios būtų tvirtos paviršiaus, ištirpsta į magmą ir gali tekėti į paviršių lavos pavidalu.
Slėgio apskaičiavimas
Norint rasti slėgį, kurį vandens talpa ar bet koks kitas skystis daro ant talpyklos grindų, laikoma, kad skystis turi šias charakteristikas:
- Jo tankis yra pastovus
- Ar nesuspausta
- Tai yra statinės pusiausvyros (poilsio) sąlygomis
Skysčio kolona tokiomis sąlygomis veikia jėgą ant talpyklos, kurioje yra, dugno. Ši jėga yra lygi jos svoriui W:
Tankis paprastai matuojamas kilogramais / kubiniais metrais (kg / m 3 ) arba svarais už galoną (ppg)
Hidrostatinis slėgis P yra apibrėžiamas kaip jėgos, veikiamos statmenai paviršiui, ir jo ploto A santykis:
Slėgis = jėga / sritis
Pakeitus skysčio kolonėlės tūrį V = bazės plotas x kolonėlės aukštis = Az, slėgio lygtis tampa:
Slėgis yra skaliarinis dydis, kurio vienetai tarptautinėje matavimo sistemoje yra Niutonas / metras 2 arba Paskalis (Pa). Didžiosios Britanijos sistemos vienetai yra plačiai naudojami, ypač naftos pramonėje: svarai už kvadratinį colį (psi).
Aukščiau pateikta lygtis rodo, kad tankesni skysčiai darys didesnį slėgį. Ir kuo slėgis didesnis, tuo mažesnis paviršius, ant kurio jis yra daromas.
Pakeitus skysčio kolonėlės tūrį V = bazės plotas x kolonėlės aukštis = Az, slėgio lygtis supaprastinama:
Aukščiau pateikta lygtis rodo, kad tankesni skysčiai darys didesnį slėgį. Ir kuo slėgis didesnis, tuo mažesnis paviršius, ant kurio jis yra daromas.
Kaip apskaičiuoti slėgio gradientą?
P lygtis P = ρgz rodo, kad skysčio kolonėlės slėgis P tiesiškai didėja atsižvelgiant į gylį z. Todėl slėgio pokytis ΔP bus susijęs su gylio Δz kitimu taip:
Tankio perskaičiavimo koeficientas
Anglijos sistemos vienetai yra plačiai naudojami naftos pramonėje. Šioje sistemoje slėgio gradiento vienetai yra psi / pėdos arba psi / pėdos. Kiti patogūs vienetai yra baras / metras. Svaras už galoną arba ppg yra plačiai naudojamas tankiui.
Bet kurio skysčio tankis ir savitasis sunkio koeficientas buvo eksperimentiškai nustatyti įvairioms temperatūros ir slėgio sąlygoms. Jie pateikiami verčių lentelėse
Norint rasti skaitinę slėgio gradiento vertę tarp skirtingų vienetų sistemų, reikia naudoti perskaičiavimo koeficientus, kurie veda iš tankio tiesiai į nuolydį.
Naftos pramonėje naudojamas konversijos koeficientas 0,052, kad pereitų nuo tankio ppg iki slėgio gradiento psi / pėdomis. Tokiu būdu slėgio gradientas apskaičiuojamas taip:
Nuorodos
- Serway, R., Jewett, J. (2008). Fizika mokslui ir inžinerijai. 2 tomas. Meksika. „Cengage“ mokymosi redaktoriai. 367-372.
- Šulinių valdymo mokyklos vadovas. 01 skyrius. Slėgio principai.