Сжимаемость и стойкость жидкости
Сжимаемость жидкости. Капельная жидкость является упругим телом, которое при давлениях примерно свыше 60 МПа подчиняется с некоторым приближением закону Гука.
Жесткость жидкости можно оценить коэффициентом относительной объемной сжимаемости , который характеризует изменение единицы объема жидкости, приходящееся на единицу изменения (приращения) давления:
или
где — относительное изменение объема при изменении давления на;
— изменение давления, действующего на жидкость;
и — начальный объем жидкости при атмосферном давлении и объем при изменении давления на;
— изменение объема жидкости при изменении давления на .
Величина, обратная , называется объемным модулем упругости жидкости при всестороннем сжатии:
Объемный модуль упругости и соответственно коэффициент сжимаемостижидкости изменяется в широких пределах в зависимости от типа жидкости, давления и температуры.С повышением температуры объемный модуль упругости уменьшается, а коэффициент сжимаемости повышается.
С повышением давления коэффициент сжимаемостижидкости уменьшается, особенно при сравнительно низких давлениях.
При изменениях давления жидкости от 0 до 60 МПа изменением значений иможно пренебречь; при этих условиях относительное изменение объемав процессе сжатия будет пропорционально изменению давления.
Значение объемного модуля упругости (при температуре 200С и атмосферном давлении) для легких минеральных масел, используемых в гидросистемах, колеблется в пределах 1350-1750 МПа, что соответствует значениям коэффициента от 74.10-11 до 57.10-11
м2/Н. Для воды и рабочих жидкостей на водной основе значение модуля упругости при относительно небольших давлениях (до 20 МПа) можно принять равным 2000 МПа.
Среднее значение коэффициента сжимаемости масла АМГ-10 для диапазона давлений 0-20 МПа и температуры 200С можно принимать = 7.10-10 м2/Н, а для более тяжелых масел = 6.10-10 м2/Н.
Ввиду высокого значения объемного модуля упругости жидкости в ряде технических расчетов сжимаемостью при типовых давлениях (до 20 МПа) можно пренебречь, считая жидкость несжимаемой.
Механическая и химическая стойкость жидкостей. Для практических целей важно, чтобы рабочие жидкости в условиях применения и хранения не изменяли своих первоначальных физических и химических свойств, т.е.
Основной причиной нарушения физической стабильности жидкости является мятие ее при работе в условиях
высоких давлений,
в особенности при
дросселировании с большим перепадом давления, вызывающим
молекулярно-структурные изменения (деструкцию) жидкости.
В результате вязкость
жидкости может понизиться, а ее смазывающие
свойства ухудшиться.
Важным фактором является также химическая стабильность жидкости, или стойкость к окислению, в результате которого происходит выпадение из нее отложений в виде смол, сопровождающееся понижением вязкости и потерей смазывающих качеств.
Воздействие
жидкости на резиновые детали . Важным параметром, характеризующим
качество рабочих жидкостей для
гидросистем, является степень воздействия
их на применяемые материалы, в частности
– на резиновые детали. Усадка,
набухание и размягчение резиновых деталей уплотнительных узлов
под воздействием жидкости сопровождается
нарушением герметичности и другими
дефектами в работе гидроагрегатов. При длительном контакте рабочей жидкости
с резиновыми деталями происходит сложный
физико-химический процесс вымывания отдельных компонентов резины и замещения
их жидкостью.
При этом изменяется масса
и объем резиновой детали и физико-механических
свойств резины.
Обычно требуется, чтобы твердость испытываемого резинового образца после воздействия минерального масла не изменялась больше чем на4-5 единиц по Шору. Разница между объемами резинового образца в начале и в конце испытания не должна превышать3% первоначального объема. По техническим условиям набухание синтетической резины в жидкостях допускается до 5-6%.
Особо следует отметить влияние на резину синтетических жидкостей, одни из которых вызывают либо чрезмерное набухание уплотнительных материалов, либо, наоборот, значительную его усадку.
Растворение в
жидкостях газов. Газы,
находящиеся в жидкости в растворенном
состоянии, не оказывают существенного
влияния на ее механические свойства.
Однако, если давление в какой-либо точке
объема жидкости уменьшается, газы
выделяются из раствора в виде пузырьков,
которые ухудшают свойства жидкости,
уменьшая ее модуль упругости.
Объем газа, который может раствориться в жидкости до ее полного насыщения
,
где — объем газа при начальном давлении;
— объем жидкости при конечном давлении ;
— коэффициент растворимости ( при 200С коэффициент растворимости воздуха в масле равен 0,08-0,1).
Присутствие нерастворенного газа ухудшает, а во многих случаях может полностью нарушить работу гидросистемы и ее агрегатов. В частности, при наличии газа ускоряется наступление кавитации. Газ, выделившийся из жидкости в местах пониженного давления, может частично заполнить рабочие полости насоса, уменьшая тем самым его подачу и ухудшая режим работы.
Механическая
смесь воздуха с жидкостью.
Воздух (газ) может находиться в жидкости
в механической смеси, причем в зависимости
от размеров пузырьков воздуха (диаметр
пузырька равен 0,4 – 0,8 мкм) эта смесь
обладает меньшей или большей устойчивостью.
При наличии в жидкости нерастворенного воздуха подача насосов понижается, а также сокращается вследствие гидравлических ударов срок их службы.
Сжимаемость — вода — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Cтраница 2
Свойство сжимаемости воды не имеет практического значения, поэтому в рассматриваемом явлении воду можно считать несжимаемой. [16]
Коэффициент сжимаемости воды, т.
е. изменение единицы объема ее при изменении давления на 0 1 МПа в пластовых условиях, находится в пределах 3 7 — 10 — т — 5 — 10 1 / 0 1 МПа в зависимости от температуры и абсолютного давления. Содержание в воде растворенного газа повышает ее сжимаемость.
[17]
Коэффициент сжимаемости воды зависит также от количества растворенного в ней газа. [18]
Например, сжимаемость воды 0 47 — 10 — 9 Па 1; бензина 0 82 — 10 — 9 Па 1, глицерина 0 22 — 10 — 9 Па 1, ацетона 1 27 — 10 — 9 Па 1, т.е. сжимаемость жидкостей в тысячи раз меньше, чем газов. [19]
| Соотношения между упругими постоянными. [20] |
Если коэффициент сжимаемости воды равен 4 5 — 10 — 10 Па 1, каков пик плотности энергии. [21]
Зависимость коэффициентов объемного упругого расширения чистой воды 0 от температуры при различных пластовых давлениях. | Зависимость абсолютной вязкости воды от температуры. 1 — для чистой воды, 2 для воды, содержащей 60 г / л солей.| Вязкость воды при высоких температурах и давлениях.
[22] |
Учет эффекта сжимаемости воды имеет весьма существенное значение при решении задач подземной гидравлики, связанных с разработкой нефтяных и газовых месторождении в условиях упругого режима. [23]
Изложенные взгляды на сжимаемость воды соответствуют изотопному сдвигу кривой сжимаемость — температура для тяжелой воды. [24]
| Зависимость молярного объема воды от давления. [25] |
Следовательно, пренебрегать сжимаемостью воды при таких давлениях уже нельзя, хотя вода является малосжимаемой жидкостью: меньшей сжимаемостью среди жидкостей при комнатной температуре обладают лишь ртуть и глицерин. [26]
Манометр, основанный на сжимаемости воды, представляет собой стеклянный шар, наполненный водой и подверженный двустороннему давлению.
К шару присоединен стеклянный капилляр с ртутью, находящийся под измеряемым давлением. Ртуть вгоняет в шар воду и передвигается в капилляре, причем ее положение определяют по сопротивлению платиновой проволоки, натянутой в капилляре. Этот манометр также неудобен. Он позволяет измерять давления, для которых имеются данные о сжимаемости воды. В показания таких манометров необходимо вводить поправку на всестороннее сжатие стекла. Кроме того, точность прибора снижается вследствие дробления ртути на проволоке.
[27]
Давление здесь указано вследствие сжимаемости воды. [28]
Манометр, основанный на сжимаемости воды, представляет собой стеклянный шар, наполненный водой и подверженный двухстороннему давлению. К шару присоединен стеклянный капилляр, наполненный ртутью, находящейся под измеряемым давлением. Ртуть вгоняет в шар воду и передвигается в капилляре, причем ее положение определяют по сопротивлению платиновой проволоки, натянутой в капилляре.
Этот манометр также неудобен. Измеряемые им давления ограничены пределом, до которого известны данные о сжимаемости воды. При пользовании таким манометром требуется введение поправки на коэффициент всестороннего сжатия стекла. Показания его искажаются вследствие дробления ртути на проволоке.
[29]
Растворенные соли существенно снижают сжимаемость воды. [30]
Страницы: 1 2 3 4
Вода: объемный модуль упругости и сжимаемость
Кредит: Google Нихилеш МукерджиНихилеш Мукерджи
Консультант — отвечает на основные вопросы и решает проблемы
Опубликовано 17 октября 2020 г.
+ Подписаться
Модуль объемного сжатия жидкостей : Модуль объемного сжатия K вещества является мерой устойчивости этого вещества к сжатию.
Он определяется как отношение бесконечно малого увеличения давления к результирующему относительному уменьшению объема
Объемный модуль упругости жидкости связан с ее сжимаемостью. Он определяется как давление, необходимое для изменения объема жидкости на единицу. Поскольку большинство жидкостей практически несжимаемы, им требуется очень большое давление, чтобы вызвать какое-либо значительное изменение объема. Для большинства жидкостей объемный модуль упругости находится примерно в диапазоне 250 000–300 000 фунтов на квадратный дюйм. Довольно высокое число свидетельствует о несжимаемости жидкостей. 1 гПа = 145038 фунтов на квадратный дюйм. Обратное значение модуля объемного сжатия (K) называется сжимаемостью 96 (пси).
Изменение термодинамических свойств насыщенной воды при изменении давления
dH = dU + PdV [ H — энтальпия, U — внутренняя энергия, P — давление, V — объем.
Несжимаемость воды объясняет, почему для всех практических целей при сжатии воды dV = 0 и, следовательно, dH = dU , другими словами, энтальпия воды является ее внутренней энергией.
В приведенной выше таблице показано резкое увеличение внутренней энергии и, следовательно, энтальпии, поскольку и энтропия, и энтропия одинаковы.
Внутренняя энергия и энтропия увеличиваются
Причина в том, что когда вода находится под давлением, как в приведенном выше случае, из-за непосредственной близости молекул друг к другу жидкость будет испытывать межмолекулярные силы, что приведет к большему количеству столкновений и повышению температуры. Поскольку dV = 0 , в этом сжатии нет работы. Таким образом, увеличение тепловой энергии добавляется к внутренней энергии воды, и это объясняет, почему внутренняя энергия воды увеличивается при сжатии воды. Больше энергии дает большую энтропию и хаотичность атомов и молекул и увеличивает энтропию.
Почему газ h3 не проявляет эффекта Джоуля-Томсона?
8 марта 2023 г.
Как выражается уравнение Бернулли? Что такое плотность энергии?
6 марта 2023 г.
Эффект Джоуля Томсона: типичный вопрос
4 марта 2023 г.
CO2-амин: примечание к обзору десорбции CO2
3 марта 2023 г.
Парожидкостное равновесие: короткая заметка
1 марта 2023 г.
CO2 – Абсорбция аминов: обзор влияния температуры
28 февраля 2023 г.
Устойчивое состояние и химическое равновесие: краткая заметка
25 февраля 2023 г.
Как создаются молекулы? Роль кинетики и термодинамики
24 февраля 2023 г.
Термодинамика и кинетика химических реакций
23 февраля 2023 г.
Поглощение CO2 термодинамическими проблемами МЭА: краткая обзорная записка
22 февраля 2023 г.
Сжимаемость пластовой воды — PetroWiki
Сжимаемость – это изменение объема материала при приложении давления. Когда вода добывается, давление изменяется от пластового давления, влияя на объем добываемой воды. Понимание сжимаемости пластовой воды также важно для понимания объемов нефти, газа и воды в породе-коллекторе.
Содержимое
- 1 Сжимаемость воды
- 2 Номенклатура
- 3 Каталожные номера
- 4 примечательных статьи в OnePetro
- 5 Внешние ссылки
- 6 См. также
- 7 страниц чемпионов
- 8 Категория
Сжимаемость воды
Сжимаемость пластовой воды при давлениях выше точки насыщения определяется как изменение объема воды на единицу объема воды на изменение давления в фунтах на квадратный дюйм.
Это выражается математически как
………………….(1а)
или
………………….(1б)
или
………………….(1с)
где
| с ш | = | сжимаемость воды при заданных давлении и температуре, барр/баррель-psi, |
| = | средняя сжимаемость воды в заданном интервале давлений и температур, барр/барр-фунт, | |
| В | = | объем воды при данных давлении и температуре, барр., |
| = | средний объем воды в интервалах р и Т, барр., | |
| р 1 и р 2 | = | давление при условиях 1 и 2 с p 1 > p 2 , psi, |
| B с 1 и B с 2 | = | Объемный коэффициент водообразования (FVF) p 1 и p 2 , баррель/баррель , |
| = | средняя FVF воды, соответствующая V , барр. /барр. |
Сжимаемость воды также зависит от солености. В отличие от литературы, лабораторные измерения Осифа [1] показывают, что влияние газа в растворе на сжимаемость воды с концентрацией NaCl до 200 г/см 3 практически пренебрежимо мало. Результаты Осифа не показывают никакого эффекта при соотношении газ/вода (GWR) 13 стандартных кубических футов на баррель. При GWR 35 станд. куб. футов/барр., вероятно, не будет никакого эффекта, но определенно не более чем на 5% увеличится сжимаемость рассола.
Лабораторные измерения [2] сжимаемости воды привели к линейным графикам обратной зависимости сжимаемости от давления. Графики l/ c w против P имеют наклон м 1 и отрезки, линейные по солености и температуре. Точки данных для протестированных систем, не содержащих газа в растворе, привели к уравнению. 2 .
………………….(2)
где с w = сжимаемость воды, psi −1 ; p = давление, psi; C = соленость, г/л раствора; T = температура, °F; м 1 = 7,033; м 2 = 541,5; м 3 = −537; и м 4 = 403,3 × 10 3 .
Экв. 2 подходил для давления от 1000 до 20 000 фунтов на квадратный дюйм, солености от 0 до 200 г/л NaCl и температуры от 200 до 270°F. Сжимаемость не зависела от растворенного газа.
Когда условия перекрываются, согласие с результатами, полученными Дорси [3] и Дотсоном и Стандингом [4] , очень хорошее. Результаты уравнения Роу и Чоу [5] хорошо согласуются до 5000 фунтов на квадратный дюйм (их верхний предел давления), но приводят к большим отклонениям с увеличением давления. Почти во всех случаях сжимаемость Роу и Чоу меньше, чем у уравнения 90 281. 2 .
Номенклатура
| с ш | = | сжимаемость воды при заданных давлении и температуре, барр/баррель-psi, |
| = | средняя сжимаемость воды в заданном интервале давлений и температур, барр/барр-фунт, | |
| В | = | объем воды при данных давлении и температуре, барр. , |
| = | средний объем воды в интервалах р и Т, барр., | |
| р 1 и р 2 | = | давление при условиях 1 и 2 с p 1 > p 2 , psi, |
| B с 1 и B с 2 | = | объемный коэффициент водообразования (FVF) p 1 и p 2 , барр/баррель , |
| Т | = | температура, °F |
| С | = | Минерализация, г/л раствора |
| = | средняя FVF воды, соответствующая V , барр./барр. |
Ссылки
- ↑ Осиф Т.Л. 1988. Влияние соли, газа, температуры и давления на сжимаемость воды. SPE Res Eng 3 (1): 175-181. SPE-13174-PA. http://dx.doi.org/10. 2118/13174-PA
- ↑ Криэль, Б.Г., Лейси, К.А., и Лейн, Р.Х. 1994. Эффективность ингибиторов образования отложений при ингибировании отложений карбоната железа. Представлено на симпозиуме SPE по контролю за повреждением пласта, Лафайет, Луизиана, 7-10 февраля 1994 г. SPE-27390-MS. http://dx.doi.org/10.2118/27390-MS
- ↑ Дорси, Небраска, 1940. Свойства обычных водных веществ, Vol. 208, № 81, 246. Нью-Йорк: серия монографий, Американское химическое общество.
- ↑ Дотсон. CR и Standing, M.B. 1944. Зависимости давления, объема, температуры и растворимости для смесей природного газа и воды. Сверлить. & Прод. Практика, API, 173.
- ↑ Роу, А.М. и Чоу, J.C.S. 1970. Зависимость давление-объем-температура-концентрация водных растворов хлорида натрия. Дж. Хим. англ. Данные 15 (1): 61-66. http://dx.doi.org/10.1021/je60044a016
2118/13174-PAЗаслуживающие внимания статьи в OnePetro
Используйте этот раздел, чтобы перечислить статьи в OnePetro, которые обязательно должен прочитать читатель, желающий узнать больше
Внешние ссылки
Используйте этот раздел для размещения ссылок на соответствующие материалы на веб-сайтах, отличных от PetroWiki и OnePetro.