Painegradientti mistä se koostuu ja miten se lasketaan

Hän Painegradientti Se koostuu muunnelmista tai eroista paine Tietylle suuntaan, joka voi tapahtua nesteen sisällä tai reunassa. Paine puolestaan ​​on voima pinta -alayksikköä kohti, joka käyttää nestettä (nestettä tai kaasua) seiniin tai reunaan, joka sisältää sitä.

Esimerkiksi vettä täynnä olevassa uima -altaassa on a Painegradientti Positiivinen pystysuunnassa alaspäin, koska paine kasvaa syvyyden myötä. Jokainen metri (tai senttimetri, jalka, tuuma) syvä, paine kasvaa lineaarisesti.

Öljynpoistossa painegradientti on erittäin tärkeä määrä. Lähde: Pixabay.com

Kaikissa samalla tasolla sijaitsevissa kohdissa paine on kuitenkin sama. Siksi uima -altaassa Painegradientti on nolla (nolla) vaakasuunnassa.

Öljyteollisuudessa painegradientti on erittäin tärkeä. Jos porauksen alaosassa oleva paine on suurempi kuin pinnalla, öljy tulee helposti ulos. Muuten se tulisi luoda keinotekoisesti paine -ero joko pumppaamalla tai höyryn injektiolla.

[TOC]

Nesteet ja niiden mielenkiintoiset ominaisuudet

Neste on mikä tahansa materiaali, jonka molekyylirakenne antaa sinun virtata. Yhteydet, jotka pitävät yhtenäisiä nestemolekyyleihin, eivät ole yhtä vahvoja kuin kiinteiden aineiden tapauksessa. Tämän avulla he voivat vastustaa vähemmän vastustusta veto ja siksi virtaus.

Tämä olosuhde voidaan nähdä, että kiinteät aineet ylläpitävät kiinteää muotoa, kun taas nesteet, kuten jo sanottiin, hyväksyvät suurempi tai vähemmän.

Kaasuja ja nesteitä pidetään nestettä, koska ne käyttäytyvät tällä tavalla. Kaasu laajenee kokonaan, kunnes säiliön tilavuus on miehitetty.

Nesteet puolestaan, eivät saavuta niin paljon, koska heillä on tietty tilavuus. Ero on siinä, että nesteitä voidaan harkita puristamaton, Vaikka kaasut eivät.

Voi palvella sinua: ío (satelliitti)

Paineessa kaasu puristetaan ja mukautuu helposti käytettävissä olevan määrän miehittämiseen. Kun paine kasvaa, sen tilavuus pienenee. Nesteen tapauksessa sen tiheys -Massan ja tilavuuden välisen osamäärän ansiosta se pysyy vakiona laajalla paine- ja lämpötila -alueella.

Tämä viimeinen ulottuvuus on tärkeä, koska todellisuudessa melkein mikä tahansa aine voi käyttäytyä kuin neste tietyissä äärimmäisissä lämpötiloissa ja paine -olosuhteissa.

Maan sisällä, jossa olosuhteita voidaan pitää äärimmäisinä, pinnalla olevat kivet sulautuvat magma Ja ne voivat virtaa pintaan laavan muodossa.

Paineen laskenta 

Veden tai muun nesteen pylvään kohdistaman paineen löytämiseksi säiliön lattialta nestettä katsotaan olevan seuraavat ominaisuudet:

• Hänen tiheys on vakio
• Se on puristamaton
• On staattisissa tasapainoolosuhteissa (lepo)

Nestemäinen pylväs näissä olosuhteissa A: lla a pakottaa sen sisältävän säiliön pohjassa. Tämä voima vastaa sen painoa W --

W = mg

Nyt nestetiheys, joka edellä selitetään, on sen massan välinen osoitus m ja sen tilavuus V, On:

ρ = m/v

Tiheys mitataan normaalisti kilogrammoina/kuutiometreinä (kg/m³tai kiloa gallonaa kohti (PPG)

Korvaamalla painoyhtälön tiheyden ilmaisun, se muuttuu:

W = ρvg

Hydrostaattinen paine P Se määritellään osamääräksi kohtisuorasti pinnalle ja sen alueelle kohdistuvan voiman välillä:

Paine = voima/alue

Korvaamalla nestepylvään V = pohjapinta -ala X -pylvään korkeus = a.z, paineyhtälö pysyy:

Paine on skalaarinen määrä, jonka yksiköt kansainvälisessä mittausjärjestelmässä ovat Newton/Metro² o Pascal (PA). Britannian järjestelmäyksiköitä käytetään paljon, etenkin öljyteollisuudessa: puntaa neliötuumaa kohti (PSI).

Voi palvella sinua: Dirac Jordan Atomic -malli: Ominaisuudet ja postulaatit

Aikaisempi yhtälö osoittaa, että tiheämmät nesteet aiheuttavat suurempaa painetta. Ja että paine on suurempi, sitä pienempi pinta, jolla se on.

Korvaamalla nestepylvään V = pohjapinta -ala X -pylvään korkeus = a.z, paineyhtälöä yksinkertaistetaan:

Paine on skalaarinen määrä, jonka yksiköt kansainvälisessä mittausjärjestelmässä ovat Newton/Metro² o Pascal (PA). Britannian järjestelmäyksiköitä käytetään paljon, etenkin öljyteollisuudessa: puntaa neliötuumaa kohti (PSI).

Aikaisempi yhtälö osoittaa, että tiheämmät nesteet aiheuttavat suurempaa painetta. Ja että paine on suurempi, sitä pienempi pinta, jolla se on.

Kuinka laskea painegradientti?

Yhtälö P = ρgz osoittaa, että paine P nestepylväästä kasvaa lineaarisesti syvyyden Z kanssa. Siksi variaatio ΔP Paineesta se liittyy syvyyden variaatioon ΔZ seuraavasti:

Δp = ρgδz

Uuden määrän määritteleminen, jota kutsutaan y -nesteen spesifiseksi painoksi, antanut:

γ = ρg

Erityinen paino on Newton/tilavuus tai N/M -yksiköt³. Tällä paineen vaihtelun yhtälö jäljellä on:

ΔP = γ ΔZ

Joka kirjoitetaan uudelleen:

Tämä on painegradientti. Nyt näemme, että staattisissa olosuhteissa nestepainegradientti on vakio ja vastaa sen erityistä painoa.

Painegradienttiyksiköt ovat samat kuin erityispaino, mutta ne voidaan kirjoittaa uudelleen Pascal/Metro -järjestelmään kansainvälisessä järjestelmässä. Nyt on mahdollista visualisoida gradientin tulkinta paineen muutoksena pituusyksikköä kohti, sellaisena kuin se on määritelty alussa.

Se voi palvella sinua: pinnalliset aallot: ominaisuudet, tyypit ja esimerkit

Veden ominaispaino lämpötilassa 20 ºC on 9.8 kilopascal/m tai 9800 pa/m. Tarkoittaa että:

"Jokaiselle vesipylvääseen laskeutuneelle mittarille paine nousee 9800 PA: lla"

Tiheyden muuntamiskerroin

Englannin järjestelmän yksiköitä käytetään laajasti öljyteollisuudessa. Tässä järjestelmässä painegradienttiyksiköt ovat psi/piirakka tai psi/ft. Muita käteviä yksiköitä ovat baari/metro. Tiheyden kannalta punta käyttää laajasti gallonia tai PPG: tä.

Minkä tahansa nesteen tiheyden ja ominaispainon arvot on määritetty kokeellisesti erilaisille lämpötila- ja paine -olosuhteille. On saatavana varastotaulukoina

Jotta voit löytää painegradientin numeerisen arvon eri yksiköiden järjestelmien välillä, sinun on käytettävä muuntotekijöitä, jotka johtavat tiheyteen, suoraan kaltevuuteen.

0,052 -muuntamiskerroin on öljyteollisuudessa käytetty siirtyminen PPG: n tiheydestä PSI/FT: n painegradientiin. Tällä tavoin painegradientti lasketaan seuraavasti:

Gp = muuntamiskerroin x tiheys = 0.052 x tiheys_Ppg

 Esimerkiksi makean veden kohdalla painegradientti on 0.433 psi/ft. Arvo 0.052 johdetaan käyttämällä kuutiota, jonka sivumittaa 1 jalkaa. Tämän kauhan täyttämiseksi tarvitaan 7,48 gallonaa jonkin verran nestettä.

Jos tämän nesteen tiheys on 1 ppg, Kokonaispainon kokonaispaino on 7,48 kiloa ja sen erityinen paino on 7,48 lb/ft³.

Nyt, 1 jalkaa² Neliötuumaa on 144, joten 1 jalkaa³ Pituus on 144 neliötuumaa jalkaa kohti. Jakaminen 7,48 / 144 = 0,051944, joka on noin 0.052.

Esimerkiksi, jos sinulla on neste, jonka tiheys on 13.3 ppg, painegradientti on: 13.3 x 0.052 psi/ft = 0.6916 psi/ft.

Viitteet

1. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fysiikka tieteen ja tekniikan fysiikka. Nide 2. Meksiko. Cengage Learning Editors. 367-372.
2. Manuaalinen vaihtovirtakulhojen hallinta. Luku 01 Paineperiaatteet.