- Væsker og deres interessante egenskaber
- Beregning af tryk
- Hvordan beregnes trykgradienten?
- Densitet konverteringsfaktor
- Referencer
Den gradient tryk består af variationer eller forskelle i tryk i en given retning, som kan opstå inden for eller ved grænsen af et fluid. Til gengæld er trykket den kraft pr. Enhedsareal, der udøves af en væske (væske eller gas) på væggene eller grænsen, der indeholder den.
For eksempel er der i en pool fyldt med vand en positiv trykgradient i den lodrette retning nedad, fordi trykket stiger med dybden. Hver meter (eller centimeter, fod, tomme) dybde vokser trykket lineært.
Ved olieekstraktion er trykgradienten en meget vigtig mængde. Kilde: pixabay.com
På alle punkter, der er placeret på samme niveau, er trykket imidlertid det samme. Derfor er en gradient i en swimmingpool nul (nul) i vandret retning.
I olieindustrien er trykgradienten meget vigtig. Hvis trykket i bunden af hullet er højere end ved overfladen, vil olien let komme ud. Ellers skulle trykforskellen oprettes kunstigt, enten ved at pumpe eller indsprøjte damp.
Væsker og deres interessante egenskaber
En væske er ethvert materiale, hvis molekylstruktur tillader det at strømme. Bindingerne, der holder væskens molekyler sammen, er ikke så stærke som for faste stoffer. Dette giver dem mulighed for at modsætte sig mindre modstand mod trækkraft og derfor strømme.
Denne omstændighed kan ses ved at observere, at faststoffer opretholder en fast form, medens fluider som allerede nævnt i større eller mindre grad indtager den i beholderen, der indeholder dem.
Gasser og væsker betragtes som væsker, fordi de opfører sig på denne måde. En gas ekspanderer helt for at fylde beholderens volumen.
Væsker når derimod ikke så meget, da de har et vist volumen. Forskellen er, at væsker kan betragtes som ukomprimerbare, mens gasser ikke kan.
Under tryk komprimeres og tilpasser en gas let og optager alt det tilgængelige volumen. Når trykket stiger, falder volumen. I tilfælde af en væske forbliver dens densitet - givet af kvoten mellem dens masse og dens volumen - konstant over et bredt område af tryk og temperatur.
Denne sidste begrænsning er vigtig, da næsten ethvert stof i virkeligheden kan opføre sig som en væske under visse betingelser med ekstrem temperatur og tryk.
I det indre af jorden, hvor forholdene kan betragtes som ekstreme, smelter klipper, der ville være faste på overfladen, til magma og kan flyde til overfladen i form af lava.
Beregning af tryk
For at finde det tryk, der udøves af en søjle med vand eller enhver anden væske, på gulvet i beholderen, betragtes væsken som følgende egenskaber:
- Dens densitet er konstant
- Er inkomprimerbar
- Det er under statisk ligevægt (hvile)
En væskesøjle udøver under disse forhold en kraft på bunden af beholderen, der indeholder den. Denne kraft svarer til dens vægt W:
Densitet måles normalt i kilogram / kubikmeter (kg / m 3) eller pund pr. Gallon (ppg)
Det hydrostatiske tryk P er defineret som kvoten mellem kraften, der udøves vinkelret på en overflade og dens område A:
Tryk = kraft / område
Ved at erstatte voluminet af væskesøjlen V = arealet af basen x højden af søjlen = Az, bliver trykforligningen:
Tryk er en skalær mængde, hvis enheder i det internationale målesystem er Newton / meter 2 eller Pascals (Pa). Enheder i det britiske system er vidt brugt, især i olieindustrien: pund pr.
Ovenstående ligning viser, at tættere væsker vil udøve større tryk. Og at trykket er større, jo mindre er den overflade, det udøves på.
Ved at erstatte voluminet af væskesøjlen V = arealet af basen x højden af søjlen = Az, forenkles trykforligningen:
Ovenstående ligning viser, at tættere væsker vil udøve større tryk. Og at trykket er større, jo mindre er den overflade, det udøves på.
Hvordan beregnes trykgradienten?
Ligningen P = ρgz indikerer, at trykket P i væskesøjlen stiger lineært med dybden z. Derfor vil en variation ΔP i tryk være relateret til en variation i dybden Δz på følgende måde:
Densitet konverteringsfaktor
Enheder i det engelske system er vidt brugt i olieindustrien. I dette system er enhederne i trykgradienten psi / ft eller psi / ft. Andre praktiske enheder er bar / meter. Pund pr. Gallon eller ppg bruges i vid udstrækning til densitet.
Densiteten og den specifikke tyngdekraftværdi af en hvilken som helst væske er blevet bestemt eksperimentelt for forskellige betingelser for temperatur og tryk. De er tilgængelige i værdistabeller
For at finde den numeriske værdi af trykgradienten mellem forskellige enhedssystemer, skal man bruge konverteringsfaktorer, der fører fra densiteten direkte til gradienten.
Konverteringsfaktoren 0,052 bruges i olieindustrien til at gå fra en densitet i ppg til en trykgradient i psi / ft. På denne måde beregnes trykgradienten sådan:
Referencer
- Serway, R., Jewett, J. (2008). Fysik til videnskab og teknik. Bind 2. Mexico. Cengage Learning Editors. 367-372.
- Well Control School Manual. Kapitel 01 Principper for pres.