Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 [ 102 ] 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270

цессе относительного движения и может происходить подъем некоторого количества жидкости.

3) Основной причиной подъема является газовый пузырек или комплекс газовых пузырей, работающий как негерметичный поршень с потерей в пути поднимаемой жидкости.

В.Г. Багдасаров (1947) в своей работе по теории и практике эр-газлифта отмечал, что если «.. .газ находится внутри жидкости в виде отдельных пузырьков, то появляется дополнительная подъемная сила, равная весу жидкости в объеме газового пузырька.

Однако, это же всплывание пузырька внутри жидкости увеличивает объемный вес смеси и тем самым уменьшает величину действующей силы, работающей на подъем жидкости. Этим самым уменьшается КПД установки. Как видим, явление всплытия газовых пузырьков внутри жидкости, которому все авторы придают исключительное значение для расчета потерь так называемого «относительного движения», имеет и положительную и отрицательную стороны и, в итоге, в общем балансе сил большого значения не имеет».

И далее: «...комплекс газовых пузырьков внутри жидкости поднимает жидкость, производя на нее непосредственное давление. Другими словами, комплекс газовых пузырьков необходимо рассматривать как поршень, а сам эргазлифт как поршневой насос...

Одновременно комплекс газовых пузырей работает как плохой, негерметичный поршень, теряющий по пути часть поднимаемой жидкости...

Это следует рассматривать как единственное научное объяснение причины подъема жидкости внутри подъемника».

Для выяснения правомочности вышеприведенного утверждения рассмотрим силы, действующие на газовый пузырек (или комплекс газовых пузырей), поднимающийся в жидкости. На пузырек действует выталкивающая или подъемная сила, определяемая законом Архимеда, и сила сопротивления движущемуся в жидкости пузырьку (реакция сил трения со стороны жидкости). Для совершения работы необходимо, чтобы тело, совершающее ее, имело реакцию со стороны любого другого тела, т.е. необходимо приложение внешней силы. В рассматриваемом же случае результирующая сила является внутренней силой системы, поэтому совершить работы не может.

Указанный механизм негерметичного поршня может быть осуществлен в случае, когда диаметр газовых пузырей равен диаметру

подъемной трубы (четочная структура газожидкостной смеси). Действительно, в этом случае газовый пузырь (четка), поднимающийся в жидкости, имеет реакцию со стороны подъемной трубы и может производить работу по подъему жидкости, хотя эффективность подъема не будет высокой вследствие деформации газового пузыря и больших утечек жидкости.

Таким образом, и эта причина не является основной в процессе подъема жидкости или смеси.

4) Основиой причиной подъема жидкости является снижение с помощью любого рабочего агента плотности смеси в подъемной трубе.

B.C. Меликов (1923), рассматривая принцип действия эрлифта, писал: «Если в одном из сообщающихся сосудов, содержащих какую-либо однородную жидкость, мы искусственно уменьшим удельный вес находящейся в нем жидкости, то уровень ее может достигнуть устья сосуда и даже вылиться из него...

Действительно, воздух, смешиваясь в неограниченных пропорциях с жидкостью в виде отдельных больших и малых пузырьков, в виде пены и, наконец, в виде насыщенного пара, является прекрасным средством для применения его в подъемниках для уменьшения удельного веса жидкости.

Для используемого воздуха является необходимым только сжать его до требуемого давления и подвести к основанию подъемной трубы, где он, вступив в нее и смешиваясь с жидкостью, уменьшит ее удельный вес. На этом принципе и построен воздушный подъемник».

Рассмотрим следующий пример. Имеется сосуд, частично заполненный жидкостью с плотностью р . Высота столба жидкости h, диаметр сосуда - d. Объем жидкости в сосуде:

V=h. (6.113)

Введем в жидкость рабочий агент объемом (рабочий агент может быть газообразным, жидким или твердым). Ввод рабочего агента связан с вытеснением жидкости в объеме У, т.е. жидкость поднимается на величину ДЛ, причем:

АЛ = -. (6.114)

Объем системы «жидкость-рабочий агент» в данном случае составит:

V,= K + Ул- (6-115)

Плотность смеси «жидкость-рабочий агент» определится так:

Таким образом, констатируем, что ввод в жидкость любого материального тела объемом , независимо от его плотности, приведет к подъему уровня жидкости на величину Ah. В этом и состоит существо проблемы.

Увеличивая объем вводимого рабочего агента, можно добиться подъема жидкости до края сосуда и ее излива, т.е. поднять жидкость на определенную высоту.

Для осуществления непрерывного процесса подъема жидкости, например, из скважины, необходимо извлечь рабочий агент.

Сточки зрения извлечения рабочего агента необходимо использовать такой, на подъем которого не нужно затратавать энергию.

В соответствии с законом Архимеда на тело, погруженное в жидкость, действует сила, равная весу вытесненной жидкости, направление действия которой зависит от плотности жидкости и тела.

Если плотность тела (рабочего агента) Рд больше плотности жидкости р , то тело будет опускаться в жидкости (тонуть) и для его извлечения необходимо приложение дополнительной внещней силы.

Если плотность рабочего агента Рд меньше плотности жидкости р, то под действием Архимедовой силы он начнет всплывать с какой-то скоростью. Движение рабочего агента связано с преодолением сил сопротивления со стороны жидкости. При равномерном движении рабочего агента Архимедова сила и сила сопротивления движению уравниваются. Таким образом, приходим к выводу, что в случае р < р. Архимедова сила вызывает поднятие самого рабочего агента и большей работы совершить не может.

Так как р < р, то в этом случае р < р.

Данная точка зрения, как видно из вышеизложенного, не накладывая никаких ограничений на процесс подъема жидкости ни с точки зрения агрегатного состояния рабочего агента, ни с точки зрения его физико-химической характеристики, наиболее полно и правильно отражает физическую сущность процесса подъема жидкости. Основным требованием является выполнение условия, что