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

Это уравнение не может применяться для точных расчетов, но оказывается полезным во многих технических приложениях. Для ньютоновских жидкостей и = 1, аАГ ц.

Неньютоновскне жидкости

1. Вязкопластичные жидкости (ВПЖ) - тела Шведова-Бин-гама (Бингамовские пластики), течение которых описывается следующим законом:

= "+-. (2.12)

где х, - статическое напряжение сдвига. При х < х,, жидкость ведет себя как твердое тело,

г\ - пластическая вязкость.

Как это следует из рис. 2.4:

.(dU

при X

<х<т.. Л = /

при х>х„р Т1 = const,

xj - динамическое напряжение сдвига,

х„р - предельное напряжение сдвига, соответствующее разру-щению структуры.

Модель течения вязкопластичной жидкости можно записать в виде:

= л+-, (2.13)

при этом Т1 = const.

Закон Шведова-Бингама справедлив для глинистых буровых растворов, водонефтяных эмульсий, суспензий твердых частиц правильной округлой формы, образующих в состоянии покоя жесткую трехмерную структуру.

2. Псевдопластичные жидкости (угол наклона а для этих жидкостей изменяется от О до 45°). Часто при малых и больших градиентах скорости этот угол приближается к 45°, т.е. жидкость по своим свойствам приближается к ньютоновской.

Более точным законом для описания таких жидкостей в сравнении с (2.11) является следующий:

dU" dU dr dr

хК- - (2.14)

где К

называется кажущейся вязкостью псевдопластичной

жидкости. Проанализируем изменение кажущейся вязкости в зависимости от градиента скорости и численного значения индекса течения. Так, при увеличении градиента скорости:

увеличивается;

при « > 1

при п = \ К

принимает вид (2.9);

вырождается в, а - ваи закон течения

при« < 1 кажущаяся вязкость К

du"-

снижается, что харак-

терно для ППЖ: для растворов полимеров и других жидкостей с большими вытянутыми молекулами; для обычных и коллоидных суспензий с твердыми асимметричными частицами.

При малых скоростях сдвига молекулы или частицы таких систем «переплетены» друг с другом. При больших скоростях сдвига молекулы «подстраиваются» друг к другу, уменьшая кажущуюся вязкость. При очень малых скоростях сдвига влияние «переплетения» молекул невелико; при очень больших скоростях сдвига само «переплетение» мало.

3. Дилатантные жидкости (угол наклона а > 45°; « > 1). Под дилатантными (расширяющимися) жидкостями понимают суспензии, у которых жидкой фазы достаточно для заполнения пустот между твердыми частицами только в состоянии покоя или при очень низких скоростях сдвига. Б этом случае жидкость практически ньютоновская. Когда частицы твердой фазы начинают двигаться быстрее относительно друг друга, им требуется больший объем и система в целом расширяется, увеличивая объем пустот между частицами твердой фазы. В этом случае объем жидкой фазы становится недостаточным для заполнения возросшего объема пустот между частицами и смазки движущихся частиц твердой фазы; кажущаяся вязкость в этом случае возрастает.

К дилатантным жидкостям относятся: суспензии крахмала, силиката калия и песка.

у некоторых неньютоновских жидкостей их характеристики зависят от времени. Для таких жидкостей при постоянной скорости сдвига касательные напряжения изменяются во времени (очень сложно изучать и описывать такие системы).

Реопектическая жидкость - жидкость, у которой при постоянной скорости сдвига касательные напряжения во времени растут.

Тиксотропная жидкость - жидкость, у которой при постоянной скорости сдвига касательные напряжения убывают.

Как правило, кажущиеся вязкости большинства неньютоновских жидкостей велики по сравнению с вязкостью воды.

2.5. ОСНОВНЫЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ РАСЧЕТЕ ПРОЦЕССА ВЫЗОВА ПРИТОКА

И ОСВОЕНИЯ

Существо вопроса сводится к расчету потерь на трение для различных форм сечений (труба круглого сечения, кольцевой канал) при различных режимах течения жидкости.

А. Труба круглого сечения

Потери на трение АР. (Па):

(2.15)

где X - коэффициент гидравлических сопротивлений; / - длина пути, м; d - внутренний диаметр трубы, м; и - скорость движения жидкости, м/с; р - плотность жидкости, кг/м.

Ньютоновские жидкости

Ламинарный режим течения

Коэффициент гидравлических сопротивлений

, 64

= , (2.16)

число Рейнольдса

Re = -, (2.17)

где ц - вязкость жидкости, Па с.